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WO2016031064A1 - 鉄道システム - Google Patents

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WO2016031064A1
WO2016031064A1 PCT/JP2014/072786 JP2014072786W WO2016031064A1 WO 2016031064 A1 WO2016031064 A1 WO 2016031064A1 JP 2014072786 W JP2014072786 W JP 2014072786W WO 2016031064 A1 WO2016031064 A1 WO 2016031064A1
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power
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PCT/JP2014/072786
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貴史 堂元
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Priority to PCT/JP2014/072786 priority patent/WO2016031064A1/ja
Priority to JP2016545207A priority patent/JP6279748B2/ja
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    • Y04S10/12—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation
    • Y04S10/126—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation the energy generation units being or involving electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV], i.e. power aggregation of EV or HEV, vehicle to grid arrangements [V2G]

Definitions

  • Embodiments according to the present invention relate to a railway system.
  • the hybrid vehicle includes a power storage device, and can travel using both energy from the overhead line and energy from the power storage device.
  • a power storage device of a hybrid vehicle is discharged for assist during power running, or absorbs and recharges energy during regeneration.
  • the power storage device of a hybrid vehicle normally discharges to assist the host vehicle while traveling, or charges the regenerative energy of the host vehicle. It is also conceivable that the power storage device of the hybrid vehicle is discharged for assisting another vehicle via an overhead wire or recovers regenerative energy of the other vehicle.
  • the railway system is a railway system including a first vehicle and a second vehicle that are electrically connected to a certain power line.
  • the first vehicle includes a drive unit, an inverter that obtains power from the power line and drives the drive unit, a power storage device that supplies power to the power line or stores power from the power line, and a control unit.
  • the control unit determines whether the power storage device can be charged or discharged based on a detected value of the amount of charge stored in the power storage device, the distance between the first vehicle and the second vehicle, or the voltage value of the power line. To control.
  • the detected value when switching the charging or discharging by the power storage device from the permitted state to the prohibited state is set as the first set value, and the detected value when the charging or discharging by the power storage device is switched from the prohibited state to the permitted state is the second set value. Then, the first set value is different from the second set value.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a railway system 10 according to the present embodiment.
  • the graph which shows the possibility of charging / discharging of the electrical storage apparatus 5 by 1st Embodiment.
  • the graph which shows the possibility of charging / discharging of the electrical storage apparatus 5 by 2nd Embodiment.
  • the graph which shows the possibility of charging / discharging of the electrical storage apparatus 5 by 3rd Embodiment.
  • the flowchart which shows switching of the charging / discharging state of the electrical storage apparatus 5 by 1st Embodiment.
  • the flowchart which shows switching of the charging / discharging state of the electrical storage apparatus 5 by 1st Embodiment.
  • the flowchart which shows switching of the charging / discharging state of the electrical storage apparatus 5 by 2nd Embodiment.
  • the flowchart which shows switching of the charging / discharging state of the electrical storage apparatus 5 by 3rd Embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a railway system 10 according to the present embodiment.
  • the railway system 10 includes a first vehicle 1A and a second vehicle 1B.
  • the first and second vehicles 1 ⁇ / b> A and 1 ⁇ / b> B are connected in common (in parallel) between the power line 11 and the power line 12.
  • the power line 11 is, for example, a high voltage overhead line and is in contact with the pantographs 2A and 2B of the first and second vehicles 1A and 1B, respectively.
  • the power line 12 is, for example, a ground voltage line, and is in contact with the wheels 8A and 8B of the first and second vehicles 1A and 1B.
  • the first and second vehicles 1A and 1B receive power supply from the power lines 11 and 12.
  • the first vehicle 1A includes a pantograph 2A, an inverter 3A, a motor 4A, a power storage device 5, a wheel 8A, a controller 9A, a communication unit 13A, a capacitor 14A, a filter reactor 15A, and a charge amount detection unit. 16, a voltage detection unit 17, and a rotary encoder 18.
  • the pantograph 2A is in contact with the power line 11 and the wheel 8A is in contact with the power line 12. Thereby, electric power is supplied to the first vehicle 1A.
  • the inverter 3A converts DC power obtained from the power lines 11 and 12 into AC power and supplies it to the motor 4A.
  • the motor 4A as a drive unit is driven by AC power from the inverter 3A.
  • the motor 4A rotates the wheel 8A.
  • the power storage device 5 includes a power storage element 6 and a DC-DC converter 7, and is connected to the DC power input side of the inverter 3A.
  • the DC-DC converter 7 stores the DC power from the power lines 11, 12 or the inverter 3 ⁇ / b> A in the storage element 6 when the storage element 6 is charged.
  • the DC-DC converter 7 supplies the electric power of the electric storage element 6 to the power lines 11 and 12 or the inverter 3A when the electric storage element 6 is discharged.
  • the electrical storage element 6 is not specifically limited, For example, a secondary battery or a large capacity capacitor may be used.
  • the power storage device 5 supplies power to the power lines 11 and 12 or the inverter 3A, or accumulates power from the power lines 11 and 12 or the inverter 3A.
  • the controller 9A controls each component of the first vehicle 1A.
  • control unit 9A controls the operation of inverter 3A and the operation of power storage device 5.
  • the controller 9 ⁇ / b> A includes a charge accumulation amount (SOC (StateCOf Charge)) of the power storage device 5, a distance between the first vehicle 1 ⁇ / b> A and the second vehicle 1 ⁇ / b> B, or the power line 11, Based on the detected value of any of the 12 voltage values, whether or not the power storage device 5 can be charged or discharged is controlled.
  • SOC StateCOf Charge
  • the communication unit 13A is communicably connected to the communication unit 13B of the second vehicle 1B and / or is communicably connected to the central management unit 20 via the base stations 21 to 23 installed on the ground. ing.
  • the communication unit 13A transmits information on the first vehicle 1A to the central management unit 20 and / or the second vehicle 1B, or transmits information on the second vehicle 1B to the central management unit 20 and / or the second vehicle. 1B can be received.
  • the first vehicle 1A receives the position information of the second vehicle 1B, and compares the position information of the own vehicle 1A with the position information of the second vehicle 1B, thereby comparing the own vehicle 1A and the second vehicle 1B. (L shown in FIG. 3) can be calculated.
  • the first vehicle 1A may obtain the distance between the host vehicle 1A and the second vehicle 1B using GPS (Global Positioning System).
  • the capacitor 14A and the filter reactor 15A function as a low-pass filter for stabilizing the DC power input to the inverter 3A.
  • the charge amount detection unit 16 detects the charge amount (SOC) accumulated in the electricity storage element 6.
  • the detection of the amount of charge (SOC) may be calculated from the integration of the charging current or discharging current. Or you may calculate from the open circuit voltage of the electrical storage element 6.
  • FIG. The controller 9A may execute integration of the charging current or discharging current.
  • the voltage detector 17 detects the voltage applied to the capacitor 14A.
  • the voltage applied to the capacitor 14 ⁇ / b> A depends on the voltage applied between the voltage line 11 and the voltage line 12. Therefore, the voltage detector 17 or the controller 9A can recognize the voltage applied between the voltage line 11 and the voltage line 12 by detecting the voltage applied to the capacitor 14A.
  • the rotary encoder 18A detects the travel distance of the first vehicle 1A by detecting the rotation of the wheel 8A. As a result, the first vehicle 1A can recognize the position information of the host vehicle, and transmits the position information of the first vehicle 1A to the second vehicle 1B via the central management unit 20 or directly. can do.
  • the first vehicle 1 ⁇ / b> A is a so-called hybrid vehicle, and can travel with power supplied from the power lines 11 and 12, or can travel with the assistance of power from the power storage device 5. . Further, the first vehicle 1 ⁇ / b> A can store power from the power lines 11 and 12 in the power storage device 5, or can store regenerative power during braking in the power storage device 5.
  • the second vehicle 1B is a normal vehicle that does not have the power storage device 5, and includes a pantograph 2B, an inverter 3B, a motor 4B, wheels 8B, a controller 9B, a communication unit 13B, a capacitor 14B, And a filter reactor 15B.
  • a pantograph 2B, the inverter 3B, the motor 4B, the wheel 8B, the controller 9B, the communication unit 13B, the capacitor 14B, and the filter reactor 15B are respectively the pantograph 2A, the inverter 3A, the motor 4A, and the wheel 8A of the first vehicle 1A.
