JP7059626B2 - 鉄道用電力貯蔵装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道用の車両と電気的に接続される蓄電部を備える鉄道用電力貯蔵装置に関する。

従来、鉄道用の車両と電気的に接続される蓄電部を備える鉄道用電力貯蔵装置が知られている。例えば、特許文献１には、電気鉄道における電車（車両）に電力を供給するき電回路の電力を蓄電池（蓄電部）に充電し、蓄電池の電力をき電回路に放電する電気鉄道用電力システム（鉄道用電力貯蔵装置）が開示されている。

特開２０１１－０５６９９６号公報

しかしながら、上記従来の鉄道用電力貯蔵装置では、蓄電部を有効に活用できていないという問題がある。つまり、上記従来の鉄道用電力貯蔵装置では、蓄電部は車両の走行のためのものであって、蓄電部の使用は限定的であるため、蓄電部の有効活用が図られていない。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、蓄電部の有効活用を図ることができる鉄道用電力貯蔵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、本発明の一態様に係る鉄道用電力貯蔵装置は、鉄道用の車両と前記車両以外の電力負荷とに電気的に接続される蓄電部と、前記車両及び前記電力負荷の少なくとも一方を含む電力使用設備の使用電力が所定の閾値以上になったことを示す信号に従って、前記蓄電部からの電力を、前記車両及び前記電力負荷の少なくとも一方に供給する制御部と、を備える。

これによれば、鉄道用電力貯蔵装置は、車両及び電力負荷の少なくとも一方を含む電力使用設備の使用電力が所定の閾値以上になったことを示す信号に従って、蓄電部からの電力を、車両及び電力負荷の少なくとも一方に供給する。つまり、鉄道用電力貯蔵装置は、当該信号を用いて、蓄電部からの電力を供給するか否かを判断し、電力供給を行う。このようにして、例えば通勤ラッシュ時や瞬間的な電力変動等における使用電力のピーク時に、蓄電部からの電力を車両及び電力負荷の少なくとも一方に供給することで、電力消費のピークカットを図ることができる。これにより、蓄電部を活用して、電力の負荷平準化を図り、節電対策にも寄与することができるため、蓄電部の有効活用を図ることができる。

また、前記制御部は、前記電力使用設備に電力を供給する変電所、及び、前記車両の運転指令所の少なくとも一方から前記信号を受信することにより、前記蓄電部からの電力を、前記車両及び前記電力負荷の少なくとも一方に供給することにしてもよい。

これによれば、鉄道用電力貯蔵装置は、変電所及び運転指令所の少なくとも一方から信号を受信することにより、蓄電部からの電力を、車両及び電力負荷の少なくとも一方に供給する。このように、変電所及び運転指令所の少なくとも一方から信号を受信することで、例えば、変電所での使用電力や運転指令所で管理している使用電力等が所定値を超えるような場合に信号を受信して、蓄電部からの電力の供給を行うことができる。これにより、変電所での使用電力や運転指令所で管理している使用電力等が所定値を超えるのを抑制することができるため、効果的に蓄電部の有効活用を図ることができる。

また、前記蓄電部は、前記車両に電力を供給する非常用蓄電部を有し、前記制御部は、前記非常用蓄電部の状態に応じて、前記信号に従って、前記非常用蓄電部からの電力を、前記車両及び前記電力負荷の少なくとも一方に供給することにしてもよい。

これによれば、鉄道用電力貯蔵装置は、蓄電部が有する非常用蓄電部の状態に応じて、非常用蓄電部からの電力を、車両及び電力負荷の少なくとも一方に供給する。例えば、非常用蓄電部が十分に充電されている場合や緊急時等において、非常用蓄電部からの電力を、車両及び電力負荷の少なくとも一方に供給することができる。非常用蓄電部が十分に充電されていなかった場合においても、非常用蓄電部からの電力を、冷暖房や生命にかかわるような重要な負荷に供給することができる。これにより、非常用蓄電部を活用することができるため、蓄電部の有効活用を図ることができる。

また、前記蓄電部は、前記車両からの回生電力を充電する回生用蓄電部を有し、前記非常用蓄電部は、前記回生用蓄電部よりも高容量であることにしてもよい。

これによれば、非常用蓄電部は、回生用蓄電部よりも高容量である。このため、長い時間の電力供給が必要な場合に、非常用蓄電部から放電することで、電力量負担を低減することができる。例えば通勤ラッシュ時において使用電力のピークが長い場合に、非常用蓄電部からの電力を車両及び電力負荷の少なくとも一方に供給することで、長い時間、電力消費のピークカットを図ることができる。これにより、非常用蓄電部を活用して、変電所等の電力量負担を低減することで、電力の負荷平準化を図り、節電対策にも寄与することができるため、蓄電部の有効活用を図ることができる。

また、前記制御部は、前記非常用蓄電部のＳＯＣ（State Of Charge）を示す値が非常用第一閾値以上の場合に、前記信号に従って、前記非常用蓄電部からの電力を、前記車両及び前記電力負荷の少なくとも一方に供給することにしてもよい。

これによれば、鉄道用電力貯蔵装置は、非常用蓄電部のＳＯＣ（State Of Charge）を示す値が非常用第一閾値以上の場合に、上記信号に従って、非常用蓄電部からの電力を、車両及び電力負荷の少なくとも一方に供給する。例えば、非常用蓄電部のＳＯＣが以降の車両の走行に必要な値以上を示していれば、非常用蓄電部からの電力のうち、必要な電力（非常用第一閾値）以上の余力を、車両及び電力負荷の少なくとも一方に供給することができる。このように、電力消費のピークカットに非常用蓄電部を活用することができるため、蓄電部の有効活用を図ることができる。

また、さらに、前記非常用蓄電部を充電する発電設備を備え、前記制御部は、前記非常用蓄電部の状態に応じて、前記信号に従って、前記発電設備からの電力を、前記車両及び前記電力負荷の少なくとも一方に供給することにしてもよい。

これによれば、鉄道用電力貯蔵装置は、発電設備をさらに備えており、非常用蓄電部の状態に応じて、発電設備からの電力を、車両及び電力負荷の少なくとも一方に供給する。例えば、非常用蓄電部を充電する必要がない場合、非常用蓄電部やその監視装置等が異常な場合、非常用蓄電部の劣化が進んでいる場合、非常用蓄電部の温度が高い場合などにおいては、非常用蓄電部を充電することなく、発電設備からの発生電力を、車両及び電力負荷の少なくとも一方に直接供給することができる。これにより、当該発生電力の有効活用を図ることができる。

また、前記制御部は、前記非常用蓄電部のＳＯＣを示す値が非常用第二閾値以上の場合に、前記信号に従って、前記発電設備からの電力を、前記車両及び前記電力負荷の少なくとも一方に供給することにしてもよい。

これによれば、鉄道用電力貯蔵装置は、非常用蓄電部のＳＯＣを示す値が非常用第二閾値以上の場合に、上記信号に従って、発電設備からの電力を、車両及び電力負荷の少なくとも一方に供給する。例えば、非常用蓄電部のＳＯＣが比較的高い値を示していることで非常用蓄電部を充電する必要がない、または、非常用蓄電部が満充電状態で充電できないというような場合には、発電設備からの発生電力を捨てることなく、車両及び電力負荷の少なくとも一方に直接供給することができる。これにより、当該発生電力の有効活用を図ることができる。

また、前記蓄電部は、前記車両からの回生電力を充電する回生用蓄電部を有し、前記制御部は、前記信号に従って、前記回生電力を、前記車両及び前記電力負荷の少なくとも一方に供給することにしてもよい。

これによれば、鉄道用電力貯蔵装置は、車両からの回生電力を充電する回生用蓄電部を有しており、上記信号に従って、当該回生電力を、車両及び電力負荷の少なくとも一方に供給する。つまり、回生用蓄電部に向けて流れる回生電力、または、回生用蓄電部に充電された回生電力が、車両及び電力負荷の少なくとも一方に供給される。このように、電力消費のピークカットに回生用蓄電部を活用することができるため、蓄電部の有効活用を図ることができる。

また、前記制御部は、前記回生用蓄電部の状態に応じて、前記信号に従って、前記回生用蓄電部からの電力を、前記車両及び前記電力負荷の少なくとも一方に供給することにしてもよい。

これによれば、鉄道用電力貯蔵装置は、回生用蓄電部の状態に応じて、回生用蓄電部からの電力を、車両及び電力負荷の少なくとも一方に供給する。例えば、回生用蓄電部が十分に充電されている場合や緊急時等において、回生用蓄電部からの電力を車両及び電力負荷の少なくとも一方に供給することができる。回生用蓄電部が十分に充電されていなかった場合においても、回生用蓄電部からの電力を、冷暖房や生命にかかわるような重要な負荷に供給することができる。これにより、回生用蓄電部を活用することができるため、蓄電部の有効活用を図ることができる。

