特許 7182018 鉄道車両用蓄電システムおよび鉄道車両用蓄電システムの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-22

(45)【発行日】2022-12-01

(54)【発明の名称】鉄道車両用蓄電システムおよび鉄道車両用蓄電システムの制御方法

(51)【国際特許分類】

   B60L 3/00 20190101AFI20221124BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20221124BHJP

   B60L 58/12 20190101ALI20221124BHJP

   B60L 58/16 20190101ALI20221124BHJP

   B60L 13/00 20060101ALI20221124BHJP

   G01R 31/382 20190101ALI20221124BHJP

   G01R 31/385 20190101ALI20221124BHJP

   G01R 31/392 20190101ALI20221124BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20221124BHJP

   H01M 10/42 20060101ALI20221124BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20221124BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20221124BHJP

【ＦＩ】

B60L3/00 S

B60L50/60

B60L58/12

B60L58/16

B60L13/00 D

G01R31/382

G01R31/385

G01R31/392

H02J7/00 P

H02J7/00 Y

H02J7/00 X

H01M10/42 P

H01M10/48 P

H01M10/44 P

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021562677

(86)(22)【出願日】2020-12-02

(86)【国際出願番号】 JP2020044780

(87)【国際公開番号】W WO2021112109

(87)【国際公開日】2021-06-10

【審査請求日】2022-04-21

(31)【優先権主張番号】P 2019219577

(32)【優先日】2019-12-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000062

【氏名又は名称】特許業務法人第一国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】円子 拓矢

(72)【発明者】

【氏名】嶋田 基巳

(72)【発明者】

【氏名】浅田 豊樹

【審査官】佐々木 淳

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－３４１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－５５７８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－９２８８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｌ １／００－ ５８／４０

Ｂ６０Ｗ １０／００－ ２０／５０

Ｇ０１Ｒ ３１／３８２－３１／３９２

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０１Ｍ １０／４２－ １０／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

集電装置から電力が供給されない非常時において鉄道車両が所定の距離を走行できるように電力を供給する蓄電装置と、
前記蓄電装置の蓄電池の状態情報を管理する蓄電装置制御部と、
を備え、
前記蓄電装置制御部は、定期的に前記蓄電装置の蓄電池の充電状態を判定し、判定結果に応じて充電し、前記充電後に前記蓄電池の劣化状態を判定する
鉄道車両用蓄電システム。

【請求項2】

請求項１に記載の鉄道車両用蓄電システムにおいて、
前記蓄電装置制御部は制御装置用電源の立ち上げ時に前記蓄電装置の蓄電池の充電状態を判定する鉄道車両用蓄電システム。

【請求項4】

請求項１に記載の鉄道車両用蓄電システムにおいて、
前記蓄電装置制御部は任意に設定された日時に前記蓄電装置の蓄電池の充電状態を判定する鉄道車両用蓄電システム。

【請求項5】

請求項１に記載の鉄道車両用蓄電システムにおいて、
前記蓄電装置制御部は鉄道車両が任意に設定された走行距離以上走行した時に前記蓄電装置の蓄電池の充電状態を判定する鉄道車両用蓄電システム。

【請求項6】

請求項１に記載の鉄道車両用蓄電システムにおいて、
前記蓄電装置制御部は車上検査時に前記蓄電装置の蓄電池の充電状態を判定する鉄道車両用蓄電システム。

【請求項7】

請求項１、請求項２及び請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載の鉄道車両用蓄電システムにおいて、
前記蓄電装置制御部は前記蓄電装置の蓄電池の充電状態の判定を、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を所定の値と比較することにより行い、必要に応じて蓄電池を充電する鉄道車両用蓄電システム。

【請求項8】

請求項１、請求項２及び請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載の鉄道車両用蓄電システムにおいて、
前記蓄電装置制御部は前記蓄電装置の蓄電池の充電状態の判定を、蓄電池の電圧を所定の値と比較することにより行い、必要に応じて蓄電池を充電する鉄道車両用蓄電システム。

【請求項9】

請求項１、請求項２及び請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載の鉄道車両用蓄電システムにおいて、
前記蓄電装置制御部は前記蓄電装置の蓄電池の劣化状態や故障の有無の判定を行い、判定結果に応じて乗務員や鉄道車両外部への通知、蓄電池の充放電の制限を行う鉄道車両用蓄電システム。