  • the configurations and functions of the controller 9A, the communication unit 13A, the capacitor 14A, and the filter reactor 15A may be the same. However, since the second vehicle is a normal vehicle that does not have the power storage device 5, the controller 9B does not need to control the power storage device.
  • the first vehicle 1A may be traveling or in a stopped (standby) state.
  • the second vehicle 1B is traveling and may be powering or regenerating.
  • FIG. 2 is a graph showing whether the power storage device 5 according to the first embodiment can be charged or discharged.
  • the controller 9 ⁇ / b> A controls whether or not the power storage device 5 can be charged or discharged based on a detection value SOC (hereinafter also simply referred to as SOC) of the charge accumulation amount of the power storage device 5.
  • SOC detection value
  • the vertical axis indicates whether charge / discharge is possible.
  • the horizontal axis indicates the SOC of the power storage device 5.
  • Controller 9A permits discharging from power storage device 5 and prohibits charging to power storage device 5 when the SOC of power storage device 5 is greater than first set value SOC11.
  • SOC fully charged state
  • power storage device 5 can discharge power to power lines 11 and 12, but power line 11 , 12 cannot be charged. That is, when the amount of charge stored in the power storage device 5 is close to full charge, the controller 9A prohibits charging of the power storage device 5 and permits discharge from the power storage device 5.
  • the power supplied from the power storage device 5 of the first vehicle 1A to the power lines 11 and 12 is supplied to the second vehicle 1B via the power lines 11 and 12.
  • the 2nd vehicle 1B can drive
  • Controller 9A permits charging of power storage device 5 and discharging from power storage device 5 when SOC of power storage device 5 is smaller than second set value SOC12 and greater than third set value SOC22.
  • the second set value SOC12 is smaller than the first set value SOC11.
  • the controller 9A permits both discharging from the power storage device 5 and charging to the power storage device 5. This takes into account that even if the power storage device 5 is appropriately charged and discharged, it is difficult to be in an overcharged state or an overdischarged state.
  • the power storage device 5 of the first vehicle 1A can collect regenerative power through the power lines 11 and 12 during braking of the second vehicle 1B. Thereby, it can utilize for charge of the electrical storage apparatus 5 of the 1st vehicle 1A, without wasting the regenerated electric power from the 2nd vehicle 1B. That is, the second vehicle 1B is not a hybrid vehicle, but can recharge the regenerative power from the second vehicle 1B to the power storage device 5 of the first vehicle 1A. Furthermore, the power supplied from the power storage device 5 of the first vehicle 1A to the power lines 11 and 12 is supplied to the second vehicle 1B via the power lines 11 and 12. Thereby, the 2nd vehicle 1B can drive
  • controller 9A permits charging of power storage device 5 and prohibits discharging from power storage device 5 when the SOC of power storage device 5 is smaller than fourth set value SOC21.
  • the fourth set value SOC21 is smaller than the third set value SOC22.
  • the controller 9A prohibits the discharge from the power storage device 5 and permits the power storage device 5 to be charged. Thereby, the electric power from the power lines 11 and 12 can be recovered (absorbed) while suppressing the power storage device 5 from being overdischarged. By suppressing the power storage device 5 from being overdischarged, it is possible to suppress the first vehicle 1A from being unable to start up, and to prolong the life of the power storage element 6.
  • the power storage device 5 of the first vehicle 1A can collect regenerative power through the power lines 11 and 12 during braking of the second vehicle 1B. Thereby, it can utilize for charge of the electrical storage apparatus 5 of the 1st vehicle 1A, without wasting the regenerated electric power from the 2nd vehicle 1B. That is, the second vehicle 1B is not a hybrid vehicle, but can recharge the regenerative power from the second vehicle 1B to the power storage device 5 of the first vehicle 1A.
  • controller 9A When SOC12 ⁇ SOC ⁇ SOC11 or SOC21 ⁇ SOC ⁇ SOC22, controller 9A The charging / discharging state of the power storage device 5 is maintained without switching. That is, when the SOC of the power storage device 5 is between the second set value SOC12 and the first set value SOC11, the controller 9A has a history of a state where the power storage device 5 can be charged or discharged or a state where only the discharge is possible. To maintain.
  • controller 9A has a history of a state where charge / discharge of power storage device 5 is possible or a state where only charge is possible. To maintain.
  • Switching charge / discharge state 5 and 6 are flowcharts showing switching of the charge / discharge state of the power storage device 5 according to the first embodiment. With reference to FIGS. 2, 5, and 6, switching of the charge / discharge state of power storage device 5 will be described.
  • controller 9A permits charging power storage device 5 and discharges power storage device 5. It is prohibited (S10). Thereafter, even if the SOC of power storage device 5 increases and exceeds fourth set value SOC21, controller 9A permits charging power storage device 5 and keeps discharging from power storage device 5 prohibited. (NO in S20).
  • controller 9A When the SOC of power storage device 5 further increases and exceeds third set value SOC22 (YES in S20), controller 9A performs both charging and discharging of power storage device 5 as shown in FIG. Allow (S30).
  • controller 9A maintains a state in which both charging and discharging of power storage device 5 are permitted. Maintain (NO in S40).
  • Step S50 is the same state as step S10. Therefore, after that, the controller 9 ⁇ / b> A continues to control the power storage device 5.
  • controller 9A charges power storage device 5 and stores the power storage device. Both discharges from 5 are permitted (S11). Thereafter, even if the SOC of power storage device 5 rises and exceeds second set value SOC12, controller 9A maintains a state where both charging and discharging of power storage device 5 are permitted (NO in S21).
  • controller 9A When the SOC of power storage device 5 further increases and exceeds first set value SOC11 (YES in S21), controller 9A permits discharge from power storage device 5, as shown in FIG. Charging the power storage device 5 is prohibited (S31).
  • controller 9A permits discharge from power storage device 5 and transfers to power storage device 5.
  • the state in which charging is prohibited is maintained (NO in S41).
  • controller 9A performs both charging and discharging of power storage device 5 as shown in FIG. Allow (S51).
  • Step S51 is the same state as step S11. Therefore, after that, the controller 9 ⁇ / b> A continues to control the power storage device 5.
  • the first set value SOC11 and the second set value SOC12, the third set value SOC22 and the fourth set value SOC21 are different from each other, and the charge / discharge state of the power storage device 5 is determined.
  • SOC have a hysteresis. Thereby, when the SOC is between the first set value SOC11 and the second set value SOC12, it is possible to prevent the charge / discharge availability state of the power storage device 5 from becoming unstable.
  • the SOC is between the third set value SOC22 and the fourth set value SOC21, it is possible to prevent the charge / discharge availability state of the power storage device 5 from becoming unstable.
  • the charge / discharge of the power storage device 5 For example, if the first set value SOC11 and the second set value SOC12 are set to the same value and the SOC of the power storage device 5 rises or falls in the vicinity of the SOC11 and the SOC12, the charge / discharge of the power storage device 5 The availability status switches frequently. For this reason, the charge / discharge state of the power storage device 5 becomes very unstable.
  • the third set value SOC33 and the fourth set value SOC21 are set to the same value, if the SOC of the power storage device 5 rises or falls in the vicinity of the SOC22 and the SOC21, the charge / discharge of the power storage device 5 is performed. The availability status switches frequently. For this reason, the charge / discharge state of the power storage device 5 becomes very unstable.
  • the relationship between the chargeable / dischargeable state of the power storage device 5 and the SOC has hysteresis, so that the SOC of the power storage device 5 is equal to the second set value SOC12 and the first set value SOC12.
  • the controller 9A maintains a history of whether the power storage device 5 can be charged or discharged. Thereby, the charging / discharging availability state of the power storage device 5 is stabilized without frequently switching.
  • FIG. 3 is a graph showing whether or not the power storage device 5 according to the second embodiment can be charged / discharged.
  • the controller 9A charges the power storage device 5 based on a detection value L (hereinafter also simply referred to as a distance L) of the distance between the first vehicle 1A and the second vehicle 1B. Alternatively, it controls whether discharge is possible.
  • the vertical axis indicates whether charge / discharge is possible.
  • the horizontal axis indicates the distance L.
  • Controller 9A prohibits charging and discharging by power storage device 5 when distance L is greater than first set value L1.
  • first vehicle 1A supplies power to the second vehicle 1B or recovers power from the second vehicle 1B
  • power is transferred between the first vehicle 1A and the second vehicle 1B.
  • the first vehicle 1A and the second vehicle 1B may travel independently or stand by.