また、前記蓄電部は、前記車両に電力を供給する非常用蓄電部を有し、前記回生用蓄電部は、前記非常用蓄電部よりも高いハイレート特性を有することにしてもよい。

これによれば、回生用蓄電部は、非常用蓄電部よりも高いハイレート特性を有している。このため、瞬時的な大電力が必要な場合に、回生用蓄電部から放電することで、当該瞬時的な大電力にかかる負担を低減することができる。例えば通勤ラッシュ時や瞬間的な電力変動等における使用電力のピーク時に、回生用蓄電部からの電力を車両及び電力負荷の少なくとも一方に供給することで、瞬時的な電力消費のピークカットを図ることができる。これにより、回生用蓄電部を活用して、変電所等の瞬時電力負担を低減することで、電力の負荷平準化を図り、節電対策にも寄与することができるため、蓄電部の有効活用を図ることができる。

また、前記制御部は、前記回生用蓄電部のＳＯＣを示す値が回生用第二閾値以上の場合に、前記信号に従って、前記回生用蓄電部からの電力を、前記車両及び前記電力負荷の少なくとも一方に供給することにしてもよい。

これによれば、鉄道用電力貯蔵装置は、回生用蓄電部のＳＯＣを示す値が回生用第二閾値以上の場合に、上記信号に従って、回生用蓄電部からの電力を、車両及び電力負荷の少なくとも一方に供給する。例えば、回生用蓄電部のＳＯＣが車両の走行に必要な値以上を示していれば、回生用蓄電部からの電力のうち、必要な電力（回生用第二閾値）以上の余力を、車両及び電力負荷の少なくとも一方に供給することができる。このように、電力消費のピークカットに回生用蓄電部を活用することができるため、蓄電部の有効活用を図ることができる。

また、前記蓄電部は、前記車両に電力を供給する非常用蓄電部を有し、前記制御部は、前記回生用蓄電部のＳＯＣを示す値が前記回生用第二閾値よりも小さい場合においても、前記回生用蓄電部からの電力を、前記車両及び前記電力負荷の少なくとも一方に供給可能なように制御することにしてもよい。

これによれば、鉄道用電力貯蔵装置は、非常用蓄電部を有しており、回生用蓄電部のＳＯＣを示す値が回生用第二閾値よりも小さい場合においても、回生用蓄電部からの電力を、車両及び電力負荷の少なくとも一方に供給可能なように制御できる機能を有している。つまり、回生用蓄電部のＳＯＣが小さく（例えば０に）なっても、非常用蓄電部が車両に電力を供給することができるため、回生用蓄電部のＳＯＣを小さくすることができる。これにより、回生用蓄電部のＳＯＣが０になるまで、回生用蓄電部からの電力を、車両及び電力負荷の少なくとも一方に供給することができる。このように、電力消費のピークカットに回生用蓄電部を活用することができるため、蓄電部の有効活用を図ることができる。

また、前記制御部は、前記回生用蓄電部の状態に応じて、前記信号に従って、前記車両からの回生電力を、直接前記電力負荷に供給することにしてもよい。

これによれば、鉄道用電力貯蔵装置は、回生用蓄電部の状態に応じて、車両からの回生電力を電力負荷に直接供給する。例えば、回生用蓄電部を充電する必要がない場合、回生用蓄電部やその監視装置等が異常な場合、回生用蓄電部の劣化が進んでいる場合、回生用蓄電部の温度が高い場合などにおいては、回生用蓄電部を充電することなく、回生電力を電力負荷に直接供給することができる。これにより、回生電力の有効活用を図ることができる。

また、前記制御部は、前記回生用蓄電部のＳＯＣを示す値が回生用第一閾値以上の場合に、前記信号に従って、前記車両からの回生電力を、前記回生用蓄電部を介さずに前記電力負荷に供給することにしてもよい。

これによれば、鉄道用電力貯蔵装置は、回生用蓄電部のＳＯＣを示す値が回生用第一閾値以上の場合に、上記信号に従って、車両からの回生電力を電力負荷に直接供給する。例えば、回生用蓄電部のＳＯＣが比較的高い値を示していることで回生用蓄電部を充電する必要がない、または、回生用蓄電部が満充電状態で充電できないというような場合には、車両からの回生電力を捨てることなく、電力負荷に直接供給することができる。これにより、回生電力の有効活用を図ることができる。

また、前記制御部は、前記車両の運行状況に応じて、前記蓄電部の充放電を制御することにしてもよい。

これによれば、鉄道用電力貯蔵装置は、車両の運行数等の運行状況に応じて、非常用蓄電部の充放電を制御する。これにより、非常用蓄電部において運行状況に応じた必要以上の電力を、車両及び電力負荷の少なくとも一方に供給して、電力消費のピークカット等に使用することができるため、蓄電部の有効活用を図ることができる。

本発明は、このような鉄道用電力貯蔵装置として実現することができるだけでなく、鉄道用電力貯蔵装置と、車両、駅舎、電力負荷、変電所及び運転指令所の少なくとも１つとを備える鉄道用電力貯蔵システムとしても実現することができる。

本発明における鉄道用電力貯蔵装置によれば、蓄電部の有効活用を図ることができる。

実施の形態に係る鉄道用電力貯蔵装置の適用例を示す概略図である。 実施の形態に係る鉄道用電力貯蔵装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る車両側制御部及び負荷側制御部が回生用蓄電部を制御する処理の一例を示すフローチャートである。 実施の形態に係る負荷側制御部が非常用蓄電部を制御する処理の一例を示すフローチャートである。 実施の形態に係る車両側制御部及び負荷側制御部が行うピークカット処理の一例を示すフローチャートである。 実施の形態に係る車両側制御部及び負荷側制御部が行う非常用蓄電部によるピークカット処理の一例を示すフローチャートである。 実施の形態に係る車両側制御部及び負荷側制御部が行う回生用蓄電部によるピークカット処理の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る鉄道用電力貯蔵装置について説明する。以下で説明する実施の形態は、包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程（ステップ）、工程の順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。各図は、模式図であり、寸法等は必ずしも厳密に図示したものではない。各図において、同一または同様な構成要素については同じ符号を付している。

（実施の形態）
［１ 鉄道用電力貯蔵装置１０の概略説明］
本実施の形態における鉄道用電力貯蔵装置１０の概略構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る鉄道用電力貯蔵装置１０の適用例を示す概略図である。

図１に示すように、鉄道用電力貯蔵装置１０は、鉄道に設けられた電力貯蔵装置（蓄電装置）であり、電力使用設備２０と電気的に接続されて、電力使用設備２０との間で電力を充放電する。電力使用設備２０は、複数の鉄道用の車両２１と、複数の駅舎２２内等に設けられた電力負荷である負荷２３とを有している。鉄道用電力貯蔵装置１０は、電力使用設備２０内の複数の車両２１及び複数の負荷２３と電気的に接続されており、当該複数の車両２１及び複数の負荷２３との間で電力を充放電する。

具体的には、鉄道用電力貯蔵装置１０は、電力線１１及び電車線２４を介して、複数の車両２１と電気的に接続されており、複数の車両２１からの電力（回生電力）を充電し、複数の車両２１に電力を供給（放電）する。鉄道用電力貯蔵装置１０は、複数の電力線１２を介して、複数の負荷２３と電気的に接続されており、複数の負荷２３に電力を供給（放電）する。電力使用設備２０は、１つの車両２１しか有していなくてもよいし、１つの負荷２３しか有していなくてもよい。鉄道用電力貯蔵装置１０は、１つの車両２１としか接続されていなくてもよいし、１つの負荷２３としか接続されていなくてもよい。

車両２１は、送電用の架線及び軌条（線路）を電力供給に用いる電気鉄道用の鉄道車両（電車）である。電車線２４は、架線及び軌条（線路）からなる線形配置された電力供給体であり、車両２１に電力を供給する。車両２１は、鉄道用の車両であれば特に限定されず、例えば、送電用の二つの軌条を電力供給に用いる電気鉄道用の車両、第三の軌条を電力供給に用いる電気鉄道用の車両、１つの軌条を電力供給に用いるモノレール等の電気鉄道用の車両、リニアモータ駆動の電気鉄道用の車両等であってもよい。