【請求項10】

集電装置から電力が供給されない非常時において鉄道車両が所定の距離を走行できるように電力を供給する蓄電装置と、
前記蓄電装置の蓄電池の状態情報を管理する蓄電装置制御部と、
を備える鉄道車両用蓄電システムの制御方法であって、
前記蓄電装置制御部は、定期的に前記蓄電装置の蓄電池の充電状態を判定し、判定結果に応じて充電し、前記充電後に前記蓄電池の劣化状態を判定する
鉄道車両用蓄電システムの制御方法。

【請求項11】

請求項１０に記載の鉄道車両用蓄電システムの制御方法において、
前記蓄電装置制御部は
ｉ）制御装置用電源の立ち上げ時
ｉｉ）任意に設定された日時
ｉｉｉ）鉄道車両が任意に設定された走行距離以上走行した時
ｉｖ）車上検査時
の少なくとも何れかに前記蓄電装置の蓄電池の充電状態を判定する鉄道車両用蓄電システムの制御方法。

【請求項12】

請求項１０又は請求項１１に記載の鉄道車両用蓄電システムの制御方法において、
前記蓄電装置制御部は前記蓄電装置の蓄電池の充電状態の判定を、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を所定の値と比較することにより行い、必要に応じて蓄電池を充電する鉄道車両用蓄電システムの制御方法。

【請求項13】

請求項１０又は請求項１１に記載の鉄道車両用蓄電システムの制御方法において、
前記蓄電装置制御部は前記蓄電装置の蓄電池の充電状態の判定を、蓄電池の電圧を所定の値と比較することにより行い、必要に応じて蓄電池を充電する鉄道車両用蓄電システムの制御方法。

【請求項14】

請求項１０又は請求項１１に記載の鉄道車両用蓄電システムの制御方法において、
前記蓄電装置制御部は前記蓄電装置の蓄電池の劣化状態や故障の有無の判定を行い、判定結果に応じて乗務員や鉄道車両外部への通知、蓄電池の充放電の制限を行う鉄道車両用蓄電システムの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄道車両用蓄電システムおよび鉄道車両用蓄電システムの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

リチウムイオン電池などの蓄電池の高エネルギー密度化や高出力密度化により、１充電で１００ｋｍを超える走行を可能とする蓄電装置を車載した電車が導入されている。このような、蓄電装置を車載した鉄道車両では、蓄電池の電力によって所定の距離を走ることができるように常に充電されている。また、蓄電池が劣化により所定の距離を走行するための充電率が得られなくならないために、蓄電池の劣化状態を監視する必要がある。

【0003】

蓄電池の劣化状態および具体的な余寿命を把握する蓄電制御装置として、特許文献１に示されている「蓄電制御装置及び蓄電制御装置を搭載した車両駆動システム」が挙げられる。特許文献１では、蓄電装置と、蓄電装置の電池の状態情報を管理する蓄電装置制御部と、を備え、蓄電装置制御部は、所定期間に計測された蓄電装置の電圧計測値から、所定期間の蓄電装置の電圧値の最小値を取得し、所定期間の蓄電装置の電圧値の最小値の履歴情報、及び、蓄電装置の電圧値が最小となる時点の蓄電装置の累積充電回数に基づいて、蓄電装置の使用可能情報を算出する蓄電制御装置について述べられている。

【0004】

また、蓄電池の劣化を抑制し、長寿命化することができる鉄道車両として、特許文献２に示されている「鉄道車両」が挙げられる。特許文献２では、架線電力を変換して鉄道車両に直流電力を供給する電力変換装置と、車両走行用のモータと、直流電力を交流電力に変換してモータを駆動するインバータと、直流電力を電源として車上電気機器に電力を供給する補助電源装置と、直流電力を充電又はインバータに電力を供給する蓄電システムと、電力変換装置を制御する制御部と、を備え、非電化区間において鉄道車両で使用する電力を蓄電システムから供給する鉄道車両であって、制御部は、鉄道車両が前記非電化区間を走行する際に必要と予想される車両負荷量と、蓄電システムの電池温度の少なくとも何れかの情報に基づいて、非電化区間に進入する時点の蓄電システムの目標充電率を算出し、算出した目標充電率に応じて電力変換装置を制御する鉄道車両について述べられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１６－９０４８５号公報