  • the first set value L1 may be determined in consideration of various conditions such as the resistance and voltage of the power lines 11 and 12.
  • controller 9A permits charging and discharging by power storage device 5 when distance L is smaller than second set value L2.
  • the second set value L2 is smaller than the first set value L1.
  • controller 9A permits charging and discharging by power storage device 5 when distance L is smaller than second set value L2.
  • the power storage device 5 of the first vehicle 1A can supply power to the second vehicle 1B via the power lines 11 and 12.
  • the 2nd vehicle 1B can drive
  • the power storage device 5 of the first vehicle 1 ⁇ / b> A can recover the regenerative power of the second vehicle 1 ⁇ / b> B via the power lines 11 and 12.
  • the regenerative power from the second vehicle 1B can be used for charging the power storage device 5 of the first vehicle 1A without wasting it. That is, the second vehicle 1B is not a hybrid vehicle, but can receive assistance from the power storage device 5 of the first vehicle 1A or can charge the power storage device 5 with regenerative power.
  • the second set value L2 may be determined in consideration of various conditions such as the resistance and voltage of the power lines 11 and 12.
  • the controller 9A maintains the state of charge / discharge of the power storage device 5 without switching. That is, when the distance L is between the second set value L2 and the first set value L1, the controller 9A maintains a history of whether the power storage device 5 can be charged or discharged.
  • FIG. 7 is a flowchart showing switching of the charge / discharge state of the power storage device 5 according to the second embodiment. With reference to FIG. 3 and FIG. 7, switching of the charge / discharge state of the power storage device 5 will be described.
  • the controller 9A permits charging and discharging from the power storage device 5 (S12). In this case, even if the first vehicle 1A and the second vehicle 1B are separated from each other and the distance L exceeds the second set value L2, the controller 9A does not switch whether the power storage device 5 can be charged or discharged. Then, charging to power storage device 5 and discharging from power storage device 5 remain permitted (NO in S22).
  • the controller 9A switches the charging / discharging state of the power storage device 5 as shown in FIG. That is, the controller 9A prohibits charging to the power storage device 5 and discharging from the power storage device 5 (S32).
  • the controller 9A prohibits charging of the power storage device 5 and discharging from the power storage device 5. In this case, even if the first vehicle 1A and the second vehicle 1B approach each other and the distance L decreases and falls below the first set value L1, the controller 9A determines whether the power storage device 5 can be charged or discharged. Without switching, charging to the power storage device 5 and discharging from the power storage device 5 remain prohibited (NO in S42).
  • the controller 9A switches the charging / discharging state of the power storage device 5 as shown in FIG. That is, the controller 9A permits charging and discharging from the power storage device 5 (S52).
  • Step S52 is the same state as step S12. Therefore, after that, the controller 9 ⁇ / b> A continues to control the power storage device 5.
  • the first set value L1 and the second set value L2 are different from each other, and the relationship between the charge / discharge availability state of the power storage device 5 and the distance L has hysteresis. Thereby, when the distance L is between the first set value L1 and the second set value L2, it is possible to prevent the charge / discharge availability state of the power storage device 5 from becoming unstable.
  • the charge / discharge state of the power storage device 5 is determined. Switch frequently. For this reason, the charge / discharge state of the power storage device 5 becomes very unstable.
  • the relationship between the chargeable / dischargeable state of the power storage device 5 and the distance L has hysteresis, so that the distance L becomes the second set value L2 and the first set value.
  • the controller 9A maintains a history of whether or not the power storage device 5 can be charged or discharged. Thereby, the charging / discharging availability state of the power storage device 5 is stabilized without frequently switching.
  • the controller 9A when the distance L between the first vehicle 1A and the second vehicle 1B is short, the controller 9A permits charging or discharging of the power storage device 5 and the first vehicle. When distance L between 1A and second vehicle 1B is long, controller 9A prohibits charging or discharging of power storage device 5. Thereby, 1 A of 1st vehicles can supply the electric power of the electrical storage apparatus 5 to the 2nd vehicle 1B efficiently, and collect
  • FIG. 4 is a graph showing whether or not the power storage device 5 according to the third embodiment can be charged / discharged.
  • the controller 9A controls whether or not the power storage device 5 can be charged or discharged based on a detected value E (hereinafter also simply referred to as a voltage value E) of the voltage value of the power line 11 (or 12). To do.
  • the vertical axis indicates whether charge / discharge is possible.
  • the horizontal axis represents the voltage value E.
  • the voltage value E may be referred to as a detected value of the voltage difference between the power lines 11 and 12.
  • controller 9A permits charging power storage device 5 and prohibits discharging from power storage device 5.
  • a high voltage value E means that the second vehicle 1B regenerates electric power in the vicinity of the first vehicle 1A. That is, the controller 9A indicates that the voltage E is higher than the first set value E1, the distance between the first vehicle 1A and the second vehicle 1B is short, and the second vehicle 1B regenerates power. Can be determined. Therefore, in this case, the controller 9A permits charging by the power storage device 5 and prohibits discharging.
  • the regenerative power from the second vehicle 1B can be used for charging the power storage device 5 of the first vehicle 1A without wasting it. That is, the second vehicle 1B is not a hybrid vehicle, but can recharge the regenerative power to the power storage device 5 of the first vehicle 1A. Moreover, it can suppress that the voltage of the power line 11 becomes high too much.
  • the first set value E1 may be determined in consideration of various conditions such as the resistance and voltage of the power lines 11 and 12.
  • controller 9A permits discharging from power storage device 5 and prohibits charging to power storage device 5 when voltage value E is smaller than second set value E2.
  • the second set value E2 is smaller than the first set value E1.
  • a low voltage value E means that the second vehicle 1B is running in the vicinity of the first vehicle 1A and is powering. That is, the controller 9A indicates that the distance between the first vehicle 1A and the second vehicle 1B is close because the voltage value E is lower than the second set value E2, and that the second vehicle 1B is in power running. Can be determined. Therefore, in this case, the controller 9A permits discharging by the power storage device 5 and prohibits charging.
  • the second vehicle 1B can travel by receiving power supply from the power storage device 5 of the first vehicle 1A. That is, the second vehicle 1B is not a hybrid vehicle, but can travel with the assistance of the power storage device 5 of the first vehicle 1A. Moreover, it can suppress that the voltage of the power line 11 becomes low too much.
  • the second set value E2 may be determined in consideration of various conditions such as the resistance and voltage of the power lines 11 and 12.
  • controller 9A When voltage value E is greater than or equal to second set value E2 and less than or equal to first set value E1, controller 9A maintains the state of charge / discharge of power storage device 5 without switching. That is, when the voltage value E is between the second set value E2 and the first set value E1, the controller 9A maintains a history of whether the power storage device 5 can be charged or discharged.
  • FIG. 8 is a flowchart showing switching of the charge / discharge state of the power storage device 5 according to the third embodiment. With reference to FIG. 4 and FIG. 8, switching of the charge / discharge state of power storage device 5 will be described.
  • the controller 9A permits discharge from the power storage device 5 and prohibits charging of the power storage device 5 (S13). In this case, even if the voltage value E rises and exceeds the second set value E2, the controller 9A does not switch whether the power storage device 5 can be charged or discharged, permits discharge from the power storage device 5, and Then, charging to the power storage device 5 is prohibited (NO in S23).
  • controller 9A switches between charging / discharging states of power storage device 5 as shown in FIG. . That is, the controller 9A permits charging of the power storage device 5 and prohibits discharging from the power storage device 5 (S33).
  • the controller 9A permits charging of the power storage device 5 and prohibits discharging from the power storage device 5. In this case, even if the voltage value E decreases and falls below the first set value E1, the controller 9A does not switch the charging / discharging state of the power storage device 5, permits charging of the power storage device 5, and Then, the discharge from the power storage device 5 remains prohibited (NO in S43).
  • controller 9A switches the state of charge / discharge of power storage device 5 as shown in FIG. . That is, the controller 9A permits discharging from the power storage device 5 and prohibits charging of the power storage device 5 (S53). Step S53 is the same state as step S13. Therefore, after that, the controller 9 ⁇ / b> A continues to control the power storage device 5.
  • the first set value E1 and the second set value E2 are different from each other, and the relationship between the charge / discharge availability state of the power storage device 5 and the voltage value E has hysteresis. Thereby, when the voltage value E is between the first set value E1 and the second set value E2, it is possible to prevent the charge / discharge availability state of the power storage device 5 from becoming unstable.