車両２１は、制動時に回生電力を発生するように構成された電力回生可能な車両であり、発生した回生電力を、電力線１１を介して鉄道用電力貯蔵装置１０に供給する。例えば、車両２１は、制動時にモータを発電機として回転して発電させる回生ブレーキによって、回生電力を発生させる。当該発生した回生電力は、他の車両２１等によって使用された後の余剰分が鉄道用電力貯蔵装置１０に供給されることにしてもよいし、当該発生した回生電力の全てが鉄道用電力貯蔵装置１０に供給されることにしてもよい。

負荷２３は、駅舎２２内に設けられた電力負荷であって、例えば、照明、エレベータ、エスカレータ、改札、券売機、売店内の電気機器等の電力を使用する各種機器である。負荷２３は、車両２１以外の電力負荷である。負荷２３は、鉄道用電力貯蔵装置１０が電力を供給可能な機器であれば駅舎２２外に設けられた電力負荷であってもよく、例えば、鉄道会社が所有するビル、コンビニエンスストア及び百貨店等の設備内の電気機器であってもよい。負荷２３は、鉄道会社が所有しない設備内の電気機器であってもよく、電気自動車を充電するための負荷等であってもよい。

電力使用設備２０（車両２１及び負荷２３）は、変電所３０とも電気的に接続されており、変電所３０からの電力が供給される。車両２１には、電力線３１及び電車線２４を介して、変電所３０からの電力が供給され、負荷２３には、電力線３２を介して、変電所３０からの電力が供給される。

変電所３０は、鉄道会社が所有する変電設備であり、電力会社の発電所４０等からの電力が供給される。変電所３０は、発電所４０等から送られる三相交流電力を直流電力に変換して降圧すると共に整流し、整流後の直流電力を電力線３１及び電車線２４を介して、車両２１に供給する。車両２１は、供給された直流電力を使用して力行する。変電所３０は、電力線３２を介して、負荷２３にも電力を供給する。発電所４０は、鉄道会社が所有する発電設備であってもよいし、変電所３０は、電力会社等の鉄道会社以外の会社が所有する変電設備であってもよい。どのような設備から車両２１及び負荷２３に電力を供給することにしてもよい。

鉄道用電力貯蔵装置１０は、車両２１の運転指令所５０と電気的に接続されており、運転指令所５０からの信号を受信できる構成になっている。運転指令所５０は、車両２１の運転を監視したり、変電所３０の動作を監視し、列車乗務員や駅員に業務指示を行う機関である。運転指令所５０は、電力使用設備２０の一部として、電力使用設備２０に含まれていてもよい。

鉄道用電力貯蔵装置１０の配置場所は特に限定されない。例えば、鉄道用電力貯蔵装置１０は、駅舎２２内、変電所３０内、駅舎２２間の線路に沿った場所、車両２１の基地内等に配置することができる。

［２ 鉄道用電力貯蔵装置１０の構成の詳細説明］
鉄道用電力貯蔵装置１０の構成について詳細に説明する。図２は、本実施の形態に係る鉄道用電力貯蔵装置１０の構成を示すブロック図である。

図２に示すように、鉄道用電力貯蔵装置１０は、蓄電部１００と、車両側コンバータ２００と、負荷側コンバータ３００と、発電設備４００と、記憶部５００とを備えている。

蓄電部１００は、電力使用設備２０（車両２１及び負荷２３）と電気的に接続される蓄電装置であって、回生用蓄電部１１０と非常用蓄電部１２０とを有している。具体的には、回生用蓄電部１１０及び非常用蓄電部１２０のそれぞれは、充放電可能な二次電池からなる電池セル（単電池）を複数有している。当該電池セルを構成する二次電池は、例えば、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。しかし、当該二次電池は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよく、固体電解質を用いた電池であってもよい。

回生用蓄電部１１０は、車両２１からの回生電力を充電し、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に電力を供給する蓄電装置である。回生用蓄電部１１０の電池セルは、非常用蓄電部１２０の電池セルよりも繰り返しの充放電に対して耐久性及び性能持続性等の能力の低下が抑えられた特性を有している。回生用蓄電部１１０の電池セルは、非常用蓄電部１２０の電池セルよりも、大電流の入出力に適した特性（非常用蓄電部１２０の電池セルよりも高いハイレート特性）を有している。例えば、回生用蓄電部１１０は、ＳＯＣ（State Of Charge）が１５％～８５％の範囲内で維持されて使用されるのが好ましく、ＳＯＣが３０％～７０％の範囲内で維持されて使用されるのがより好ましく、ＳＯＣが５０％程度に維持されて使用されるのがさらに好ましい。

非常用蓄電部１２０は、発電設備４００からの電力を充電し、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に電力を供給する蓄電装置である。非常用蓄電部１２０の電池セルは、回生用蓄電部１１０の電池セルよりも、高エネルギー密度である、すなわち高容量である特性を有している。例えば、非常用蓄電部１２０は、ＳＯＣが７０％以上で維持されて使用されるのが好ましく、ＳＯＣが８５％以上で維持されて使用されるのがより好ましく、ＳＯＣが１００％（満充電状態）で維持されて使用されるのがさらに好ましい。

鉄道用電力貯蔵装置１０は、さらに、回生用蓄電部１１０と車両側コンバータ２００とを接続する第一配線１１１と、回生用蓄電部１１０と負荷側コンバータ３００とを接続する第二配線１１２とを備えている。鉄道用電力貯蔵装置１０は、非常用蓄電部１２０と車両側コンバータ２００とを接続する第三配線１２１と、非常用蓄電部１２０と負荷側コンバータ３００とを接続する第四配線１２２とを備えている。

このような構成により、第一配線１１１は、車両側コンバータ２００、電力線１１及び電車線２４を介して、車両２１と電気的に接続される。第二配線１１２は、負荷側コンバータ３００及び電力線１２を介して、負荷２３と電気的に接続される。第二配線１１２は、回生用蓄電部１１０と接続されるとともに、第一配線１１１と接続される。回生用蓄電部１１０は、第一配線１１１及び第二配線１１２と接続され、かつ、第一配線１１１と第二配線１１２とが接続されている。第三配線１２１及び第四配線１２２については、第一配線１１１及び第二配線１１２における回生用蓄電部１１０を非常用蓄電部１２０に言い換えた場合の構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。

車両側コンバータ２００は、直流電力間の変換を行うＤＣ／ＤＣコンバータであり、当該直流電力を制御する車両側制御部２１０を有している。具体的には、車両側コンバータ２００は、電力線１１と電気的に接続されており、電力線１１から供給される車両２１からの回生電力（直流電力）を、回生用蓄電部１１０で蓄積されるのに適した電圧に調整して、第一配線１１１に送る。車両側コンバータ２００は、回生用蓄電部１１０または非常用蓄電部１２０からの直流電力を、車両２１に供給するのに適した電圧に調整して、電力線１１に送る。車両側コンバータ２００は、独立した装置として構成されていてもよく、回路として他の機器に組み込まれていてもよい。本実施の形態では、車両側コンバータ２００における上記の電圧調整は、車両側制御部２１０が行うこととするが、その他の制御部が行ってもよい。

負荷側コンバータ３００は、直流電力間の変換を行うＤＣ／ＤＣコンバータ、及び、直流電力と交流電力との間の変換を行うＤＣ／ＡＣコンバータの双方の機能を有する装置であり、当該直流電力及び交流電力を制御する負荷側制御部３１０を有している。具体的には、負荷側コンバータ３００は、発電設備４００と接続されており、発電設備４００が発電した直流電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータによって、非常用蓄電部１２０に供給するのに適した電圧に調整して、第四配線１２２に送る。負荷側コンバータ３００は、電力線１２と電気的に接続されており、発電設備４００が発電した直流電力を、ＤＣ／ＡＣコンバータによって、負荷２３に供給するのに適した電圧の交流電力に変換して、電力線１２に送る。負荷側コンバータ３００は、回生用蓄電部１１０または非常用蓄電部１２０からの直流電力を、ＤＣ／ＡＣコンバータによって、負荷２３に供給するのに適した電圧の交流電力に変換して、電力線１２に送る。負荷側コンバータ３００は、独立した装置として構成されていてもよく、回路として他の機器に組み込まれていてもよい。本実施の形態では、負荷側コンバータ３００における上記の電圧調整等は、負荷側制御部３１０が行うこととするが、その他の制御部が行ってもよい。

車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０は、車両２１からの回生電力、発電設備４００からの電力、回生用蓄電部１１０または非常用蓄電部１２０からの電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給するように制御する制御部である。この車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０は、後述の第一制御部～第五制御部までの機能を有しているが、これらの機能の詳細な説明については、後述する。