【文献】特開２０１７－１８９０６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１および特許文献２の鉄道車両は、何れも、蓄電池が供給する電力によって非電化区間を走行することを前提としている。このため、電化区間においてパンタグラフや第三軌条から電力が供給されない非常時の対応については考慮されていない。

【0007】

パンタグラフや第三軌条から電力が供給されない非常時において、橋梁上やトンネル内など、乗客の退避が難しい区間での鉄道車両の立ち往生を避けるためには、常に蓄電池が所定距離を走行することができる充電率であるかを監視する必要がある。また、パンタグラフや第三軌条から電力が供給されない非常時において、蓄電池の劣化や故障により所定距離を走行できないことがないように、蓄電池の状態を監視する必要がある。

【0008】

本発明は、以上の点を考慮してなされたもので、パンタグラフや第三軌条から電力が供給されない非常時においても、鉄道車両が所定の距離を走行できるように蓄電池が電力を供給できる鉄道車両用蓄電システムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題の解決にあたり本発明は様々な実施形態をとり得るが、その一例の鉄道車両用蓄電システムは、集電装置から電力が供給されない場合に鉄道車両が所定の距離を走行できるように電力を供給する蓄電装置と、蓄電装置の蓄電池の状態情報を管理する蓄電装置制御部と、を備え、蓄電装置制御部は蓄電装置の蓄電池の充電状態と劣化状態との少なくとも何れかを判定する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、パンタグラフや第三軌条から電力が供給されない非常時においても、鉄道車両が所定の距離を走行できるように蓄電池が電力を供給できる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明が適用される鉄道車両の駆動システムの概略構成を示す。

【図2】第１の実施形態における、駆動装置の構成を示す。

【図3】蓄電システムの構成を示す。

【図4】蓄電装置の状態監視を行うフローチャートを示す。

【図5】蓄電池定期検査の開始判定を行うフローチャートを示す。

【図6】蓄電池定期検査の開始判定を行うフローチャートを示す。

【図7】蓄電池定期検査の開始判定を行うフローチャートを示す。

【図8】蓄電装置の状態監視を行うフローチャートを示す。

【図9】蓄電装置の状態監視を行うフローチャートを示す。

【図10】蓄電装置の状態監視を行うフローチャートを示す。

【図11】蓄電装置の状態監視を行うフローチャートを示す。

【図12】車上検査を行うフローチャートを示す。

【図13】車上検査を行うフローチャートを示す。

【図14】車上検査を行うフローチャートを示す。

【図15】第２の実施形態における、駆動装置の構成を示す。

【図16】蓄電システムの構成を示す。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明は鉄道車両の走行に利用される蓄電池を管理するシステムである。管理対象である蓄電池は、鉛蓄電池、リチウムイオン二次電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電池などが例として挙げられ、その他の充放電可能な化学電池が含まれる。

【0013】

このシステムによって管理された蓄電池は、主電動機と接続可能に構成され、主電動機の型式は交流電動機と直流電動機のどちらでもよい。あるいは内燃機関を搭載し、これによって発電した電力によって走行する電気式気動車に適用してもよい。また旅客列車に限らず、貨物列車に適用することもでき、軌道上を走行可能に構成された輸送機器であって、蓄電池を走行に利用できる輸送機器に適用できる。

【0014】

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明していく。なお以降に挙げる実施例は、本発明の適用に関する一例であって、発明はこれらの例に限定されない。適用対象の条件に合わせて実施例同士の全てまたは一部を交換し組み合わせることが可能である。また適宜、採用する部品の種別の変更や組み合わせ、省略が可能である。

【実施例1】

【0015】

図１は本発明が適用される鉄道車両の駆動システムの概略構成について示す図である。

【0016】

図１の基本構成は駆動装置２１を車載した車両１ａおよび駆動装置２１を車載していない付随車の１ｂである。車両１ａには車輪３ａ、３ｂを有する台車２ａおよび同様の構成の台車２ｂによりレール面から支持される。車両１ｂも同様、車輪３ｅ、３ｆを有する台車２ｃおよび車輪３ｇ、３ｈを有する台車２ｄを持つ。車両１ａ、１ｂは車間連結器６で連結されて列車編成を構成するが、編成の形態は図１に限らない。また、車両１ｂを連結せず、車両１ａのみで運用することも可能である。

