JPH06113469A - 鉄道車両用密閉形蓄電池の充電システム - Google Patents
鉄道車両用密閉形蓄電池の充電システムInfo
- Publication number
- JPH06113469A JPH06113469A JP4280956A JP28095692A JPH06113469A JP H06113469 A JPH06113469 A JP H06113469A JP 4280956 A JP4280956 A JP 4280956A JP 28095692 A JP28095692 A JP 28095692A JP H06113469 A JPH06113469 A JP H06113469A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- charging
- storage battery
- charging system
- battery
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 鉄道車両用蓄電池の充電システムにおいて、
密閉形蓄電池の使用によるメンテナンスフリーの利点
と、浮動充電方式の採用による軽量、小型、安価等の利
点を兼ね備え、さらに熱暴走を防止できる充電システム
を提供することを目的とする。 【構成】 直流安定化充電装置に対して、負荷４と密閉
形蓄電池９が並列回路となる浮動充電方式を採用し、充
電用ダイオード５を介して密閉形蓄電池９へ充電電流を
流す回路と、放電用ダイオード６を介して放電電流が流
れる回路を並列に組合せ、充電時において熱暴走などを
来らしめ密閉形蓄電池９に損傷を与える可能性のある充
電電流が流れた場合、その電流を検出器７が検出して開
閉用スイッチ８を自動的に遮断する鉄道車両用密閉形蓄
電池の充電システム。
密閉形蓄電池の使用によるメンテナンスフリーの利点
と、浮動充電方式の採用による軽量、小型、安価等の利
点を兼ね備え、さらに熱暴走を防止できる充電システム
を提供することを目的とする。 【構成】 直流安定化充電装置に対して、負荷４と密閉
形蓄電池９が並列回路となる浮動充電方式を採用し、充
電用ダイオード５を介して密閉形蓄電池９へ充電電流を
流す回路と、放電用ダイオード６を介して放電電流が流
れる回路を並列に組合せ、充電時において熱暴走などを
来らしめ密閉形蓄電池９に損傷を与える可能性のある充
電電流が流れた場合、その電流を検出器７が検出して開
閉用スイッチ８を自動的に遮断する鉄道車両用密閉形蓄
電池の充電システム。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両に使用される
蓄電池の充電システム、更に詳しくは密閉形蓄電池に浮
動充電方式を採用した場合における熱暴走を防止する保
護機能に関するものである。
蓄電池の充電システム、更に詳しくは密閉形蓄電池に浮
動充電方式を採用した場合における熱暴走を防止する保
護機能に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】鉄道車両用としての蓄電池は、開放形と
密閉形の２種類が使用されてきた。前者の開放形では、
負荷と蓄電池が並列に接続される浮動充電方式が採用さ
れており比較的軽量、小型、安価な充電器で対応できる
反面、蓄電池の電解液が減少するため補液等のメンテナ
ンスを必要とする欠点があった。一方、後者の密閉形で
はメンテナンスフリーとなる反面、トリクル充電方式と
なり蓄電池の電気２重層による静電容量としての機能が
活用できないため新たにコンデンサの設置が必要になる
等、充電システムが大型化、重量化、高価になる欠点が
あった。
密閉形の２種類が使用されてきた。前者の開放形では、
負荷と蓄電池が並列に接続される浮動充電方式が採用さ
れており比較的軽量、小型、安価な充電器で対応できる
反面、蓄電池の電解液が減少するため補液等のメンテナ
ンスを必要とする欠点があった。一方、後者の密閉形で
はメンテナンスフリーとなる反面、トリクル充電方式と
なり蓄電池の電気２重層による静電容量としての機能が
活用できないため新たにコンデンサの設置が必要になる
等、充電システムが大型化、重量化、高価になる欠点が
あった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、密閉形蓄電
池で浮動充電方式にした場合、以下に示す熱暴走に対す
る危険性が回避できないために実用化するのは困難であ
った。熱暴走とは、浮動充電（定電圧充電）の場合に、
蓄電池周囲温度が高くなると、蓄電池の充電反応抵抗
（過電圧）が減少する等の原因によりその充電電流が増
大し、その結果、密閉形特有の酸素のガス吸収反応によ
る発熱量が増大し蓄電池温度の上昇をもたらし、さらに
充電電流が増大するというサイクルを繰り返し充電電
流、蓄電池温度が極度に増大し制御できなくなる現象で
ある。
池で浮動充電方式にした場合、以下に示す熱暴走に対す
る危険性が回避できないために実用化するのは困難であ