  • the charge / discharge state of the power storage device 5 is determined. Switch frequently. For this reason, the charge / discharge state of the power storage device 5 becomes very unstable.
  • the relationship between the chargeable / dischargeable state of the power storage device 5 and the voltage E has hysteresis, so that the voltage E has the second set value E2 and the first set value.
  • the controller 9A maintains a history of whether or not the power storage device 5 can be charged or discharged. Thereby, the charging / discharging availability state of the power storage device 5 is stabilized without frequently switching.
  • the controller 9A when the distance between the first vehicle 1A and the second vehicle 1B is short, the controller 9A permits charging or discharging of the power storage device 5 and the first vehicle 1A. When the distance between the vehicle and the second vehicle 1B is long, the controller 9A prohibits charging and discharging of the power storage device 5.
  • the third embodiment prevents the voltage difference between the power lines 11 and 12 from becoming excessively large or excessively small. Thereby, the voltage difference of the power lines 11 and 12 is stabilized.
  • At least two of the first to third embodiments may be combined.

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Abstract

　本実施形態による鉄道システムは、或る電力線に電気的に接続された第１の車両および第２の車両を含む鉄道システムである。第１の車両は、駆動部と、電力線からの電力を得て駆動部を駆動するインバータと、電力線へ電力を供給しあるいは電力線からの電力を蓄積する蓄電装置と、制御部とを備える。制御部は、蓄電装置の電荷蓄積量、第１の車両と第２の車両との間の距離、または、電力線の電圧値のいずれかの検出値に基づいて、蓄電装置の充電または放電の可否を制御する。蓄電装置による充電または放電を許可状態から禁止状態へ切り替えるときの検出値を第１の設定値とし、蓄電装置による充電または放電を禁止状態から許可状態へ切り替えるときの検出値を第２の設定値とすると、第１の設定値と前記第２の設定値とは相違する。

Description

鉄道システム
　本発明による実施形態は、鉄道システムに関する。
　近年の鉄道システムでは、省エネルギーのためにハイブリット型車両が導入されている。ハイブリット型車両は、蓄電装置を備え、架線からのエネルギーと蓄電装置からのエネルギーとの両方を利用して走行可能である。このようなハイブリット型車両の蓄電装置は、力行中のアシストのために放電し、あるいは、回生中のエネルギーを吸収し充電する。
特開２０１２－１７５８０３号公報
　ハイブリット型車両の蓄電装置は、通常、走行中に自車両のアシストのために放電し、あるいは、自車両の回生エネルギーを充電する。また、ハイブリット型車両の蓄電装置は、架線を介して他の車両のアシストのために放電したり、あるいは、他の車両の回生エネルギーを回収することも考えられる。
　しかし、従来の鉄道システムでは、ハイブリット型車両は、自車両および他の車両の状態または蓄電装置の状態に応じた適切なタイミングで蓄電装置の充電と放電とを切り替えることが困難であった。
　本実施形態による鉄道システムは、或る電力線に電気的に接続された第１の車両および第２の車両を含む鉄道システムである。第１の車両は、駆動部と、電力線からの電力を得て駆動部を駆動するインバータと、電力線へ電力を供給しあるいは電力線からの電力を蓄積する蓄電装置と、制御部とを備える。制御部は、蓄電装置の電荷蓄積量、第１の車両と第２の車両との間の距離、または、電力線の電圧値のいずれかの検出値に基づいて、蓄電装置の充電または放電の可否を制御する。蓄電装置による充電または放電を許可状態から禁止状態へ切り替えるときの検出値を第１の設定値とし、蓄電装置による充電または放電を禁止状態から許可状態へ切り替えるときの検出値を第２の設定値とすると、第１の設定値と前記第２の設定値とは相違する。
本実施形態による鉄道システム１０の概略的な構成を示す図。 第１の実施形態による蓄電装置５の充放電の可否を示すグラフ。 第２の実施形態による蓄電装置５の充放電の可否を示すグラフ。 第３の実施形態による蓄電装置５の充放電の可否を示すグラフ。 第１の実施形態による蓄電装置５の充放電状態の切替えを示すフロー図。 第１の実施形態による蓄電装置５の充放電状態の切替えを示すフロー図。 第２の実施形態による蓄電装置５の充放電状態の切替えを示すフロー図。 第３の実施形態による蓄電装置５の充放電状態の切替えを示すフロー図。
実施形態
　以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。
　図１は、本実施形態による鉄道システム１０の概略的な構成を示す図である。鉄道システム１０は、第１の車両１Ａおよび第２の車両１Ｂを含む。第１および第２の車両１Ａ、１Ｂは、電力線１１と電力線１２との間に共通に（並列に）接続されている。電力線１１は、例えば、高電圧の架線であり、第１および第２の車両１Ａ、１Ｂのそれぞれのパンタグラフ２Ａ、２Ｂに接触している。電力線１２は、例えば、接地電圧の線路であり、第１および第２の車両１Ａ、１Ｂのそれぞれの車輪８Ａ、８Ｂに接触している。これにより、第１および第２の車両１Ａ、１Ｂは、電力線１１、１２から電力供給を受ける。
　第１の車両１Ａは、パンタグラフ２Ａと、インバータ３Ａと、モータ４Ａと、蓄電装置５と、車輪８Ａと、コントローラ９Ａと、通信部１３Ａと、キャパシタ１４Ａと、フィルタリアクトル１５Ａと、電荷量検出部１６と、電圧検出部１７と、ロータリエンコーダ１８とを備えている。
　上述の通り、パンタグラフ２Ａは電力線１１に接触し、車輪８Ａは電力線１２に接触している。これにより、電力が第１の車両１Ａに供給される。
　インバータ３Ａは、電力線１１、１２から得た直流電力を交流電力へ変換してモータ４Ａへ供給する。駆動部としてのモータ４Ａは、インバータ３Ａからの交流電力によって駆動される。モータ４Ａは、車輪８Ａを回転させる。