【0017】

図２は第１の実施形態における駆動装置２１の構成を示す図である。交流電力を適切に電力変換することで、車両が走行するための駆動力を得る一般的な交流電車の駆動装置である。車両１ａの駆動装置２１は集電装置５、変圧装置７、主変換装置８、電動機１７、統括制御装置１１、蓄電装置９、補助電源装置１０、補器１９、検出器１２、１３、１８、５１、５２で構成される。

【0018】

集電装置５は架線４の電力を車両内へ取り込む。変圧装置７は主変換装置８に入力するのに適切な電圧値に変圧する。主変換装置８はコンバータ装置１４、コンデンサ１６、インバータ装置１５で構成され、電動機１７を駆動するための電力への変換を行う。蓄電装置９はコンバータ装置１４の出力電力やインバータ装置１５からの回生電力によって充電を行い、任意のタイミングで放電することを可能とする。補助電源装置１０は空調装置や照明に代表される補器１９に電力を供給するために直流電力を交流電力に変換する。統括制御装置１１は主変換装置８、蓄電装置９、補助電源装置１０の制御を行う。

【0019】

これらの装置をすべて１車両に車載する必要はなく、列車編成内の各車両に分散して車載してもよい。また、各装置は２台以上車載されてもよい。

【0020】

図３は蓄電システムの構成を示す図である。蓄電システムは主に蓄電池９ａ、蓄電電力遮断器２３ｃ、蓄電池制御ユニット２３、統括制御ユニット２０により構成される。蓄電池制御ユニット２３は、統括制御ユニット２０からの指令に応じて、蓄電電力遮断器２３ｃを投入、釈放し、蓄電池９ａの充放電を制限する。また、蓄電池９ａの状態情報（充電率：ＳＯＣ、蓄電池温度Ｔｂ等）を集約し、統括制御ユニット２０に送信する。統括制御ユニット２０は蓄電池９ａの電圧情報を基に充電時と放電時のコンバータ装置１４の出力電圧を演算する。充電時は蓄電装置９の端子間電圧よりコンバータ装置１４の出力電圧が高くなるように制御する。放電時は蓄電装置９の端子間電圧よりコンバータ装置１４の出力電圧が低くなるように制御する。

【0021】

充電動作は集電装置５が車両１ａに電力を取り込んでいる場合に行われるが、電車の回生時に電動機１７が運動エネルギーを電力に変換し、その電力を主変換装置８を介して架線４に送る場合にインバータ装置１５とコンバータ装置１４間の電圧を蓄電装置９の端子間電圧以上になるように制御し、充電動作を行ってもよい。

【0022】

図３の構成では、蓄電池９ａに蓄えられた電力を主変換装置８で変換し、電動機１７を駆動することによって鉄道車両を走行させることも可能である。特に、非電化区間の走行や地上設備の故障などにより集電装置５からの電力供給がない場合において、蓄電池９ａに蓄えられた電力が利用される。

【0023】

停電や断線などにより、集電装置５から電力が供給されない場合は非常走行用システムを用いて走行する。非常走行用システムは蓄電池９ａ、統括制御ユニット２０、蓄電池制御ユニット２３、蓄電電力遮断器２３ｃで構成される。蓄電池９ａは現在地から乗客を安全に降車させることができる場所までの距離等、所定の距離を走行するのに必要なＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を満たしているとする。統括制御ユニット２０は電流検出器１３や電圧検出器１２等から集電装置５の電流、電圧情報を取得し、電流または電圧が判定値以下である場合など集電装置から電力が供給されないと判定できる場合に蓄電電力遮断器２３ｃを投入し放電可能とする。

【0024】

非常走行用システムは集電装置５から電力が供給される場合には使用しないが、地上設備の故障などにより集電装置５から電力が供給されなくなるタイミングは不確定であるため、蓄電池９ａには常に所定の距離を走行可能な電力量が蓄えられている必要がある。しかし、蓄電池９ａは充放電動作を行わない場合も放電し、電力量が減少するため、蓄電池９ａのＳＯＣや電圧を監視し、必要に応じて充電する必要がある。また、蓄電池９ａが劣化し、集電装置５から電力が供給されなくなる非常時に十分な性能が得られなくなることがないよう、定期的に蓄電池９ａの劣化状況を監視する必要がある。

【0025】

そこで、図４のフローチャートに沿って蓄電装置９の状態監視を行う。まず、統括制御装置１１の電源を立ち上げた際に処理を開始し、蓄電池制御ユニット２３から統括制御ユニット２０にＳＯＣの値を送信し、統括制御ユニット２０はＳＯＣが判定値１未満であるかを判定する（Ｓ１０１）。判定値１以上の場合、処理を終了する。判定値１は集電装置５から電力が供給されなくなる場合において、乗客を安全に降車できる位置まで走行するために必要なＳＯＣを推定し、設定することが望ましいが任意の値で構わない。