った。熱暴走とは、浮動充電（定電圧充電）の場合に、
蓄電池周囲温度が高くなると、蓄電池の充電反応抵抗
（過電圧）が減少する等の原因によりその充電電流が増
大し、その結果、密閉形特有の酸素のガス吸収反応によ
る発熱量が増大し蓄電池温度の上昇をもたらし、さらに
充電電流が増大するというサイクルを繰り返し充電電
流、蓄電池温度が極度に増大し制御できなくなる現象で
ある。
【０００４】また、蓄電池が寿命末期に達した場合、集
合した蓄電池の一部分が短絡しその蓄電池の電圧が低下
する分、他の蓄電池の電圧が増大する結果、充電電流が
増加して蓄電池温度が上昇しさらに充電電流が増加する
熱暴走を来すという問題もある。
合した蓄電池の一部分が短絡しその蓄電池の電圧が低下
する分、他の蓄電池の電圧が増大する結果、充電電流が
増加して蓄電池温度が上昇しさらに充電電流が増加する
熱暴走を来すという問題もある。
【０００５】このように、密閉形の浮動充電方式では、
密閉形特有の酸素のガス吸収反応があるために開放形に
比較して熱暴走しやすく、従来の技術では密閉形の浮動
充電方式を実現することは困難であった。
密閉形特有の酸素のガス吸収反応があるために開放形に
比較して熱暴走しやすく、従来の技術では密閉形の浮動
充電方式を実現することは困難であった。
【０００６】本発明は、密閉形蓄電池において浮動充電
方式による充電システムを可能にしようとするものであ
る。すなわち、密閉形蓄電池により、メンテナンスフリ
ーとなる利点と、浮動充電方式による、比較的、軽量、
小型、安価な充電システムとなる利点を兼ね備え、なお
かつ、熱暴走に対しても保護機能を有する充電システム
を提供しようとするものである。
方式による充電システムを可能にしようとするものであ
る。すなわち、密閉形蓄電池により、メンテナンスフリ
ーとなる利点と、浮動充電方式による、比較的、軽量、
小型、安価な充電システムとなる利点を兼ね備え、なお
かつ、熱暴走に対しても保護機能を有する充電システム
を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明は、鉄道車両用蓄電池の充電システムに
おいて、直流安定化充電装置に対して、負荷と密閉形蓄
電池が並列回路になっている浮動充電方式とし、その回
路において、密閉形蓄電池への充電電流が流れる回路と
放電電流が流れる回路がダイオードを介して並列に組み
合わせになっており、密閉形蓄電池への充電時におい
て、設定する充電電流値以上、設定する時間以上の充電
電流が流れた場合、充電回路が自動的に遮断されて蓄電
池の過充電を防止することにより熱暴走に対しての保護
機能を有する充電システムとする手段を採用したもので
ある。
めに、この発明は、鉄道車両用蓄電池の充電システムに
おいて、直流安定化充電装置に対して、負荷と密閉形蓄
電池が並列回路になっている浮動充電方式とし、その回
路において、密閉形蓄電池への充電電流が流れる回路と
放電電流が流れる回路がダイオードを介して並列に組み
合わせになっており、密閉形蓄電池への充電時におい
て、設定する充電電流値以上、設定する時間以上の充電
電流が流れた場合、充電回路が自動的に遮断されて蓄電
池の過充電を防止することにより熱暴走に対しての保護
機能を有する充電システムとする手段を採用したもので
ある。
【０００８】
【作用】本発明を採用して熱暴走に対する保護機能を持
たせることにより、密閉形蓄電池で浮動充電方式が可能
となり、密閉形蓄電池によるメンテナンスフリーとなる
利点と、浮動充電方式による、比較的軽量、小型、安価
な充電システムとなる利点を兼ね備えるとともに、前述
のごとく過大電流が流れた場合でもそれを自動的に検知
して蓄電池への充電回路のみを自動的に遮断することに
より、熱暴走が防止できる。
たせることにより、密閉形蓄電池で浮動充電方式が可能
となり、密閉形蓄電池によるメンテナンスフリーとなる
利点と、浮動充電方式による、比較的軽量、小型、安価
な充電システムとなる利点を兼ね備えるとともに、前述
のごとく過大電流が流れた場合でもそれを自動的に検知
して蓄電池への充電回路のみを自動的に遮断することに
より、熱暴走が防止できる。
【０００９】
【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。
て説明する。
【００１０】本発明の充電システムのブロック図を図１
に示す。まず架線１よりパンタグラフ２を通じて鉄道車
両の直流電源３に直流電流が供給されており、この直流
電源３が蓄電池への充電電源となる。直流安定化充電装
置に対して、負荷４と密閉形蓄電池９は並列回路になっ
ていて、蓄電池の充電方法は浮動充電方式とした。充電
用ダイオード５を介して密閉形蓄電池９へ充電電流が流
れる回路と放電用ダイオード６を介して密閉形蓄電池９
より放電電流が流れる回路を並列に組み合わせ、回路中
に検出器７と充電回路を遮断する開閉用スイッチ８を設
けてある。
に示す。まず架線１よりパンタグラフ２を通じて鉄道車
両の直流電源３に直流電流が供給されており、この直流
電源３が蓄電池への充電電源となる。直流安定化充電装