本実施の形態では、車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０は、それぞれ、車両側コンバータ２００及び負荷側コンバータ３００の一部として設けられている。しかし、車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０は、車両側コンバータ２００及び負荷側コンバータ３００とは別の制御装置等として構成されていてもよい。車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０は、マイクロコンピュータを中心とする回路、若しくはマイクロコンピュータを有しない回路等によって構成されていてもよいし、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されることにしてもよい。

発電設備４００は、非常用蓄電部１２０を充電するために設けられた発電設備である。発電設備４００は、例えば、駅舎２２の屋根に設置された太陽光発電等の発電設備（分散型電源）であり、電力会社の商用電力系統に連系されることなく配置されている。発電設備４００は、太陽光発電には限定されず、風力発電、燃料電池、ガスエンジンまたはガスタービン等の発電設備であってもよいし、電力会社の発電設備等の商用電力系統に連系された発電設備であってもよい。

記憶部５００は、鉄道用電力貯蔵装置１０が制御を行うために必要なデータ等を記憶しているメモリ等である。具体的には、記憶部５００は、後述の車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０が制御を行う際に用いる閾値（回生用第一閾値、回生用第二閾値、回生用第三閾値、非常用第一閾値、非常用第二閾値、走行用第三閾値等）等を記憶している。

［３ 鉄道用電力貯蔵装置１０が行う処理の説明］
次に、図３～図７を用いて、鉄道用電力貯蔵装置１０が行う処理、つまり、車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０が行う制御処理について、詳細に説明する。

［３．１ 回生用蓄電部１１０を制御する処理の説明］
車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０が回生用蓄電部１１０を制御する処理について、詳細に説明する。図３は、本実施の形態に係る車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０が回生用蓄電部１１０を制御する処理の一例を示すフローチャートである。

図３に示すように、車両側制御部２１０は、回生用蓄電部１１０を充放電する（Ｓ１０２）。車両側制御部２１０は、車両２１からの回生電力が発生した場合に、第一配線１１１を介して当該回生電力を回生用蓄電部１１０に供給し、回生用蓄電部１１０を充電する。車両側制御部２１０は、車両２１から発生した回生電力のうち他の車両２１等によって使用された後の余剰分を回生用蓄電部１１０に供給することにしてもよいし、当該発生した回生電力の全てを回生用蓄電部１１０に供給することにしてもよい。車両側制御部２１０は、車両２１が走行するために電力が必要になった場合に、第一配線１１１を介して回生用蓄電部１１０からの電力を車両２１に供給する。

負荷側制御部３１０は、回生用蓄電部１１０のＳＯＣを示す値が、回生用第一閾値以上であるか否かを判断する（Ｓ１０４）。回生用第一閾値は、車両２１の走行に極力支障を来さない範囲における上限値であり、予め定められて記憶部５００に記憶されている。具体的には、回生用第一閾値は、例えば、ＳＯＣが８５％であることを示す値である。負荷側制御部３１０は、記憶部５００から回生用第一閾値を読み出して、上記判断を行う。回生用蓄電部１１０のＳＯＣを示す値とは、回生用蓄電部１１０のＳＯＣそのものの値だけではなく、例えば、回生用蓄電部１１０の電圧値や電流値等、ＳＯＣを示す様々な値を用いることができる。以降についても同様である。

負荷側制御部３１０は、回生用蓄電部１１０のＳＯＣを示す値が回生用第一閾値以上であると判断した場合（Ｓ１０４でＹｅｓ）に、第一配線１１１から供給される回生電力を、直接（回生用蓄電部１１０を介さずに）負荷２３に供給する（Ｓ１０６）。この負荷側制御部３１０が行う処理は、第一制御部が行う処理の一例である。第一制御部は、回生用蓄電部１１０のＳＯＣを示す値が回生用第一閾値以上の場合のみならず、回生用蓄電部１１０の状態に応じて、回生電力を負荷２３に直接供給することにしてもよい。回生用蓄電部１１０の状態とは、回生用蓄電部１１０の充電状態（または放電状態）、異常の有無（異常の程度）、劣化状態（劣化の程度）等である。例えば、第一制御部は、回生用蓄電部１１０やその監視装置等が異常な場合、回生用蓄電部１１０の劣化が進んでいる場合、回生用蓄電部１１０の温度が高い場合などにおいても、回生電力を負荷２３に直接供給することにしてもよい。

負荷側制御部３１０は、回生用蓄電部１１０のＳＯＣが例えば８５％以上であると判断した場合に、車両２１からの回生電力を、第一配線１１１及び第二配線１１２を介して、負荷２３に直接供給する。第一配線１１１及び第二配線１１２は接続されているため、回生用蓄電部１１０のＳＯＣが８５％以上のような高い値の場合には、回生電力は、回生用蓄電部１１０に充電されずに負荷側コンバータ３００に向けて流れてくる。このため、負荷側制御部３１０は、この流れてきた回生電力を、電力線１２を介して負荷２３に供給する。なお、回生用第一閾値の値は特に限定されず、例えば、ＳＯＣが７０％であることを示す値等であってもよい。

負荷側制御部３１０は、回生用蓄電部１１０のＳＯＣを示す値が回生用第一閾値よりも小さいと判断した場合（Ｓ１０４でＮｏ）には、回生用蓄電部１１０のＳＯＣを示す値が回生用第二閾値以上であるか否かを判断する（Ｓ１０８）。回生用第二閾値は、車両２１の走行に極力支障を来さない範囲における下限値であり、予め定められて記憶部５００に記憶されている。具体的には、回生用第二閾値は、回生用第一閾値よりも小さな値であり、例えば、ＳＯＣが１５％であることを示す値である。負荷側制御部３１０は、記憶部５００から回生用第二閾値を読み出して、上記判断を行う。

負荷側制御部３１０は、回生用蓄電部１１０のＳＯＣを示す値が回生用第二閾値以上であると判断した場合（Ｓ１０８でＹｅｓ）に、回生用蓄電部１１０からの電力を負荷２３に供給する（Ｓ１１０）。この負荷側制御部３１０が行う処理は、第二制御部が行う処理の一例である。

負荷側制御部３１０は、回生用蓄電部１１０のＳＯＣが例えば１５％以上であると判断した場合に、回生用蓄電部１１０からの電力を、第二配線１１２を介して、負荷２３に供給する。このように、回生用蓄電部１１０のＳＯＣが１５％程度以上であれば、車両２１の走行に支障を来さないため、負荷側制御部３１０は、回生用蓄電部１１０からの電力を負荷２３に供給することができる。例えば、負荷側制御部３１０は、夜間になったと判断した場合に、回生用蓄電部１１０からの電力を照明等の負荷２３に供給するなど、必要な時間帯に回生用蓄電部１１０からの電力を負荷２３に供給するように制御することにしてもよい。回生用第二閾値の値は特に限定されず、例えば、ＳＯＣが３０％であることを示す値等であってもよい。

負荷側制御部３１０は、回生用蓄電部１１０のＳＯＣを示す値が回生用第二閾値よりも小さいと判断した場合（Ｓ１０８でＮｏ）には、所定の条件を満たすか否かを判断する（Ｓ１１２）。負荷側制御部３１０は、所定の条件を満たすと判断した場合（Ｓ１１２でＹｅｓ）、回生用蓄電部１１０からの電力を負荷２３に供給する（Ｓ１１０）。この負荷側制御部３１０が行う処理についても、第二制御部が行う処理の一例である。第二制御部は、回生用蓄電部１１０のＳＯＣを示す値が回生用第二閾値以上の場合、または、回生用第二閾値よりも小さい場合のみならず、回生用蓄電部１１０の状態に応じて、回生用蓄電部１１０からの電力を負荷２３に供給することにしてもよい。回生用蓄電部１１０の状態とは、上述の通りである。

所定の条件とは、例えば、災害時等の緊急時の場合である。例えば、負荷側制御部３１０は、変電所３０または運転指令所５０等からの緊急信号を受信することで、緊急時であると判断して、所定の条件を満たすと判断する。負荷側制御部３１０は、例えば当該緊急信号を受信した場合には、回生用蓄電部１１０のＳＯＣを示す値が回生用第二閾値よりも小さい（ＳＯＣが例えば１５％よりも小さい）場合においても、回生用蓄電部１１０からの電力を負荷２３に供給可能なように制御する。これにより、例えば、駅構内の照明、エレベータ、医務室、改札、券売機、運転指令所５０などに電力を供給して、安全を図ることができる。

負荷側制御部３１０は、所定の条件を満たさないと判断した場合（Ｓ１１２でＮｏ）には、処理を終了する。以上により、車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０が回生用蓄電部１１０を制御する処理の説明は、終了する。