　蓄電装置５は、蓄電素子６と、ＤＣ－ＤＣコンバータ７とを備えており、インバータ３Ａの直流電力の入力側に接続されている。ＤＣ－ＤＣコンバータ７は、蓄電素子６の充電時に、電力線１１、１２またはインバータ３Ａからの直流電力を蓄電素子６へ蓄積する。また、ＤＣ－ＤＣコンバータ７は、蓄電素子６の放電時に、蓄電素子６の電力を電力線１１、１２またはインバータ３Ａへ供給する。蓄電素子６は、特に限定しないが、例えば、二次電池または大容量コンデンサ等でよい。このように、蓄電装置５は、電力線１１、１２またはインバータ３Ａへ電力を供給し、あるいは、電力線１１、１２またはインバータ３Ａからの電力を蓄積する。
　コントローラ９Ａは、第１の車両１Ａの各構成要素を制御する。例えば、制御部９Ａは、インバータ３Ａの動作および蓄電装置５の動作を制御する。蓄電装置５の動作制御において、コントローラ９Ａは、蓄電装置５の電荷蓄積量（ＳＯＣ（State Of Charge））、第１の車両１Ａと第２の車両１Ｂとの間の距離、または、電力線１１、１２の電圧値のいずれかの検出値に基づいて、蓄電装置５の充電または放電の可否を制御する。尚、蓄電装置５の制御については後で詳細に説明する。
　通信部１３Ａは、第２の車両１Ｂの通信部１３Ｂと通信可能に接続されており、および／または、地上に設置された基地局２１～２３を介して中央管理部２０と通信可能に接続されている。通信部１３Ａは、第１の車両１Ａの情報を中央管理部２０および／または第２の車両１Ｂへ送信し、あるいは、第２の車両１Ｂの情報を中央管理部２０および／または第２の車両１Ｂから受信することができる。これにより、第１の車両１Ａは、第２の車両１Ｂの位置情報を受信し、自車両１Ａの位置情報と第２の車両１Ｂの位置情報との比較によって自車両１Ａと第２の車両１Ｂとの間の距離（図３に示すＬ）を算出することができる。勿論、第１の車両１Ａは、ＧＰＳ（Global Positioning System）を利用して自車両１Ａと第２の車両１Ｂとの間の距離を得てもよい。
　キャパシタ１４Ａおよびフィルタリアクトル１５Ａは、インバータ３Ａに入力される直流電力を安定化させるためのローパスフィルタとして機能する。
　電荷量検出部１６は、蓄電素子６に蓄積されている電荷量（ＳＯＣ）を検出する。電荷量（ＳＯＣ）の検出は、充電電流または放電電流の積算から算出すればよい。あるいは、蓄電素子６の開回路電圧から算出してもよい。尚、充電電流または放電電流の積算は、コントローラ９Ａが実行してもよい。
　電圧検出部１７は、キャパシタ１４Ａにかかる電圧を検出する。キャパシタ１４Ａにかかる電圧は、電圧線１１と電圧線１２との間にかかる電圧に依存する。従って、電圧検出部１７またはコントローラ９Ａは、キャパシタ１４Ａにかかる電圧を検出することによって、電圧線１１と電圧線１２との間にかかる電圧を認識することができる。
　ロータリエンコーダ１８Ａは、車輪８Ａの回転を検知して第１の車両１Ａの走行距離を検出する。これにより、第１の車両１Ａは、自車両の位置情報を認識することができ、中央管理部２０を介して、あるいは、直接に第２の車両１Ｂへ第１の車両１Ａの位置情報を送信することができる。
　このように、第１の車両１Ａは、所謂、ハイブリット型車両であり、電力線１１、１２から電力供給を受けて走行し、あるいは、蓄電装置５からの電力のアシストを受けて走行することができる。また、第１の車両１Ａは、電力線１１、１２からの電力を蓄電装置５へ蓄積し、あるいは、制動時の回生電力を蓄電装置５へ蓄積することができる。
　一方、第２の車両１Ｂは、蓄電装置５を有しない通常の車両であり、パンタグラフ２Ｂと、インバータ３Ｂと、モータ４Ｂと、車輪８Ｂと、コントローラ９Ｂと、通信部１３Ｂと、キャパシタ１４Ｂと、フィルタリアクトル１５Ｂとを備えている。パンタグラフ２Ｂ、インバータ３Ｂ、モータ４Ｂ、車輪８Ｂ、コントローラ９Ｂ、通信部１３Ｂ、キャパシタ１４Ｂおよびフィルタリアクトル１５Ｂの各構成および機能は、それぞれ第１の車両１Ａのパンタグラフ２Ａ、インバータ３Ａ、モータ４Ａ、車輪８Ａ、コントローラ９Ａ、通信部１３Ａ、キャパシタ１４Ａおよびフィルタリアクトル１５Ａの構成および機能と同様でよい。ただし、第２の車両は、蓄電装置５を有しない通常の車両であるので、コントローラ９Ｂは、蓄電装置の制御を必要としない。
　以下、具体的な実施形態を説明する。以下の実施形態において、第１の車両１Ａは、走行中であってもよく、停止（待機）状態であってもよい。第２の車両１Ｂは、走行しており、力行中あるいは回生中でよい。
（第１の実施形態）
　図２は、第１の実施形態による蓄電装置５の充放電の可否を示すグラフである。本実施形態では、コントローラ９Ａは、蓄電装置５の電荷蓄積量の検出値ＳＯＣ（以下、単にＳＯＣともいう）に基づいて、蓄電装置５の充電または放電の可否を制御する。縦軸は、充放電の可否を示す。横軸は、蓄電装置５のＳＯＣを示す。
　（ＳＯＣ＞ＳＯＣ１１である場合）
　コントローラ９Ａは、蓄電装置５のＳＯＣが第１の設定値ＳＯＣ１１より大きい場合に、蓄電装置５からの放電を許可しかつ蓄電装置５への充電を禁止する。例えば、第１の設定値ＳＯＣ１は、蓄電装置５の満充電状態（ＳＯＣ＝１００％）の８０％に設定されているものとする。この場合、蓄電装置５の電荷蓄積量が満充電状態の８０％を超えると（ＳＯＣがＳＯＣ１１を超えると）、蓄電装置５は、電力線１１、１２へ電力を放電することができるが、電力線１１、１２からの電力を充電することはできない。即ち、蓄電装置５の電荷蓄積量が満充電に近いときには、コントローラ９Ａは、蓄電装置５への充電を禁止し、蓄電装置５からの放電を許可する。これにより、蓄電装置５が過充電状態になることを抑制しつつ、電力線１１、１２へ電力を供給することができる。蓄電装置５が過充電状態になることを抑制することによって、蓄電装置５の健全性を維持し、尚且つ、蓄電素子６の寿命を長期化することができる。
　第１の車両１Ａの蓄電装置５から電力線１１、１２へ供給された電力は、電力線１１、１２を介して第２の車両１Ｂへ供給される。これにより、第２の車両１Ｂは、第１の車両１Ａの蓄電装置５から電力供給を受けて走行することができる。即ち、第２の車両１Ｂは、ハイブリッド車両ではないが、第１の車両１Ａの蓄電装置５のアシストを受けて走行することができる。
　（ＳＯＣ２２＜ＳＯＣ＜ＳＯＣ１２である場合）
　コントローラ９Ａは、蓄電装置５のＳＯＣが第２の設定値ＳＯＣ１２より小さく且つ第３の設定値ＳＯＣ２２より大きい場合に、蓄電装置５への充電及び蓄電装置５からの放電を許可する。尚、第２の設定値ＳＯＣ１２は、第１の設定値ＳＯＣ１１よりも小さい。例えば、第２の設定値ＳＯＣ１２および第３の設定値ＳＯＣ２２は、それぞれ蓄電装置５の満充電状態（ＳＯＣ＝１００％）の７０％および３０％に設定されているものとする。つまり、蓄電装置５の電荷蓄積量が満充電状態の３０％より大きく、且つ満充電状態の７０％に満たない場合、蓄電装置５は、電力線１１、１２からの電力の充電および電力線１１、１２への電力の放電の可能とする。即ち、蓄電装置５の電荷蓄積量が充放電の両方に適した状態にあるときには、コントローラ９Ａは、蓄電装置５からの放電と蓄電装置５への充電を共に許可する。これは、蓄電装置５への充放電を適宜行っても、過充電状態や過放電状態になり難い状態にあることを考慮したものである。
　第１の車両１Ａの蓄電装置５は、電力線１１、１２を介して、第２の車両１Ｂの制動時における回生電力を回収することができる。これにより、第２の車両１Ｂからの回生電力を無駄にすることなく、第１の車両１Ａの蓄電装置５の充電に利用することができる。即ち、第２の車両１Ｂは、ハイブリッド車両ではないが、第２の車両１Ｂからの回生電力を第１の車両１Ａの蓄電装置５へ充電することができる。さらに、第１の車両１Ａの蓄電装置５から電力線１１、１２へ供給された電力は、電力線１１、１２を介して第２の車両１Ｂへ供給される。これにより、第２の車両１Ｂは、第１の車両１Ａの蓄電装置５から電力供給を受けて走行することができる。