【0026】

判定値１未満の場合、駆動装置２１の入力電圧が判定値２以上であるかを判定する（Ｓ１０２）。判定値２以上であれば蓄電池９ａの充電が可能であると判断する。判定値２未満の場合は、駆動装置２１の入力電圧が判定値２以上となるまで待機する。判定値２は集電装置５が架線４と電気的に接続されていると判断できる電圧値とする。駆動装置２１に架線４から電力を供給可能であることを判定できる方法であれば、Ｓ１０２の代わりに使用してもよい。

【0027】

蓄電池９ａの充電が可能であると判断した後、乗務員に充電の可否を判断するよう通知を行い（Ｓ１０３）、乗務員が充電を許可する操作を行ったかを判断する（Ｓ１０４）。乗務員が充電を許可する操作を行った場合、蓄電電力遮断器２３ｃを投入し、コンバータ装置１４の出力電圧を蓄電装置９の開放端電圧以上とするように統括制御装置１１が電圧指令を生成して充電を行う（Ｓ１０５）。乗務員が充電を許可する操作を行わなかった場合、処理を終了する。また、Ｓ１０４を行わずに自動で充電を開始してもよい。充電完了は充電時間と充電電流の値による演算結果から判定される。

【0028】

充電完了判定後に蓄電池劣化判定をおこなう（Ｓ１０６）。蓄電池劣化は充電時間と充電電流、充電時の蓄電池電圧変化量、ＳＯＣ変化量による演算結果から判定される。畜電池劣化と判定された場合、乗務員に通知を行い（Ｓ１０７）、処理を終了する。このとき、統括制御装置１１がインバータ装置１５や補助電源装置１０の動作を起動させる処理を行わないようにしてもよい。畜電池劣化と判定されなかった場合、処理を終了する。
なお、統括制御装置１１が動作中であれば、上記の蓄電装置９の状態監視処理は何度繰り返してもよく、一連の処理の終了後に再度同一の処理を開始することも可能である。

【0029】

蓄電装置９の状態監視は車両１ａ外のシステムを介して行われてもよい。例として、車両１ａ内の鉄道車両システムから車両１ａ外の管理システムへ蓄電装置９の状態を送信し、管理システム側で蓄電装置９の状態を判定した後、鉄道車両システムに充電等の指令を送信する方法が考えられる。情報の送受信や充電等の処理はすべて自動で行われても良いし、各システムの管理者、または操作者による操作によって行われてもよい。

【0030】

蓄電装置９の状態監視の任意のタイミングで蓄電池状態や制御状態の通知を行ってもよいし、一度も通知を行わなくてもよい。通知は乗務員のみを対象としてもよいし、車両外の作業員、車両外のシステムの管理者などを対象に含めてもよい。

【実施例2】

【0031】

実施例１においては、統括制御装置の電源立ち上げにより蓄電装置の検査が開始されたが、本実施例では乗務員、または車両１ａ外のシステムの管理者が任意のタイミングで検査を開始する。

【0032】

統括制御装置の電源立ち上げにより蓄電装置の検査が開始される構成と乗務員、または車両１ａ外のシステムの管理者が任意のタイミングで検査を開始する構成を併用してもよい。

【実施例3】

【0033】

図４のフローチャートに沿って行われる蓄電装置９の状態監視を蓄電池定期検査とし、図５、または図６のフローチャートを用いてもよい。図５では前回の蓄電池定期検査から現在までの経過時間が判定値３以上であるかを判定し（Ｓ２０１）、判定値３以上であると、蓄電池定期検査が開始される（Ｓ２０２）。判定値３未満であると、処理を終了する。図６では、日時が任意に設定した日時であるかを判定し（Ｓ２０１ａ）、任意に設定した日時であると、蓄電池定期検査が開始される（Ｓ２０２）。任意に設定した日時でないと、処理を終了する。蓄電池定期検査が開始されると図４のフローチャートに沿って処理が行われる。