［３．２ 非常用蓄電部１２０を制御する処理の説明］
負荷側制御部３１０が非常用蓄電部１２０を制御する処理について、詳細に説明する。図４は、本実施の形態に係る負荷側制御部３１０が非常用蓄電部１２０を制御する処理の一例を示すフローチャートである。

図４に示すように、負荷側制御部３１０は、発電設備４００からの電力を非常用蓄電部１２０に供給して、非常用蓄電部１２０を充電する（Ｓ２０２）。負荷側制御部３１０は、非常用蓄電部１２０のＳＯＣを示す値が非常用第二閾値以上であるか否かを判断する（Ｓ２０４）。非常用第二閾値は、予め定められて記憶部５００に記憶されている所定の値であって、例えば、ＳＯＣが９０％～１００％程度（満充電状態）であることを示す値である。負荷側制御部３１０は、記憶部５００から非常用第二閾値を読み出して、上記判断を行う。

負荷側制御部３１０は、非常用蓄電部１２０のＳＯＣを示す値が非常用第二閾値以上であると判断した場合（Ｓ２０４でＹｅｓ）に、発電設備４００からの電力を負荷２３に供給する（Ｓ２０６）。この負荷側制御部３１０が行う処理は、第四制御部が行う処理の一例である。第四制御部は、非常用蓄電部１２０のＳＯＣを示す値が非常用第二閾値以上の場合のみならず、非常用蓄電部１２０の状態に応じて、発電設備４００からの電力を負荷２３に供給することにしてもよい。非常用蓄電部１２０の状態とは、非常用蓄電部１２０の充電状態（または放電状態）、異常の有無（異常の程度）、劣化状態（劣化の程度）等である。例えば、第四制御部は、非常用蓄電部１２０やその監視装置等が異常な場合、非常用蓄電部１２０の劣化が進んでいる場合、非常用蓄電部１２０の温度が高い場合などにおいても、発電設備４００からの電力を負荷２３に直接供給することにしてもよい。

負荷側制御部３１０は、非常用蓄電部１２０が例えば満充電状態であると判断した場合に、発電設備４００からの電力を、電力線１２を介して負荷２３に供給する。このように、非常用蓄電部１２０が満充電状態の場合には、発電設備４００からの電力を非常用蓄電部１２０に充電できないため、負荷側制御部３１０は、発電設備４００からの電力を負荷２３に供給する。非常用第二閾値の値は特に限定されず、例えば、ＳＯＣが８５％であることを示す値等であってもよい。

負荷側制御部３１０は、非常用蓄電部１２０のＳＯＣを示す値が非常用第二閾値よりも小さいと判断した場合（Ｓ２０４でＮｏ）には、非常用蓄電部１２０のＳＯＣを示す値が非常用第一閾値以上であるか否かを判断する（Ｓ２０８）。非常用第一閾値は、例えば、変電所３０が停電した場合でも車両２１を駅舎２２に移動できるなど、車両２１の走行に極力支障を来さない程度の値であり、予め定められて記憶部５００に記憶されている。具体的には、非常用第一閾値は、非常用第二閾値よりも小さな値であり、例えば、ＳＯＣが７０％であることを示す値である。負荷側制御部３１０は、記憶部５００から非常用第一閾値を読み出して、上記判断を行う。

負荷側制御部３１０は、非常用蓄電部１２０のＳＯＣを示す値が非常用第一閾値以上であると判断した場合（Ｓ２０８でＹｅｓ）に、非常用蓄電部１２０からの電力を負荷２３に供給する（Ｓ２１０）。この負荷側制御部３１０が行う処理についても、第四制御部が行う処理の一例である。第四制御部は、非常用蓄電部１２０のＳＯＣを示す値が非常用第一閾値以上の場合のみならず、非常用蓄電部１２０の状態に応じて、非常用蓄電部１２０からの電力を負荷２３に供給することにしてもよい。非常用蓄電部１２０の状態とは、上述の通りである。

負荷側制御部３１０は、非常用蓄電部１２０のＳＯＣが例えば７０％以上であると判断した場合に、非常用蓄電部１２０からの電力を、第四配線１２２を介して、負荷２３に供給する。このように、非常用蓄電部１２０のＳＯＣが７０％程度以上であれば、車両２１の走行に支障を来さないため、負荷側制御部３１０は、非常用蓄電部１２０からの電力を負荷２３に供給することができる。例えば、負荷側制御部３１０は、夜間になったと判断した場合に、非常用蓄電部１２０からの電力を照明等の負荷２３に供給するなど、必要な時間帯に非常用蓄電部１２０からの電力を負荷２３に供給するように制御することにしてもよい。非常用第一閾値の値は特に限定されず、例えば、ＳＯＣが８０％であることを示す値等であってもよい。

負荷側制御部３１０は、非常用蓄電部１２０のＳＯＣを示す値が非常用第一閾値よりも小さいと判断した場合（Ｓ２０８でＮｏ）には、処理を終了する。以上により、負荷側制御部３１０が非常用蓄電部１２０を制御する処理の説明は、終了する。

［３．３ 車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０が行うピークカット処理の説明］
車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０が行うピークカット処理について、詳細に説明する。図５は、本実施の形態に係る車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０が行うピークカット処理の一例を示すフローチャートである。

図５に示すように、車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０は、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方を含む電力使用設備２０の使用電力が所定の閾値以上になったことを示す信号（以下、信号Ｓという）を受信したか否かを判断する（Ｓ３０２）。本実施の形態では、電力使用設備２０は、車両２１及び負荷２３の双方を含んでいるため、車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０は、車両２１及び負荷２３の双方を含む電力使用設備２０の使用電力が所定の閾値以上になったことを示す信号Ｓを受信したか否かを判断する。信号Ｓは、変電所３０の使用電力が所定の閾値以上になったことを示す信号である、と言い換えることもできる。信号Ｓは、有線、無線を問わない。

本実施の形態では、車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０は、電力使用設備２０に電力を供給する変電所３０、及び、車両２１の運転指令所５０の少なくとも一方から、信号Ｓを受信する。

信号Ｓとは、例えば、通勤ラッシュの時間帯に電力使用設備２０の使用電力が増加して、電力会社から受電する電力が所定値を上回る場合や、車両２１の発車が重なって電力使用設備２０の使用電力が増加し、電車線２４の電圧が降下して所定値を下回る場合等に、発せられる信号である。例えば、上記の所定の閾値は、電力会社との契約電力を超えない程度の値であり、信号Ｓは、電力消費のピーク時に電力会社との契約電力を超えそうな場合に発せられる信号である。変電所３０または運転指令所５０は、このような場合に信号Ｓを生成して鉄道用電力貯蔵装置１０に送信し、車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０は、送信された信号Ｓを受信する。なお、車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０は、その他の外部から信号Ｓを受信することにしてもよいし、自身の内部処理により信号Ｓを取得することにしてもよい。車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０は、特定の日、時間、曜日等によって、主体的に判断して自身の内部処理により信号Ｓを生成し、処理を行うことにしてもよい。

車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０は、信号Ｓを受信したと判断した場合（Ｓ３０２でＹｅｓ）には、信号Ｓに従って、蓄電部１００からの電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給する（Ｓ３０４）。車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０は、蓄電部１００からの電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給して、電力消費のピークカットを行う。

具体的には、車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０は、電力使用設備２０の使用電力が走行用第三閾値以上になったことを示す信号Ｓ１に従って、非常用蓄電部１２０からの電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給する。この場合の車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０が行う処理は、第五制御部が行う処理の一例である。第五制御部は、信号Ｓ１に従う場合のみならず、電力使用設備２０の使用電力に応じて、非常用蓄電部１２０からの電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給することにしてもよい。

車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０は、電力使用設備２０の使用電力が回生用第三閾値以上になったことを示す信号Ｓ２に従って、回生用蓄電部１１０からの電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給する。この場合の車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０が行う処理は、第三制御部が行う処理の一例である。第三制御部は、信号Ｓ２に従う場合のみならず、電力使用設備２０の使用電力に応じて、回生用蓄電部１１０からの電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給することにしてもよい。

走行用第三閾値と回生用第三閾値とは、同じ値でもよいし異なる値でもよいが、走行用第三閾値と回生用第三閾値とが同じ値の場合には、信号Ｓ１と信号Ｓ２とは同じ信号になる。このような車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０が行うピークカット処理について、以下に詳細に説明する。

