[發(fā)明專利]蓄電裝置及其設(shè)置·運(yùn)用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280007387.2
• 申請日: 2012-02-14
• 公開（公告）號: CN103347733A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 野木雅之;高木亮;大辻浩司;松井光彥;小泉聰志
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社東芝
• 主分類號: B60M3/06
• 分類號: B60M3/06
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 楊謙;胡建新

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實施方式涉及一種例如作為直流電氣化鐵路的電力供給源而使用的蓄電裝置及其設(shè)置·運(yùn)用方法。

背景技術(shù)

作為直流電氣化鐵路的供電系統(tǒng)，已知以往有直流饋電系統(tǒng)。該直流饋電系統(tǒng)具有伴隨著鐵路車輛出發(fā)停止的負(fù)載變動劇烈，并且架線電壓變動大的特性。

另外，由于一般是使用二極管整流器等電力變換裝置從交流電源系統(tǒng)生成直流，因此，如果不設(shè)置再生逆變器，就不能夠?qū)嵤╄F路車輛減速時進(jìn)行的向交流電源系統(tǒng)的電源再生。因此，在不存在再生逆變器的情況下，如果在鐵路車輛周圍不存在從鐵路車輛吸收再生電流的充足負(fù)載，則不能夠進(jìn)行有效的再生。

另一方面，即使設(shè)置再生逆變器，如果消耗逆變器所再生的電力的負(fù)載成為系統(tǒng)，則再生電力就會向電力公司的送配電系統(tǒng)逆潮流，對鐵路企業(yè)者來說得不到購買電能減少的效果。

為了解決這樣的問題，有時在饋電系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置吸收車輛的再生電力的蓄電裝置。該蓄電裝置能吸收鐵路車輛的再生電力，并且放出存儲的能量。通過設(shè)置該蓄電裝置，能降低饋電用變電站的輸入能量。另外，該蓄電裝置還具有抑制架線電壓變動的功能。作為這樣的蓄電系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)，例如有如下技術(shù)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2006-62489號公報

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的問題

專利文獻(xiàn)1的技術(shù)在于，按照蓄電裝置中使用的蓄電元件的充電率SOC或架線電壓來控制蓄電裝置的充放電。例如，有如圖11所示地設(shè)置用于在放電起始電壓Vc和充電起始電壓Vd之間進(jìn)行調(diào)整充電的浮動控制模式的情況。

在該現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)架線電壓V變高時，使充電電流從充電起始電壓Vd增大到充電電流飽和電壓Ve，從充電電流飽和電壓Ve開始，由最大充電電流Ic進(jìn)行從饋電線向蓄電元件SOC的充電，直到達(dá)到充電最大電壓Vf為止。另一方面，當(dāng)架線電壓V變低時，使放電電流從放電起始電壓Vc增大到放電電流飽和電壓Vb，從放電電流飽和電壓Vb開始，由最大放電電流Io進(jìn)行從蓄電元件SOC向饋電線的放電，直到達(dá)到放電最大電壓Va為止。

該情況下，在充電率SOC是設(shè)定值時，在圖11的圖表的放電起始電壓Vc～充電起始電壓Vd的架線電壓下不流過充放電電流。但是，在設(shè)置浮動控制模式的現(xiàn)有技術(shù)中，在充電率SOC高于設(shè)定值的情況下，即使在通常不流過充放電電流的放電起始電壓Vc～充電起始電壓Vd的架線電壓下，也向放電方向流過浮動電流If（輸出電流I變大）。反之，在充電率SOC低于設(shè)定值的情況下，即使在通常不流過充放電電流的放電起始電壓Vc～充電起始電壓Vd的架線電壓下，也向充電方向流過浮動電流If。這樣來控制充放電電流以保證充電率成為一定的值。

這樣的現(xiàn)有技術(shù)是在饋電線為輕負(fù)載狀態(tài)電壓時進(jìn)行調(diào)整充放電以成為目標(biāo)充電率的方法。這樣就能將蓄電元件的充電率保持為任意值，但由于在輕負(fù)載時會將來自整流器的電流一度貯存到蓄電元件后再將其放電，因此會產(chǎn)生充放電損耗，存在與節(jié)能相悖的問題。另外，進(jìn)行浮動控制的結(jié)果是，即使在通常不進(jìn)行充放電的放電起始電壓Vc～充電起始電壓Vd下也進(jìn)行充放電，因此，蓄電元件的充放電循環(huán)增加，導(dǎo)致RMS電流的增加、蓄電元件的溫度上升和充放電循環(huán)能量的增加，從而元件的壽命下降。

另一方面，為了實現(xiàn)高輸出的蓄電裝置而將蓄電元件多重串聯(lián)且多重并聯(lián)，但在連接有許多元件的情況下，會有裝置可靠性下降的問題。在多重串聯(lián)多個元件的情況下，基本上都需要用于監(jiān)視各元件充電率的基板，如果將各元件多重串聯(lián)且多重并聯(lián)，則該監(jiān)視基板的個數(shù)也增加，導(dǎo)致系統(tǒng)整體的可靠性下降。另外，使用很多的元件或監(jiān)視基板也導(dǎo)致裝置成本增加。

并且，用于蓄電裝置的蓄電元件除了不耐熱以外，還有因深度充放電而壽命下降的問題。所謂不耐熱這點對電子電路基板來說都同樣，發(fā)熱對基板的壽命影響很大，也成為可靠性下降的主要原因。

這樣的問題在對電梯驅(qū)動系統(tǒng)的配電系統(tǒng)、太陽能發(fā)電（PV）裝置的充放電系統(tǒng)等直流電氣化鐵路的饋電系統(tǒng)以外的直流配電系統(tǒng)中也同樣存在。

本發(fā)明的實施方式是為了解決如前所述的現(xiàn)有技術(shù)的問題而提出的。即，本發(fā)明的實施方式的目的在于，實現(xiàn)一種能提高可靠性以及冗余性，并且能兼顧饋電系統(tǒng)的長壽命化和節(jié)能化這兩方面的蓄電裝置。

用于解決問題的技術(shù)方案

本發(fā)明的實施方式例如具備如下結(jié)構(gòu)。

（1）蓄電元件，經(jīng)由電力變換器與直流電源連接。