置に対して、負荷４と密閉形蓄電池９は並列回路になっ
ていて、蓄電池の充電方法は浮動充電方式とした。充電
用ダイオード５を介して密閉形蓄電池９へ充電電流が流
れる回路と放電用ダイオード６を介して密閉形蓄電池９
より放電電流が流れる回路を並列に組み合わせ、回路中
に検出器７と充電回路を遮断する開閉用スイッチ８を設
けてある。
【００１１】検出器７は、充電電流を検出するものであ
り、充電電流が設定する充電電流値以上、設定する時間
以上の充電電流が流れた場合、スイッチ８を自動的に遮
断できるようにしたものであり熱暴走に対する保護機能
を持つことになる。
り、充電電流が設定する充電電流値以上、設定する時間
以上の充電電流が流れた場合、スイッチ８を自動的に遮
断できるようにしたものであり熱暴走に対する保護機能
を持つことになる。
【００１２】熱暴走に対する保護機能の効果を確認する
ために、熱暴走に至りやすい高温の条件下、５０℃で試
験を実施した結果を図２に示す。蓄電池には、公称容量
５０ＡＨの密閉形Ｎｉ−Ｃｄ蓄電池７６セル組を使用
し、充電器最大電圧を１０８Ｖとし周囲温度を５０℃と
した。試験開始前の蓄電池の充電状態は、放電深度２０
％（公称容量比）にした。図２において充電電流が時間
経過と共に一度垂下しているが蓄電池温度が上昇してい
るため再び充電電流が増加し、２００分後において検出
回路が作動して充電回路が遮断され充電電流は流れなく
なっている。この時の蓄電池の内圧は、安全弁が作動す
る圧力０．５kg cm-2 以下であった。また、放電回路
は、遮断されていないので蓄電池の負荷に対する放電機
能は損なわれていない。このように過酷な条件下におい
ても本発明である充電システムの熱暴走に対する保護機
能、安全性が確認された。
ために、熱暴走に至りやすい高温の条件下、５０℃で試
験を実施した結果を図２に示す。蓄電池には、公称容量
５０ＡＨの密閉形Ｎｉ−Ｃｄ蓄電池７６セル組を使用
し、充電器最大電圧を１０８Ｖとし周囲温度を５０℃と
した。試験開始前の蓄電池の充電状態は、放電深度２０
％（公称容量比）にした。図２において充電電流が時間
経過と共に一度垂下しているが蓄電池温度が上昇してい
るため再び充電電流が増加し、２００分後において検出
回路が作動して充電回路が遮断され充電電流は流れなく
なっている。この時の蓄電池の内圧は、安全弁が作動す
る圧力０．５kg cm-2 以下であった。また、放電回路
は、遮断されていないので蓄電池の負荷に対する放電機
能は損なわれていない。このように過酷な条件下におい
ても本発明である充電システムの熱暴走に対する保護機
能、安全性が確認された。
【００１３】図３に、比較例として保護機能のない従来
手法による浮動充電システムの結果を示す。充電電流が
時間経過と共に一度垂下するが、蓄電池温度が上昇して
いるため充電電流が増大し続ける一方であり蓄電池温度
も上昇する一方で、内圧は安全弁が作動するまで上昇す
る熱暴走を来している。
手法による浮動充電システムの結果を示す。充電電流が
時間経過と共に一度垂下するが、蓄電池温度が上昇して
いるため充電電流が増大し続ける一方であり蓄電池温度
も上昇する一方で、内圧は安全弁が作動するまで上昇す
る熱暴走を来している。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の充電シス
テムにより熱暴走を防止することができるので、密閉形
蓄電池で浮動充電方式の採用が可能となり、密閉形蓄電
池のメンテナンスフリーとなる利点と、浮動充電方式に
よる、比較的軽量、小型、安価となる利点を兼ね備えた
充電システムとすることができる。
テムにより熱暴走を防止することができるので、密閉形
蓄電池で浮動充電方式の採用が可能となり、密閉形蓄電
池のメンテナンスフリーとなる利点と、浮動充電方式に
よる、比較的軽量、小型、安価となる利点を兼ね備えた
充電システムとすることができる。
【図１】本発明の充電システムのブロック図である。
【図２】本発明の熱暴走に対する保護機能の確認試験に
おける電流，内圧，温度の変化を示す図である。
おける電流，内圧，温度の変化を示す図である。
【図３】従来手法の比較例による熱暴走における電流，
内圧，温度の変化を示す図である。
内圧，温度の変化を示す図である。
１ 架線 ２ パンタグラフ ３ 直流電源 ４ 負荷 ５ 充電用ダイオード ６ 放電用ダイオード ７ 検出器 ８ 開閉スイッチ ９ 密閉形蓄電池
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 立石 修一 大阪府高槻市城西町６番６号 湯浅電池株 式会社内 (72)発明者 寺島 憲造 神奈川県海老名市東柏ケ谷四丁目６番32号 東洋電機製造株式会社相模工場内
Claims (1)
- 【請求項１】 直流安定化充電装置に対して、負荷と密
閉形蓄電池が並列回路になっている浮動充電方式の回路
において、密閉形蓄電池への充電電流が流れる回路と放
電電流が流れる回路が各々ダイオードを介して並列に組
み合わせになっており、密閉形蓄電池への充電時におい