［３．４ 非常用蓄電部１２０によるピークカット処理の説明］
車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０が行うピークカット処理（図５のＳ３０４）のうちの非常用蓄電部１２０によるピークカット処理（上述の第五制御部が行う処理）について、詳細に説明する。図６は、本実施の形態に係る車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０が行う非常用蓄電部１２０によるピークカット処理の一例を示すフローチャートである。以下では、説明の便宜のため、本ピークカット処理においては、車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０をまとめて、第五制御部と称して説明する。

図６に示すように、第五制御部は、非常用蓄電部１２０のＳＯＣを示す値が非常用第二閾値以上であるか否かを判断する（Ｓ４０２）。この第五制御部が行う処理については、図４のＳ２０４で説明した処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。

第五制御部は、非常用蓄電部１２０のＳＯＣを示す値が非常用第二閾値以上であると判断した場合（Ｓ４０２でＹｅｓ）に、信号Ｓ１に従って、発電設備４００からの電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給する（Ｓ４０４）。

第五制御部は、非常用蓄電部１２０が例えば満充電状態であると判断した場合に、発電設備４００からの電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給する。このように、非常用蓄電部１２０が満充電状態の場合には、発電設備４００からの電力を非常用蓄電部１２０に充電できないため、第五制御部は、発電設備４００からの電力を、第四配線１２２及び第三配線１２１を介して車両２１に供給する、または、電力線１２を介して負荷２３に供給する。第五制御部は、非常用蓄電部１２０のＳＯＣを示す値が非常用第二閾値以上の場合のみならず、非常用蓄電部１２０の状態に応じて、発電設備４００からの電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給することにしてもよい。非常用蓄電部１２０の状態とは、上述の通りである。

第五制御部は、非常用蓄電部１２０のＳＯＣを示す値が非常用第二閾値よりも小さいと判断した場合（Ｓ４０２でＮｏ）には、非常用蓄電部１２０のＳＯＣを示す値が非常用第一閾値以上であるか否かを判断する（Ｓ４０６）。この第五制御部が行う処理については、図４のＳ２０８で説明した処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。

第五制御部は、非常用蓄電部１２０のＳＯＣを示す値が非常用第一閾値以上であると判断した場合（Ｓ４０６でＹｅｓ）に、信号Ｓ１に従って、非常用蓄電部１２０からの電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給する（Ｓ４０８）。

第五制御部は、非常用蓄電部１２０のＳＯＣが例えば７０％以上であると判断した場合に、非常用蓄電部１２０からの電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給する。このように、非常用蓄電部１２０のＳＯＣが７０％程度以上であれば、車両２１の走行に支障を来さないため、第五制御部は、非常用蓄電部１２０からの電力を、第三配線１２１を介して車両２１に供給する、または、第四配線１２２を介して負荷２３に供給することができる。第五制御部は、非常用蓄電部１２０のＳＯＣを示す値が非常用第一閾値以上の場合のみならず、非常用蓄電部１２０の状態に応じて、非常用蓄電部１２０からの電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給することにしてもよい。非常用蓄電部１２０の状態とは、上述の通りである。

第五制御部は、非常用蓄電部１２０のＳＯＣを示す値が非常用第一閾値よりも小さいと判断した場合（Ｓ４０６でＮｏ）には、処理を終了する。以上により、車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０が行うピークカット処理（図５のＳ３０４）のうちの非常用蓄電部１２０によるピークカット処理の説明は、終了する。

［３．５ 回生用蓄電部１１０によるピークカット処理の説明］
車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０が行うピークカット処理（図５のＳ３０４）のうちの回生用蓄電部１１０によるピークカット処理（上述の第三制御部が行う処理）について、詳細に説明する。図７は、本実施の形態に係る車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０が行う回生用蓄電部１１０によるピークカット処理の一例を示すフローチャートである。以下では、説明の便宜のため、本ピークカット処理においては、車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０をまとめて、第三制御部と称して説明する。

図７に示すように、第三制御部は、回生用蓄電部１１０のＳＯＣを示す値が、回生用第一閾値以上であるか否かを判断する（Ｓ５０２）。この第三制御部が行う処理については、図３のＳ１０４で説明した処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。

第三制御部は、回生用蓄電部１１０のＳＯＣを示す値が回生用第一閾値以上であると判断した場合（Ｓ５０２でＹｅｓ）に、信号Ｓ２に従って、車両２１からの回生電力を、直接（回生用蓄電部１１０を介さずに）負荷２３に供給する（Ｓ５０４）。この第三制御部が行う処理については、図３のＳ１０６で説明した処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。第三制御部は、回生用蓄電部１１０のＳＯＣを示す値が回生用第一閾値以上の場合のみならず、回生用蓄電部１１０の状態に応じて、車両２１からの電力を、直接負荷２３に供給することにしてもよい。回生用蓄電部１１０の状態とは、上述の通りである。

第三制御部は、回生用蓄電部１１０のＳＯＣを示す値が回生用第一閾値よりも小さいと判断した場合（Ｓ５０２でＮｏ）には、回生用蓄電部１１０のＳＯＣを示す値が回生用第二閾値以上であるか否かを判断する（Ｓ５０６）。この第三制御部が行う処理については、図３のＳ１０８で説明した処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。

第三制御部は、回生用蓄電部１１０のＳＯＣを示す値が回生用第二閾値以上であると判断した場合（Ｓ５０６でＹｅｓ）に、信号Ｓ２に従って、回生用蓄電部１１０からの電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給する（Ｓ５０８）。

第三制御部は、回生用蓄電部１１０のＳＯＣが例えば１５％以上であると判断した場合に、回生用蓄電部１１０からの電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給する。回生用蓄電部１１０のＳＯＣが１５％程度以上であれば、車両２１の走行に支障を来さないため、第三制御部は、回生用蓄電部１１０からの電力を、第一配線１１１を介して車両２１に供給する、または、第二配線１１２を介して負荷２３に供給することができる。

第三制御部は、回生用蓄電部１１０のＳＯＣを示す値が回生用第二閾値よりも小さいと判断した場合（Ｓ５０６でＮｏ）には、所定の条件を満たすか否かを判断する（Ｓ５１０）。この第三制御部が行う処理については、図３のＳ１１２で説明した処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。第三制御部は、所定の条件を満たすと判断した場合（Ｓ５１０でＹｅｓ）、回生用蓄電部１１０からの電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給する（Ｓ５０８）。第三制御部は、回生用蓄電部１１０のＳＯＣを示す値が回生用第二閾値以上の場合、または、回生用第二閾値よりも小さい場合のみならず、回生用蓄電部１１０の状態に応じて、回生用蓄電部１１０からの電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給することにしてもよい。回生用蓄電部１１０の状態とは、上述の通りである。

所定の条件とは、例えば、電力消費のピークが大きい等の緊急時の場合である。第三制御部は、当該緊急時に、回生用蓄電部１１０のＳＯＣを示す値が回生用第二閾値よりも小さい（ＳＯＣが例えば１５％よりも小さい）場合においても、回生用蓄電部１１０からの電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給可能なように制御する。

第三制御部は、所定の条件を満たさないと判断した場合（Ｓ５１０でＮｏ）には、処理を終了する。以上により、車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０が行うピークカット処理（図５のＳ３０４）のうちの回生用蓄電部１１０によるピークカット処理の説明は、終了する。

［４ 効果の説明］
以上のように、本発明の実施の形態に係る鉄道用電力貯蔵装置１０によれば、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方を含む電力使用設備２０の使用電力が所定の閾値以上になったことを示す信号に従って、蓄電部１００からの電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給する。つまり、鉄道用電力貯蔵装置１０は、当該信号を用いて、蓄電部１００からの電力を供給するか否かを判断し、電力供給を行う。このようにして、例えば通勤ラッシュ時や瞬間的な電力変動等における使用電力のピーク時に、蓄電部１００からの電力を車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給することで、電力消費のピークカットを図ることができる。これにより、蓄電部１００を活用して、電力の負荷平準化を図り、節電対策にも寄与することができるため、蓄電部１００の有効活用を図ることができる。また、電力会社から受電する電力を低減するピークカット用の電源として蓄電部１００を活用することができるため、電力会社の契約電力を下げて、電気料金を低減することができる。

また、鉄道用電力貯蔵装置１０は、変電所３０及び運転指令所５０の少なくとも一方から上記信号を受信することにより、蓄電部１００からの電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給する。このように、変電所３０及び運転指令所５０の少なくとも一方から信号を受信することで、例えば、変電所３０での使用電力や運転指令所５０で管理している使用電力等が所定値を超えるような場合に信号を受信して、蓄電部１００からの電力の供給を行うことができる。これにより、変電所３０での使用電力や運転指令所５０で管理している使用電力等が所定値を超えるのを抑制することができるため、効果的に蓄電部１００の有効活用を図ることができる。