　（ＳＯＣ＜ＳＯＣ２１である場合）
　逆に、コントローラ９Ａは、蓄電装置５のＳＯＣが第４の設定値ＳＯＣ２１より小さい場合に、蓄電装置５への充電を許可しかつ蓄電装置５からの放電を禁止する。尚、第４の設定値ＳＯＣ２１は、第３の設定値ＳＯＣ２２よりも小さい。例えば、第４の設定値ＳＯＣ２１は、蓄電装置５の満充電状態（ＳＯＣ＝１００％）の２０％に設定されているものとする。この場合、蓄電装置５の電荷蓄積量が満充電状態の２０％を下回ると（ＳＯＣがＳＯＣ２１を下回ると）、蓄電装置５は、電力線１１、１２からの電力を充電することができるが、電力線１１、１２へ電力を放電することはできない。即ち、蓄電装置５の電荷蓄積量が少ないときには、コントローラ９Ａは、蓄電装置５からの放電を禁止し、蓄電装置５への充電を許可する。これにより、蓄電装置５が過放電状態になることを抑制しつつ、電力線１１、１２からの電力を回収（吸収）することができる。蓄電装置５が過放電状態になることを抑制することによって、第１の車両１Ａが起動不能になることを抑制することができ、尚且つ、蓄電素子６の寿命を長期化することができる。
　第１の車両１Ａの蓄電装置５は、電力線１１、１２を介して、第２の車両１Ｂの制動時における回生電力を回収することができる。これにより、第２の車両１Ｂからの回生電力を無駄にすることなく、第１の車両１Ａの蓄電装置５の充電に利用することができる。即ち、第２の車両１Ｂは、ハイブリッド車両ではないが、第２の車両１Ｂからの回生電力を第１の車両１Ａの蓄電装置５へ充電することができる。
　（ＳＯＣ１２≦ＳＯＣ≦ＳＯＣ１１またはＳＯＣ２１≦ＳＯＣ≦ＳＯＣ２２である場合）
　蓄電装置５のＳＯＣが第２の設定値ＳＯＣ１２以上かつ第１の設定値ＳＯＣ１１以下である場合、またはＳＯＣが第４の設定値ＳＯＣ２１以上かつ第３の設定値ＳＯＣ２２以下である場合、コントローラ９Ａは、蓄電装置５の充電と放電の可否状態を切り替えずに維持する。即ち、蓄電装置５のＳＯＣが第２の設定値ＳＯＣ１２と第１の設定値ＳＯＣ１１との間にある場合、コントローラ９Ａは、蓄電装置５の充放電が可能な状態または放電のみ可能な状態の履歴を維持する。一方、蓄電装置５のＳＯＣが第４の設定値ＳＯＣ２１と第３の設定値ＳＯＣ２２との間にある場合、コントローラ９Ａは、蓄電装置５の充放電が可能な状態または充電のみ可能な状態の履歴を維持する。
　（充放電状態の切替え）
　図５及び図６は、第１の実施形態による蓄電装置５の充放電状態の切替えを示すフロー図である。図２、図５並びに図６を参照して、蓄電装置５の充放電状態の切替えについて説明する。
　例えば、図５が示すように、当初、蓄電装置５のＳＯＣが第４の設定値ＳＯＣ２１より小さい場合、コントローラ９Ａは、蓄電装置５への充電を許可し、かつ、蓄電装置５からの放電を禁止とする（Ｓ１０）。その後、蓄電装置５のＳＯＣが上昇して第４の設定値ＳＯＣ２１を超えても、コントローラ９Ａは、蓄電装置５への充電を許可し、かつ、蓄電装置５からの放電を禁止したままとする（Ｓ２０のＮＯ）。
　そして、蓄電装置５のＳＯＣがさらに上昇して第３の設定値ＳＯＣ２２を超えたときに（Ｓ２０のＹＥＳ）、図２に示すように、コントローラ９Ａは、蓄電装置５への充電および放電を共に許可する（Ｓ３０）。
　一方、蓄電装置５のＳＯＣが第３の設定値ＳＯＣ２２より大きい状態から低下して第３の設定値ＳＯＣ２２を下回っても、コントローラ９Ａは、蓄電装置５への充電および放電を共に許可した状態を維持する（Ｓ４０のＮＯ）。
　その後、蓄電装置５のＳＯＣがさらに低下して第４の設定値ＳＯＣ２１を下回ったときに（Ｓ４０のＹＥＳ）、図２に示すように、コントローラ９Ａは、蓄電装置５への充電を許可し、かつ、蓄電装置５からの放電を禁止する（Ｓ５０）。ステップＳ５０は、上記ステップＳ１０と同じ状態である。従って、その後、コントローラ９Ａは、継続して蓄電装置５の制御を実行する。
　次に、図６が示すように、当初、蓄電装置５のＳＯＣが第３の設定値ＳＯＣ２２より大きく且つ第２の設定値ＳＯＣ１２より小さい場合、コントローラ９Ａは、蓄電装置５への充電および蓄電装置５からの放電を共に許可する（Ｓ１１）。その後、蓄電装置５のＳＯＣが上昇して第２の設定値ＳＯＣ１２を超えても、コントローラ９Ａは、蓄電装置５への充放電を共に許可した状態を維持する（Ｓ２１のＮＯ）。
　そして、蓄電装置５のＳＯＣがさらに上昇して第１の設定値ＳＯＣ１１を超えたときに（Ｓ２１のＹＥＳ）、図２に示すように、コントローラ９Ａは、蓄電装置５からの放電を許可し、蓄電装置５への充電を禁止する（Ｓ３１）。
　一方、蓄電装置５のＳＯＣが第１の設定値ＳＯＣ１１より大きい状態から低下して第１の設定値ＳＯＣ１１を下回っても、コントローラ９Ａは、蓄電装置５からの放電を許可し且つ蓄電装置５への充電を禁止した状態を維持する（Ｓ４１のＮＯ）。
　その後、蓄電装置５のＳＯＣがさらに低下して第２の設定値ＳＯＣ１２を下回ったときに（Ｓ４１のＹＥＳ）、図２に示すように、コントローラ９Ａは、蓄電装置５への充電と放電を共に許可する（Ｓ５１）。ステップＳ５１は、上記ステップＳ１１と同じ状態である。従って、その後、コントローラ９Ａは、継続して蓄電装置５の制御を実行する。
　このように、第１の設定値ＳＯＣ１１と第２の設定値ＳＯＣ１２、第３の設定値ＳＯＣ２２と第４の設定値ＳＯＣ２１とは、それぞれ互いに相違しており、蓄電装置５の充放電の可否状態とＳＯＣとの関係はヒステリシスを有する。これにより、ＳＯＣが第１の設定値ＳＯＣ１１と第２の設定値ＳＯＣ１２との間にある場合に、蓄電装置５の充放電の可否状態が不安定になることを抑制することができる。ＳＯＣが第３の設定値ＳＯＣ２２と第４の設定値ＳＯＣ２１との間にある場合に、蓄電装置５の充放電の可否状態が不安定になることを抑制することができる。
　例えば、もし、第１の設定値ＳＯＣ１１と第２の設定値ＳＯＣ１２とが等しい値に設定された場合、蓄電装置５のＳＯＣが、ＳＯＣ１１およびＳＯＣ１２の近傍において上下すると、蓄電装置５の充放電の可否状態が頻繁に切り替わる。このため、蓄電装置５の充放電の可否状態が非常に不安定になる。また、もし、第３の設定値ＳＯＣ３３と第４の設定値ＳＯＣ２１とが等しい値に設定された場合、蓄電装置５のＳＯＣが、ＳＯＣ２２およびＳＯＣ２１の近傍において上下すると、蓄電装置５の充放電の可否状態が頻繁に切り替わる。このため、蓄電装置５の充放電の可否状態が非常に不安定になる。
　これに対し、第１の実施形態のように、蓄電装置５の充放電の可否状態とＳＯＣとの関係がヒステリシスを有することによって、蓄電装置５のＳＯＣが第２の設定値ＳＯＣ１２と第１の設定値ＳＯＣ１１との間あるいは第３の設定値ＳＯＣ２２と第４の設定値ＳＯＣ２１との間にある場合、コントローラ９Ａは、蓄電装置５の充放電の可否状態の履歴を維持する。これにより、蓄電装置５の充放電の可否状態は頻繁に切り替わることなく、安定化する。
（第２の実施形態）
　図３は、第２の実施形態による蓄電装置５の充放電の可否を示すグラフである。第２の実施形態では、コントローラ９Ａは、第１の車両１Ａと第２の車両１Ｂとの間の距離の検出値Ｌ（以下、単に、距離Ｌともいう）に基づいて、蓄電装置５の充電または放電の可否を制御する。縦軸は、充放電の可否を示す。横軸は、距離Ｌを示す。
　（Ｌ＞Ｌ１である場合）
　コントローラ９Ａは、距離Ｌが第１の設定値Ｌ１より大きい場合に、蓄電装置５による充電および放電を禁止する。第１の車両１Ａが第２の車両１Ｂへ電力を供給し、あるいは、第２の車両１Ｂから電力を回収する場合、第１の車両１Ａと第２の車両１Ｂとの間の電力の受け渡しは、電力線１１、１２を介して行われる。よって、第１の車両１Ａと第２の車両１Ｂとの間の距離Ｌが大きい場合、電力線１１、１２の抵抗による電力損失が大きくなる。そこで、コントローラ９Ａは、距離Ｌが第１の設定値Ｌ１より大きい場合には、蓄電装置５による充電および放電を禁止する。この場合、第１の車両１Ａと第２の車両１Ｂとは、それぞれ独立に走行し、あるいは、待機すればよい。尚、第１の設定値Ｌ１は、電力線１１、１２の抵抗、電圧等の様々な条件を考慮して決定すればよい。