て、熱暴走などを来らしめ蓄電池に損傷を与える可能性
のある充電電流が流れた場合、充電回路が自動的に遮断
されて蓄電池の過充電を防止することを特徴とする熱暴
走に対して保護機能を有する鉄道車両用密閉形蓄電池の
充電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4280956A JPH06113469A (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 鉄道車両用密閉形蓄電池の充電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4280956A JPH06113469A (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 鉄道車両用密閉形蓄電池の充電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06113469A true JPH06113469A (ja) | 1994-04-22 |
Family
ID=17632243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4280956A Pending JPH06113469A (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 鉄道車両用密閉形蓄電池の充電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06113469A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008245485A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-09 | Hitachi Ltd | 車両制御システム |
| FR2926934A1 (fr) * | 2008-01-29 | 2009-07-31 | Saft Groupe Sa | System electronique pour batterie |
| CN102074986A (zh) * | 2010-12-29 | 2011-05-25 | 河北创科电子科技有限公司 | 电力单组蓄电池直流系统及蓄电池放电方法 |
| JP2016187280A (ja) * | 2015-03-27 | 2016-10-27 | 株式会社東芝 | 電源補助装置 |
| CN112345943A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-02-09 | 东风汽车集团有限公司 | 一种电池热失控预警方法及装置 |
-
1992
- 1992-09-25 JP JP4280956A patent/JPH06113469A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008245485A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-09 | Hitachi Ltd | 車両制御システム |
| JP4670827B2 (ja) * | 2007-03-29 | 2011-04-13 | 株式会社日立製作所 | 車両制御システム |
| FR2926934A1 (fr) * | 2008-01-29 | 2009-07-31 | Saft Groupe Sa | System electronique pour batterie |
| JP2009183139A (ja) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Saft Groupe Sa | バッテリ用の電子システム |
| EP2085268A3 (fr) * | 2008-01-29 | 2010-09-08 | Saft Groupe S.A. | Système électronique pour batterie |
| US8193773B2 (en) | 2008-01-29 | 2012-06-05 | Saft | Electronic system for a battery |
| CN102074986A (zh) * | 2010-12-29 | 2011-05-25 | 河北创科电子科技有限公司 | 电力单组蓄电池直流系统及蓄电池放电方法 |
| JP2016187280A (ja) * | 2015-03-27 | 2016-10-27 | 株式会社東芝 | 電源補助装置 |
| CN112345943A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-02-09 | 东风汽车集团有限公司 | 一种电池热失控预警方法及装置 |
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