鉄道用電力貯蔵装置１０は、蓄電部１００が有する非常用蓄電部１２０の状態に応じて、非常用蓄電部１２０からの電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給する。例えば、非常用蓄電部１２０が十分に充電されている場合や緊急時等において、非常用蓄電部１２０からの電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給することができる。非常用蓄電部１２０が十分に充電されていなかった場合においても、非常用蓄電部１２０からの電力を、冷暖房や生命にかかわるような重要な負荷に供給することができる。これにより、非常用蓄電部１２０を活用することができるため、蓄電部１００の有効活用を図ることができる。

非常用蓄電部１２０は、回生用蓄電部１１０よりも高容量である。このため、長い時間の電力供給が必要な場合に、非常用蓄電部１２０から放電することで、電力量負担を低減することができる。例えば通勤ラッシュ時において使用電力のピークが長い場合に、非常用蓄電部１２０からの電力を車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給することで、長い時間、電力消費のピークカットを図ることができる。これにより、非常用蓄電部１２０を活用して、変電所３０等の電力量負担を低減することで、電力の負荷平準化を図り、節電対策にも寄与することができるため、蓄電部１００の有効活用を図ることができる。

また、鉄道用電力貯蔵装置１０は、非常用蓄電部１２０のＳＯＣを示す値が非常用第一閾値以上の場合に、上記信号に従って、非常用蓄電部１２０からの電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給する。例えば、非常用蓄電部１２０のＳＯＣが以降の車両２１の走行に必要な値以上を示していれば、非常用蓄電部１２０からの電力のうち、必要な電力（非常用第一閾値）以上の余力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給することができる。このように、電力消費のピークカットに非常用蓄電部１２０を活用することができるため、蓄電部１００の有効活用を図ることができる。

鉄道用電力貯蔵装置１０は、非常用蓄電部１２０の状態に応じて、発電設備４００からの電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給する。例えば、非常用蓄電部１２０を充電する必要がない場合、非常用蓄電部１２０やその監視装置等が異常な場合、非常用蓄電部１２０の劣化が進んでいる場合、非常用蓄電部１２０の温度が高い場合などにおいては、非常用蓄電部１２０を充電することなく、発電設備４００からの発生電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に直接供給することができる。これにより、当該発生電力の有効活用を図ることができる。

また、鉄道用電力貯蔵装置１０は、非常用蓄電部１２０のＳＯＣを示す値が非常用第二閾値以上の場合に、上記信号に従って、発電設備４００からの電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給する。例えば、非常用蓄電部１２０のＳＯＣが比較的高い値を示していることで非常用蓄電部１２０を充電する必要がない、または、非常用蓄電部１２０が満充電状態で充電できないというような場合には、発電設備４００からの発生電力を捨てることなく、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に直接供給することができる。これにより、当該発生電力の有効活用を図ることができる。

また、鉄道用電力貯蔵装置１０は、車両２１からの回生電力を充電する回生用蓄電部１１０を有しており、上記信号に従って、当該回生電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給する。つまり、回生用蓄電部１１０に向けて流れる回生電力、または、回生用蓄電部１１０に充電された回生電力が、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給される。このように、電力消費のピークカットに回生用蓄電部１１０を活用することができるため、蓄電部１００の有効活用を図ることができる。

鉄道用電力貯蔵装置１０は、回生用蓄電部１１０の状態に応じて、回生用蓄電部１１０からの電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給する。例えば、回生用蓄電部１１０が十分に充電されている場合や緊急時等において、回生用蓄電部１１０からの電力を車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給することができる。回生用蓄電部１１０が十分に充電されていなかった場合においても、回生用蓄電部１１０からの電力を、冷暖房や生命にかかわるような重要な負荷に供給することができる。これにより、回生用蓄電部１１０を活用することができるため、蓄電部１００の有効活用を図ることができる。

回生用蓄電部１１０は、非常用蓄電部１２０よりも高いハイレート特性を有している。このため、瞬時的な大電力が必要な場合に、回生用蓄電部１１０から放電することで、当該瞬時的な大電力にかかる負担を低減することができる。例えば通勤ラッシュ時や瞬間的な電力変動等における使用電力のピーク時に、回生用蓄電部１１０からの電力を車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給することで、瞬時的な電力消費のピークカットを図ることができる。これにより、回生用蓄電部１１０を活用して、変電所３０等の瞬時電力負担を低減することで、電力の負荷平準化を図り、節電対策にも寄与することができるため、蓄電部１００の有効活用を図ることができる。

また、鉄道用電力貯蔵装置１０は、回生用蓄電部１１０のＳＯＣを示す値が回生用第二閾値以上の場合に、上記信号に従って、回生用蓄電部１１０からの電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給する。例えば、回生用蓄電部１１０のＳＯＣが車両２１の走行に必要な値以上を示していれば、回生用蓄電部１１０からの電力のうち、必要な電力（回生用第二閾値）以上の余力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給することができる。このように、電力消費のピークカットに回生用蓄電部１１０を活用することができるため、蓄電部１００の有効活用を図ることができる。

また、鉄道用電力貯蔵装置１０は、非常用蓄電部１２０を有しており、回生用蓄電部１１０のＳＯＣを示す値が回生用第二閾値よりも小さい場合においても、回生用蓄電部１１０からの電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給可能なように制御できる機能を有している。つまり、回生用蓄電部１１０のＳＯＣが小さく（例えば０に）なっても、非常用蓄電部１２０が車両２１に電力を供給することができるため、回生用蓄電部１１０のＳＯＣを小さくすることができる。これにより、回生用蓄電部１１０のＳＯＣが０になるまで、回生用蓄電部１１０からの電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給することができる。このように、電力消費のピークカットに回生用蓄電部１１０を活用することができるため、蓄電部１００の有効活用を図ることができる。

鉄道用電力貯蔵装置１０は、回生用蓄電部１１０の状態に応じて、車両２１からの回生電力を負荷２３に直接供給する。例えば、回生用蓄電部１１０を充電する必要がない場合、回生用蓄電部１１０やその監視装置等が異常な場合、回生用蓄電部１１０の劣化が進んでいる場合、回生用蓄電部１１０の温度が高い場合などにおいては、回生用蓄電部１１０を充電することなく、回生電力を負荷２３に直接供給することができる。これにより、回生電力の有効活用を図ることができる。また、回生電力を回生用蓄電部１１０に充電せずに負荷２３に直接供給すれば、回生用蓄電部１１０の内部抵抗によるロスや発熱、充放電能力による制限、回生用蓄電部１１０の劣化等を抑制することができる。

また、鉄道用電力貯蔵装置１０は、回生用蓄電部１１０のＳＯＣを示す値が回生用第一閾値以上の場合に、上記信号に従って、車両２１からの回生電力を負荷２３に直接供給する。例えば、回生用蓄電部１１０のＳＯＣが比較的高い値を示していることで回生用蓄電部１１０を充電する必要がない、または、回生用蓄電部１１０が満充電状態で充電できないというような場合には、車両２１からの回生電力を捨てることなく、負荷２３に直接供給することができる。これにより、回生電力の有効活用を図ることができる。

鉄道用電力貯蔵装置１０は、車両２１の運行数等の運行状況に応じて、非常用蓄電部１２０の充放電を制御する。これにより、非常用蓄電部１２０において運行状況に応じた必要以上の電力を、車両２１及び負荷２３の少なくとも一方に供給して、電力消費のピークカット等に使用することができるため、蓄電部１００の有効活用を図ることができる。

［５ 変形例の説明］
本発明の実施の形態に係る鉄道用電力貯蔵装置１０について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

上記実施の形態において、車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０（例えば、第二制御部）は、停電時において、回生用蓄電部１１０及び非常用蓄電部１２０からの電力を、車両２１及び負荷２３に供給するように制御することにしてもよい。車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０は、上記実施の形態で説明したうちのどのタイミングにおいても、停電時に上記制御を行うことにしてもよい。これにより、鉄道用電力貯蔵装置１０は、停電時において、回生用蓄電部１１０及び非常用蓄電部１２０の双方から、車両２１及び負荷２３に電力を供給することで、停電時の電力不足対策に、蓄電部１００の有効活用を図ることができる。