　（Ｌ＜Ｌ２である場合）
　逆に、コントローラ９Ａは、距離Ｌが第２の設定値Ｌ２より小さい場合に、蓄電装置５による充電および放電を許可する。尚、第２の設定値Ｌ２は、第１の設定値Ｌ１よりも小さい。第１の車両１Ａと第２の車両１Ｂとの間の距離Ｌが小さい場合、電力線１１、１２の抵抗による電力損失が小さい。従って、コントローラ９Ａは、距離Ｌが第２の設定値Ｌ２より小さい場合には、蓄電装置５による充電および放電を許可する。
　この場合、第１の車両１Ａの蓄電装置５は、電力線１１、１２を介して第２の車両１Ｂへ電力を供給することができる。これにより、第２の車両１Ｂは、第１の車両１Ａの蓄電装置５から電力供給を受けて走行することができる。また、第１の車両１Ａの蓄電装置５は、電力線１１、１２を介して、第２の車両１Ｂの回生電力を回収することができる。これにより、第２の車両１Ｂをからの回生電力を無駄にすることなく、第１の車両１Ａの蓄電装置５の充電に利用することができる。即ち、第２の車両１Ｂは、ハイブリッド車両ではないが、第１の車両１Ａの蓄電装置５のアシストを受けたり、あるいは、蓄電装置５へ回生電力を充電することができる。
　尚、第２の設定値Ｌ２も、電力線１１、１２の抵抗、電圧等の様々な条件を考慮して決定すればよい。
　（Ｌ２≦Ｌ≦Ｌ１である場合）
　距離Ｌが第２の設定値Ｌ２以上かつ第１の設定値Ｌ１以下である場合、コントローラ９Ａは、蓄電装置５の充電または放電の可否状態を切り替えずに維持する。即ち、距離Ｌが第２の設定値Ｌ２と第１の設定値Ｌ１との間にある場合、コントローラ９Ａは、蓄電装置５の充電または放電の可否状態の履歴を維持する。
　（充放電状態の切替え）
　図７は、第２の実施形態による蓄電装置５の充放電状態の切替えを示すフロー図である。図３および図７を参照して、蓄電装置５の充放電状態の切替えについて説明する。
　例えば、当初、距離Ｌが第２の設定値Ｌ２より小さい場合、コントローラ９Ａは、蓄電装置５への充電および蓄電装置５からの放電を許可する（Ｓ１２）。この場合、第１の車両１Ａと第２の車両１Ｂとが離れて、距離Ｌが第２の設定値Ｌ２を超えても、コントローラ９Ａは、蓄電装置５の充電または放電の可否状態を切り替えず、蓄電装置５への充電および蓄電装置５からの放電を許可したままとする（Ｓ２２のＮＯ）。
　そして、距離Ｌがさらに増大し第１の設定値Ｌ１を超えたときに（Ｓ２２のＹＥＳ）、図３に示すように、コントローラ９Ａは、蓄電装置５の充電または放電の可否状態を切り替える。即ち、コントローラ９Ａは、蓄電装置５への充電および蓄電装置５からの放電を禁止する（Ｓ３２）。
　一方、距離Ｌが第１の設定値Ｌ１より大きい場合、コントローラ９Ａは、蓄電装置５への充電および蓄電装置５からの放電を禁止する。この場合、第１の車両１Ａと第２の車両１Ｂとが近づいて距離Ｌが低下し、第１の設定値Ｌ１を下回っても、コントローラ９Ａは、蓄電装置５の充電または放電の可否状態を切り替えず、蓄電装置５への充電および蓄電装置５からの放電を禁止したままとする（Ｓ４２のＮＯ）。
　そして、距離Ｌがさらに低下して第２の設定値Ｌ２を下回ったときに（Ｓ４２のＹＥＳ）、図３に示すように、コントローラ９Ａは、蓄電装置５の充電または放電の可否状態を切り替える。即ち、コントローラ９Ａは、蓄電装置５への充電および蓄電装置５からの放電を許可する（Ｓ５２）。ステップＳ５２は、上記ステップＳ１２と同じ状態である。従って、その後、コントローラ９Ａは、継続して蓄電装置５の制御を実行する。
　このように、第１の設定値Ｌ１と第２の設定値Ｌ２とは互いに相違しており、蓄電装置５の充放電の可否状態と距離Ｌとの関係はヒステリシスを有する。これにより、距離Ｌが第１の設定値Ｌ１と第２の設定値Ｌ２との間にある場合に、蓄電装置５の充放電の可否状態が不安定になることを抑制することができる。
　例えば、もし、第１の設定値Ｌ１と第２の設定値Ｌ２とが等しい値に設定された場合、距離Ｌが、Ｌ１およびＬ２の近傍において上下すると、蓄電装置５の充放電の可否状態が頻繁に切り替わる。このため、蓄電装置５の充放電の可否状態が非常に不安定になる。
　これに対し、第２の実施形態のように、蓄電装置５の充放電の可否状態と距離Ｌとの関係がヒステリシスを有することによって、距離Ｌが第２の設定値Ｌ２と第１の設定値Ｌ１との間にある場合、コントローラ９Ａは、蓄電装置５の充電または放電の可否状態の履歴を維持する。これにより、蓄電装置５の充放電の可否状態は頻繁に切り替わることなく、安定化する。
　また、第２の実施形態によれば、第１の車両１Ａと第２の車両１Ｂとの距離Ｌが近い場合に、コントローラ９Ａは、蓄電装置５の充電または放電を許可し、第１の車両１Ａと第２の車両１Ｂとの距離Ｌが遠い場合に、コントローラ９Ａは、蓄電装置５の充電または放電を禁止する。これにより、第１の車両１Ａは、蓄電装置５の電力を効率良く第２の車両１Ｂへ供給することができ、尚且つ、第２の車両１Ｂからの電力を効率良く蓄電装置５へ回収することができる。
（第３の実施形態）
　図４は、第３の実施形態による蓄電装置５の充放電の可否を示すグラフである。第３の実施形態では、コントローラ９Ａは、電力線１１（または１２）の電圧値の検出値Ｅ（以下、単に、電圧値Ｅともいう）に基づいて、蓄電装置５の充電または放電の可否を制御する。縦軸は、充放電の可否を示す。横軸は、電圧値Ｅを示す。尚、電圧値Ｅは、電力線１１、１２の電圧差の検出値と言ってもよい。
　（Ｅ＞Ｅ１である場合）
　コントローラ９Ａは、電圧値Ｅが第１の設定値Ｅ１より大きい場合に、蓄電装置５への充電を許可しかつ蓄電装置５からの放電を禁止する。電圧値Ｅが高いことは、第２の車両１Ｂが第１の車両１Ａの付近で電力を回生していることを意味する。即ち、コントローラ９Ａは、電圧Ｅが第１の設定値Ｅ１より高いことによって、第１の車両１Ａと第２の車両１Ｂとの距離が近いこと、並びに、第２の車両１Ｂが電力を回生していることを判断できる。従って、この場合、コントローラ９Ａは、蓄電装置５による充電を許可しかつ放電を禁止する。
　これにより、第２の車両１Ｂからの回生電力を無駄にすることなく、第１の車両１Ａの蓄電装置５の充電に利用することができる。即ち、第２の車両１Ｂは、ハイブリッド車両ではないが、第１の車両１Ａの蓄電装置５へ回生電力を充電することができる。また、電力線１１の電圧が過剰に高くなることを抑制することができる。尚、第１の設定値Ｅ１は、電力線１１、１２の抵抗、電圧等の様々な条件を考慮して決定すればよい。
　（Ｅ＜Ｅ２である場合）
　逆に、コントローラ９Ａは、電圧値Ｅが第２の設定値Ｅ２より小さい場合に、蓄電装置５からの放電を許可しかつ蓄電装置５への充電を禁止する。尚、第２の設定値Ｅ２は、第１の設定値Ｅ１よりも小さい。電圧値Ｅが低いことは、第２の車両１Ｂが第１の車両１Ａの付近で走行しており力行中であることを意味する。即ち、コントローラ９Ａは、電圧値Ｅが第２の設定値Ｅ２より低いことによって、第１の車両１Ａと第２の車両１Ｂとの距離が近いこと、並びに、第２の車両１Ｂが力行中であることを判断できる。従って、この場合、コントローラ９Ａは、蓄電装置５による放電を許可しかつ充電を禁止する。
　これにより、第２の車両１Ｂは、第１の車両１Ａの蓄電装置５から電力供給を受けて走行することができる。即ち、第２の車両１Ｂは、ハイブリッド車両ではないが、第１の車両１Ａの蓄電装置５のアシストを受けて走行することができる。また、電力線１１の電圧が過剰に低くなることを抑制することができる。尚、第２の設定値Ｅ２も、電力線１１、１２の抵抗、電圧等の様々な条件を考慮して決定すればよい。
　（Ｅ２≦Ｅ≦Ｅ１である場合）