【0034】

図５、図６はいずれかを使用してもよいし、併用してもよい。

【実施例4】

【0035】

図５、図６の代わりに図７のフローチャートを用いてもよい。図７では鉄道車両の走行距離が判定値３ａ以上であるかを判定し（Ｓ２０１ｂ）、判定値３ａ以上であると、蓄電池定期検査が開始される（Ｓ２０２）。判定値３ａ未満であると、処理を終了する。走行距離は現在の総走行距離と前回の蓄電池定期検査時の総走行距離との差から求める。任意の判定値を複数用意し、総走行距離が各判定値を超えるたびに蓄電池定期検査を開始してもよい。蓄電池定期検査が開始されると図４のフローチャートに沿って処理が行われる。

【0036】

図５、図６と図７を任意の組み合わせで併用してもよい。

【実施例5】

【0037】

図４の代わりに図８のフローチャートを用いてもよい。図４では、ＳＯＣが判定値１未満であるかを判定していた（Ｓ１０１）が、図８では蓄電池の出力電圧が判定値１ａ未満であるかを判定する（Ｓ１０１ａ）。また、Ｓ１０４を行わずに自動で充電を開始してもよい。図４、図８を任意の組み合わせで併用してもよい。

【実施例6】

【0038】

図４の代わりに図９のフローチャートを用いてもよい。図９は図４のＳ１０１とＳ１０２を入れ替えたフローと同一になっている。Ｓ１０４を行わずに自動で充電を開始してもよい。

【実施例7】

【0039】

図８の代わりに図１０のフローチャートを用いてもよい。図１０は図８のＳ１０１ａとＳ１０２を入れ替えたフローと同一になっている。Ｓ１０４を行わずに自動で充電を開始してもよい。

【実施例8】

【0040】

図４、図８の代わりに図１１のフローチャートを用いてもよい。車上検査（鉄道車両にある諸々のシステムを検査する機能、Ｓ１０８）で図１２、図１３、図１４いずれかの処理を行う。図１４はＳ１０１とＳ１０１ａの順序を入れ替えてもよい。

【0041】

図１２では車上検査を開始するとＳＯＣが判定値１未満であるかを判定する（Ｓ１０１）。ＳＯＣが判定値１未満であれば不合格判定とし（Ｓ１１０）、判定値１以上であれば合格判定として（Ｓ１１１）車上検査を終了する。図１３では車上検査を開始すると蓄電池の出力電圧が判定値１ａ未満であるかを判定する（Ｓ１０１ａ）。蓄電池の出力電圧が判定値１ａ未満であれば不合格判定とし（Ｓ１１０）、判定値１ａ以上であれば合格判定として（Ｓ１１１）車上検査を終了する。図１４では車上検査を開始するとＳＯＣが判定値１未満であるかを判定し（Ｓ１０１）、蓄電池の出力電圧が判定値１ａ未満であるかを判定する（Ｓ１０１ａ）。いずれも判定値未満であれば不合格判定とし（Ｓ１１０）、いずれかが判定値以上であれば合格判定として（Ｓ１１１）車上検査を終了する。各判定値は任意の値でよい。

【0042】

車上検査の判定が不合格であるかを判定し（Ｓ１０９）、車上検査の判定が不合格の場合、図１１のＳ１０２以降の処理を行う。車上検査の判定が合格の場合、処理を終了する。Ｓ１０２以降の処理は図４、図８のＳ１０２以降と同一である。Ｓ１０４を行わずに自動で充電を開始してもよい。図１１のＳ１０２以降の処理の一部またはすべてを車上検査に組み込んでもよい。

【実施例9】

【0043】

図１５に第２の実施形態における駆動装置２１の構成を示す。第１の実施形態では架線から交流電力が駆動装置２１に供給されていたが、第２の実施形態では架線から直流電力が供給される。リアクトル２６はコンデンサ１６とともにフィルタ回路を構成して架線から供給される直流電力の高調波を除去している。インバータ装置１５は直流電力を交流電力に変換し、周波数および振幅を変化させることで、電動機１７を制御する。補助電源装置１０は直流電力を交流電力に変換し、補器１９に供給している。直流コンバータ装置２７は直流電圧値を変化させ、蓄電装置９の充放電を制御する。充電時は蓄電装置９の出力電圧より高い電圧、放電時は蓄電装置９の出力電圧より低い電圧を蓄電装置側に出力する。