上記実施の形態において、車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０（例えば、第二制御部）は、停電時において、回生用蓄電部１１０及び非常用蓄電部１２０からの電力を、車両２１に供給した後に、負荷２３に供給するように制御することにしてもよい。車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０は、上記実施の形態で説明したうちのどのタイミングにおいても、停電時に上記制御を行うことにしてもよい。これにより、鉄道用電力貯蔵装置１０は、停電時において、まず車両２１を駅舎２２に移動させた後に、負荷２３に電力供給することができ、蓄電部１００の有効活用を図ることができる。

上記実施の形態において、車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０（例えば、第二制御部）は、停電後の復電時において、非常用蓄電部１２０に電力を供給するように制御することにしてもよい。車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０は、上記実施の形態で説明したうちのどのタイミングにおいても、復電時に上記制御を行うことにしてもよい。これにより、鉄道用電力貯蔵装置１０は、復電後に車両２１を走行させる際に、非常用蓄電部１２０が活用可能な状態になっているため、再度停電したときなど、すぐに非常用蓄電部１２０を活用でき、蓄電部１００の有効活用を図ることができる。

上記実施の形態において、車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０（例えば、第二制御部や第三制御部）は、車両２１の運行状況に応じて、蓄電部１００の回生用蓄電部１１０及び非常用蓄電部１２０の少なくとも一方の充放電を制御することにしてもよい。車両側制御部２１０及び負荷側制御部３１０は、上記実施の形態で説明したうちのどのタイミングにおいても、上記制御を行うことにしてもよい。これにより、鉄道用電力貯蔵装置１０は、車両２１の運行本数等の運行状況に応じて、蓄電部１００の充放電を制御することで、蓄電部１００において運行状況に応じた必要以上の電力を、車両２１または負荷２３に供給して、電力消費のピークカット等に使用することができるため、蓄電部１００の有効活用を図ることができる。

上記実施の形態では、回生用蓄電部１１０は、非常用蓄電部１２０よりも繰り返し充放電に適した特性かつハイレート特性を有し、非常用蓄電部１２０は、回生用蓄電部１１０よりも高容量特性を有するとした。しかし、回生用蓄電部１１０及び非常用蓄電部１２０として、上記を満たさない種々の特性を有するものを選択可能である。

上記実施の形態では、蓄電部１００は、回生用蓄電部１１０及び非常用蓄電部１２０からなる二系統の蓄電部を備えていたが、三系統以上の蓄電部を備えてもよい。

上記実施の形態及び上記変形例を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

本発明は、このような鉄道用電力貯蔵装置１０として実現することができるだけでなく、鉄道用電力貯蔵装置１０と、車両２１、駅舎２２、負荷２３、変電所３０及び運転指令所５０の少なくとも１つとを備える鉄道用電力貯蔵システムとしても実現することができる。

本発明は、蓄電部の有効活用を図ることができる鉄道用電力貯蔵装置等に適用できる。

１０ 鉄道用電力貯蔵装置
１１、１２、３１、３２ 電力線
２０ 電力使用設備
２１ 車両
２２ 駅舎
２３ 負荷
２４ 電車線
３０ 変電所
４０ 発電所
５０ 運転指令所
１００ 蓄電部
１１０ 回生用蓄電部
１１１ 第一配線
１１２ 第二配線
１２０ 非常用蓄電部
１２１ 第三配線
１２２ 第四配線
２００ 車両側コンバータ
２１０ 車両側制御部
３００ 負荷側コンバータ
３１０ 負荷側制御部
４００ 発電設備
５００ 記憶部

Claims (15)

1. 鉄道用の車両と前記車両以外の電力負荷とに電気的に接続される蓄電部と、
   前記車両及び前記電力負荷の少なくとも一方を含む電力使用設備の使用電力が所定の閾値以上になったことを示す信号に従って、前記蓄電部からの電力を、前記車両及び前記電力負荷の少なくとも一方に供給する制御部と、を備え、
   前記蓄電部は、前記車両からの回生電力を充電する回生用蓄電部と、前記車両に電力を供給する非常用蓄電部と、を有し、
   前記制御部は、前記回生用蓄電部のＳＯＣ（State Of Charge）を示す値が回生用第二閾値以上の場合に、前記信号に従って、前記回生用蓄電部からの電力を前記電力負荷に供給し、
   前記制御部は、前記回生用蓄電部のＳＯＣを示す値が前記回生用第二閾値よりも小さい場合においても、緊急信号を受信して緊急時であると判断した場合には、前記回生用蓄電部からの電力を前記電力負荷に供給可能なように制御する
   鉄道用電力貯蔵装置。
2. 鉄道用の車両と前記車両以外の電力負荷とに電気的に接続される蓄電部と、
   前記車両及び前記電力負荷の少なくとも一方を含む電力使用設備の使用電力が所定の閾値以上になったことを示す信号に従って、前記蓄電部からの電力を、前記車両及び前記電力負荷の少なくとも一方に供給する制御部と、を備え、
   前記蓄電部は、前記車両に電力を供給する非常用蓄電部を有し、
   前記制御部は、前記非常用蓄電部の状態に応じて、前記信号に従って、前記非常用蓄電部からの電力を、前記車両及び前記電力負荷の少なくとも一方に供給し、
   さらに、前記非常用蓄電部を充電する発電設備を備え、
   前記制御部は、前記非常用蓄電部の状態に応じて、前記信号に従って、前記発電設備からの電力を、前記車両及び前記電力負荷の少なくとも一方に供給する
   鉄道用電力貯蔵装置。
3. 前記制御部は、前記非常用蓄電部のＳＯＣを示す値が非常用第二閾値以上の場合に、前記信号に従って、前記発電設備からの電力を、前記車両及び前記電力負荷の少なくとも一方に供給する
   請求項２に記載の鉄道用電力貯蔵装置。
4. 前記蓄電部は、前記車両からの回生電力を充電する回生用蓄電部を有する
   請求項２または３に記載の鉄道用電力貯蔵装置。
5. 前記制御部は、前記回生用蓄電部の状態に応じて、前記信号に従って、前記回生用蓄電部からの電力を、前記車両及び前記電力負荷の少なくとも一方に供給する
   請求項４に記載の鉄道用電力貯蔵装置。
6. 前記制御部は、前記回生用蓄電部のＳＯＣを示す値が回生用第二閾値以上の場合に、前記信号に従って、前記回生用蓄電部からの電力を、前記車両及び前記電力負荷の少なくとも一方に供給する
   請求項５に記載の鉄道用電力貯蔵装置。
7. 前記制御部は、前記回生用蓄電部のＳＯＣを示す値が前記回生用第二閾値よりも小さい場合においても、緊急信号を受信して緊急時であると判断した場合には、前記回生用蓄電部からの電力を、前記車両及び前記電力負荷の少なくとも一方に供給可能なように制御する
   請求項６に記載の鉄道用電力貯蔵装置。
8. 前記制御部は、前記信号に従って、前記回生電力を、前記車両及び前記電力負荷の少なくとも一方に供給する
   請求項１及び４～７のいずれか１項に記載の鉄道用電力貯蔵装置。
9. 前記制御部は、前記回生用蓄電部の状態に応じて、前記信号に従って、前記車両からの回生電力を、直接前記電力負荷に供給する
   請求項１及び４～８のいずれか１項に記載の鉄道用電力貯蔵装置。
10. 前記制御部は、前記回生用蓄電部のＳＯＣを示す値が回生用第一閾値以上の場合に、前記信号に従って、前記車両からの回生電力を、前記回生用蓄電部を介さずに前記電力負荷に供給する
    請求項９に記載の鉄道用電力貯蔵装置。
11. 前記非常用蓄電部は、前記回生用蓄電部よりも高容量である
    請求項１及び４～１０のいずれか１項に記載の鉄道用電力貯蔵装置。
12. 前記回生用蓄電部は、前記非常用蓄電部よりも高いハイレート特性を有する
    請求項１及び４～１１のいずれか１項に記載の鉄道用電力貯蔵装置。
13. 前記制御部は、前記電力使用設備に電力を供給する変電所、及び、前記車両の運転指令所の少なくとも一方から前記信号を受信することにより、前記蓄電部からの電力を、前記車両及び前記電力負荷の少なくとも一方に供給する
    請求項１～１２のいずれか１項に記載の鉄道用電力貯蔵装置。
14. 前記制御部は、前記非常用蓄電部のＳＯＣを示す値が非常用第一閾値以上の場合に、前記信号に従って、前記非常用蓄電部からの電力を、前記車両及び前記電力負荷の少なくとも一方に供給する
    請求項１～１３のいずれか１項に記載の鉄道用電力貯蔵装置。
15. 前記制御部は、前記車両の運行状況に応じて、前記蓄電部の充放電を制御する
    請求項１～１４のいずれか１項に記載の鉄道用電力貯蔵装置。

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