　電圧値Ｅが第２の設定値Ｅ２以上かつ第１の設定値Ｅ１以下である場合、コントローラ９Ａは、蓄電装置５の充電または放電の可否状態を切り替えずに維持する。即ち、電圧値Ｅが第２の設定値Ｅ２と第１の設定値Ｅ１との間にある場合、コントローラ９Ａは、蓄電装置５の充電または放電の可否状態の履歴を維持する。
　（充放電状態の切替え）
　図８は、第３の実施形態による蓄電装置５の充放電状態の切替えを示すフロー図である。図４および図８を参照して、蓄電装置５の充放電状態の切替えについて説明する。
　例えば、当初、電圧値Ｅが第２の設定値Ｅ２より小さい場合、コントローラ９Ａは、蓄電装置５からの放電を許可し、かつ、蓄電装置５への充電を禁止とする（Ｓ１３）。この場合、電圧値Ｅが上昇して第２の設定値Ｅ２を超えても、コントローラ９Ａは、蓄電装置５の充電または放電の可否状態を切り替えず、蓄電装置５からの放電を許可し、かつ、蓄電装置５への充電を禁止したままとする（Ｓ２３のＮＯ）。
　そして、電圧値Ｅがさらに上昇して第１の設定値Ｅ１を超えたときに（Ｓ２３のＹＥＳ）、図４に示すように、コントローラ９Ａは、蓄電装置５の充電または放電の可否状態を切り替える。即ち、コントローラ９Ａは、蓄電装置５への充電を許可し、かつ、蓄電装置５からの放電を禁止する（Ｓ３３）。
　一方、電圧値Ｅが第１の設定値Ｅ１より大きい場合、コントローラ９Ａは、蓄電装置５への充電を許可し、かつ、蓄電装置５からの放電を禁止とする。この場合、電圧値Ｅが低下して第１の設定値Ｅ１を下回っても、コントローラ９Ａは、蓄電装置５の充電または放電の可否状態を切り替えず、蓄電装置５への充電を許可し、かつ、蓄電装置５からの放電を禁止したままとする（Ｓ４３のＮＯ）。
　そして、電圧値Ｅがさらに低下して第２の設定値Ｅ２を下回ったときに（Ｓ４３のＹＥＳ）、図４に示すように、コントローラ９Ａは、蓄電装置５の充電または放電の可否状態を切り替える。即ち、コントローラ９Ａは、蓄電装置５からの放電を許可し、かつ、蓄電装置５への充電を禁止する（Ｓ５３）。ステップＳ５３は、上記ステップＳ１３と同じ状態である。従って、その後、コントローラ９Ａは、継続して蓄電装置５の制御を実行する。
　このように、第１の設定値Ｅ１と第２の設定値Ｅ２とは互いに相違しており、蓄電装置５の充放電の可否状態と電圧値Ｅとの関係はヒステリシスを有する。これにより、電圧値Ｅが第１の設定値Ｅ１と第２の設定値Ｅ２との間にある場合に、蓄電装置５の充放電の可否状態が不安定になることを抑制することができる。
　例えば、もし、第１の設定値Ｅ１と第２の設定値Ｅ２とが等しい値に設定された場合、電圧Ｅが、Ｅ１およびＥ２の近傍において上下すると、蓄電装置５の充放電の可否状態が頻繁に切り替わる。このため、蓄電装置５の充放電の可否状態が非常に不安定になる。
　これに対し、第３の実施形態のように、蓄電装置５の充放電の可否状態と電圧Ｅとの関係がヒステリシスを有することによって、電圧Ｅが第２の設定値Ｅ２と第１の設定値Ｅ１との間にある場合、コントローラ９Ａは、蓄電装置５の充電または放電の可否状態の履歴を維持する。これにより、蓄電装置５の充放電の可否状態は頻繁に切り替わることなく、安定化する。
　また、第３の実施形態によれば、第１の車両１Ａと第２の車両１Ｂとの距離が近い場合に、コントローラ９Ａは、蓄電装置５の充電または放電を許可し、第１の車両１Ａと第２の車両１Ｂとの距離が遠い場合に、コントローラ９Ａは、蓄電装置５の充電および放電を禁止する。
　さらに、第３の実施形態は、電力線１１、１２の電圧差が過剰に大きくなったり、あるいは、過剰に小さくなることを抑制する。これにより、電力線１１、１２の電圧差が安定する。
　第１～第３の実施形態の少なくとも２つを組み合わせてもよい。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

Claims (8)

  1. 　或る電力線に電気的に接続された第１の車両および第２の車両を含む鉄道システムであって、
    　前記第１の車両は、
    　駆動部と、
    　前記電力線からの電力を得て前記駆動部を駆動するインバータと、
    　前記電力線へ電力を供給し、あるいは、前記電力線からの電力を蓄積する蓄電装置と、
    　前記蓄電装置の電荷蓄積量、前記第１の車両と前記第２の車両との間の距離、または、前記電力線の電圧値のいずれかの検出値に基づいて、前記蓄電装置の充電または放電の可否を制御する制御部とを備え、
    　前記蓄電装置による充電または放電を許可状態から禁止状態へ切り替えるときの前記検出値を第１の設定値とし、前記蓄電装置による充電または放電を禁止状態から許可状態へ切り替えるときの前記検出値を第２の設定値とすると、前記第１の設定値と前記第２の設定値とは相違する、鉄道システム。
  2. 　前記検出値が前記第１の設定値と前記第２の設定値との間にある場合、前記制御部は、前記蓄電装置の充電または放電の可否状態を切り替えることなく維持している、請求項１に記載の鉄道システム。
  3. 　前記検出値と前記蓄電装置の充電または放電の可否との関係は、ヒステリシスを有する、請求項１または請求項２に記載の鉄道システム。
  4. 　前記制御部は、前記蓄電装置の電荷蓄積量の検出値が第１の設定値より大きい場合に、前記蓄電装置による放電を許可しかつ充電を禁止し、
    　前記制御部は、前記蓄電装置の電荷蓄積量の検出値が第２の設定値より小さい場合に、前記蓄電装置による充電を許可しかつ放電を禁止し、
    　前記第１の設定値は前記第２の設定値よりも大きく、
    　前記制御部は、前記蓄電装置の電荷蓄積量の検出値が前記第１の設定値と前記第２の設定値との間にある場合には、前記蓄電装置の充電または放電の可否状態を維持する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の鉄道システム。
  5. 　前記制御部は、前記第１の車両と前記第２の車両との間の距離の検出値が第１の設定値より大きい場合に、前記蓄電装置による充電および放電を禁止し、
    　前記制御部は、前記第１の車両と前記第２の車両との間の距離の検出値が第２の設定値より小さい場合に、前記蓄電装置による充電および放電を許可し、
    　前記第１の設定値は前記第２の設定値よりも大きく、
    　前記制御部は、前記第１の車両と前記第２の車両との間の距離の検出値が前記第１の設定値と前記第２の設定値との間にある場合には、前記蓄電装置の充電または放電の可否状態を維持する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の鉄道システム。
  6. 　前記制御部は、前記電力線の電圧値の検出値が第１の設定値より大きい場合に、前記蓄電装置による充電を許可しかつ放電を禁止し、
    　前記制御部は、前記電力線の電圧値の検出値が第２の設定値より小さい場合に、前記蓄電装置による放電を許可しかつ充電を禁止し、
    　前記第１の設定値は前記第２の設定値よりも大きく、
    　前記制御部は、前記電力線の電圧値の検出値が前記第１の設定値と前記第２の設定値との間にある場合には、前記蓄電装置の充電または放電の可否状態を維持する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の鉄道システム。
  7. 　前記蓄電装置は、前記インバータへ電力を供給し、あるいは、前記インバータからの電力を蓄積する、請求項１に記載の鉄道システム。
  8. 　前記第１の車両は、前記第２の車両または地上に設置された基地局と通信可能な通信部をさらに備え、
    　前記制御部は、該第１の車両の位置情報と前記第２の車両または前記基地局から得た前記第２の車両の位置情報とから前記第１の車両と前記第２の車両との距離を算出する、請求項５に記載の鉄道システム。
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