【0044】

図１６に駆動装置２１の制御構成を示す。統括制御ユニット２０はインバータ制御ユニット２２、蓄電池制御ユニット２３、補助電源装置制御ユニット２４、コンバータ制御ユニット２５から受信する情報を集約し、駆動装置２１の状態を監視する。また、必要に応じて各制御ユニットに制御指令を送信し、駆動装置２１の動作を管理する。

【0045】

インバータ制御ユニット２２はインバータ装置１５の状態情報を統括制御ユニット２０に送信する。また、インバータ装置１５の起動、停止を行う。車両１ａ、１ｂを加速、減速させる場合、統括制御ユニット２０からの指令に応じてインバータ装置１５の半導体素子をスイッチングさせることで、電動機１７の駆動トルクを制御する。

【0046】

蓄電池制御ユニット２３は蓄電池９ａの状態情報を統括制御ユニット２０に送信する。また、蓄電電力遮断器２３ｃの投入、釈放を行い、蓄電池９ａの充放電を制限する。

【0047】

補助電源装置制御ユニット２４は補助電源装置１０の状態情報を統括制御ユニット２０に送信する。また、補助電源装置１０の起動、停止を行う。補助電源装置１０の異常、または統括制御ユニット２０からの停止指令がない場合、補助電源装置１０の半導体素子をスイッチングさせ、一定の振幅、周波数の定電圧を補器１９に供給する。

【0048】

コンバータ制御ユニット２５は直流コンバータ装置２７の状態情報を統括制御ユニット２０に送信する。また、直流コンバータ装置２７の起動、停止を行う。統括制御ユニット２０からの指令に応じて、蓄電池９ａの充放電を行うために直流コンバータ装置２７の半導体素子をスイッチングさせ、電圧を変化させる。

【0049】

図１６のシステムでは、非電化区間において、蓄電池９ａに蓄えられた電力により走行することができる。また、停電や断線などにより、集電装置から電力が供給されない場合は非常走行用システムとして利用できる。

【0050】

非常走行用システムとして利用する場合、蓄電池９ａの使用は集電装置５から電力が供給されない時のみとなるため、蓄電池９ａを使用するタイミングは不確定となる。したがって、蓄電池９ａには現在地から乗客を安全に降車させることができる場所まで等、所定の距離を走行するのに必要な電力量を常に貯蔵しておく必要がある。しかし、蓄電池９ａは未使用状態においても電力量が減少するため、定期的に充電を行う必要がある。また、常に十分な性能が得られるように、蓄電池９ａの劣化状態を定期的に監視する必要がある。

【0051】

そこで、実施例１から実施例８までのいずれかの方法を用いて蓄電池９ａの定期的な充電、および定期的な劣化状態監視を行う。実施例１から実施例８までの方法をいずれかひとつのみ使用しても良いし、任意に組み合わせて使用してもよい。

【0052】

以上に挙げた各実施例において、統括制御装置１１は統括制御ユニット２０、インバータ制御ユニット２２、蓄電池制御ユニット２３、補助電源装置制御ユニット２４、コンバータ制御ユニット２５を個別の制御ユニットとして含むものとして例示されているが、この区分は便宜上のものであって、一つの制御ユニットまたは複数の制御ユニットの組み合わせによってそれらの制御が実装されてもよい。また、それぞれの制御ユニットにおける制御内容についても、実施例に限られず、任意の実装形態を採用できる。例えば、統括制御ユニット２０が、実施例においてそれぞれの制御ユニットが生成していた制御指令を一括して生成するものとし、それぞれの他の制御ユニットは、被制御対象の状態を統括制御ユニット２０に対して通知する機能に特化していてもよい。

【符号の説明】

【0053】

１ａ、１ｂ…車両、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ…台車、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ…車輪、４…架線、５…集電装置、６…車間連結器、７…変圧装置、８…主変換装置、９…蓄電装置、９ａ…蓄電池、１０…補助電源装置、１１…統括制御装置、１２…交流電圧検出器、１３…交流電流検出器、１４…コンバータ装置、１５…インバータ装置、１６…コンデンサ、１７…電動機、１８…交流電流検出器、１９…車両用補器、２０…統括制御ユニット、２１…駆動装置、２２…インバータ制御ユニット、２３…蓄電池制御ユニット、２３ｃ…蓄電電力遮断器、２４…補助電源装置制御ユニット、２５…コンバータ制御ユニット、２６…リアクトル、２７…直流コンバータ装置、５１、５１ａ、５１ｂ…直流電圧検出器、５２…直流電流検出器、１００…接地

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】