JP2000341874A - 電気鉄道用充放電装置 - Google Patents

電気鉄道用充放電装置

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JP2000341874A JP11144812A JP14481299A JP2000341874A JP 2000341874 A JP2000341874 A JP 2000341874A JP 11144812 A JP11144812 A JP 11144812A JP 14481299 A JP14481299 A JP 14481299A JP 2000341874 A JP2000341874 A JP 2000341874A
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Hiroshige Deguchi
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電力需要ピーク時に放電し不需要時に充電す
る制御性を有し過電圧を生じない安価な電気鉄道用充放
電装置を得る。 【解決手段】 ２次電池を充電するための充電装置と、
充電装置によって充電されるロードレベリング用２次電
池と、当該２次電池に対する充放電切換スイッチと、を
備え、当該２次電池の定格電圧はき電線の定格電圧より
も高いものとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気鉄道用充放電
装置、特に電力需要ピーク時と不需要時とにタイミング
を合わせて充放電の制御をすることができ、かつき電線
からの過電圧を避けることができる経済的な電気鉄道用
充放電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気鉄道における電力需要は、一日中一
定量を維持しているわけではなく、朝夕の通勤ラッシュ
時に尖鋭的な電力需要のピークがある。また、正午頃の
電力需要は朝夕のピーク時の６０〜８０％程度であり、
また深夜から明け方までの最低の電力需要はピーク時の
１５％程度にまで減少する。
【０００３】発電設備を電力需要のピークに合わせて保
有すると、正午頃や深夜から明け方までの時間は運転を
休止しなければならず、稼働率が大幅に低下する。この
ため、充放電が可能な２次電池を用いて電力不需要時の
電力を充電し、電力需要ピーク時にこれを放電する、い
わゆる電力の負荷平準化（ロードレベリング）を行うこ
とは、エネルギの有効利用という観点から大きな意義を
有する。たとえば、明治末から昭和初期にかけて、電力
供給の不足が慢性的に生じ、バッテリポストと呼ばれる
蓄電池（２次電池）が直接き電線に連係され、ロードレ
ベリングに役だてられていた。
【０００４】また一定期間内に電力供給が絶対値に不足
する事態を避ける上記のようなロードレベリングの他
に、変電所中間点で生じる電圧降下を防止するという、
電力の質の低下を避けるためにも、２次電池による電力
の補充は有用である。以後の説明において、電圧降下防
止のような電力の質の低下を防止することも「ロードレ
ベリング」のなかに含めることとする。
【０００５】一方、近年、パワーエレクトロニクスの分
野で、損失をほとんど生じることなく交流直流変換が可
能なインバータやコンバータを構成する半導体装置が出
現している。このため、一般的な充放電装置であれば、
上記のインバータを用いて一般の交流電力系統配線から
鉛蓄電池（２次電池）に大電力の直流電力を充電し、ま
た放電することが可能となっている。また、直流電力の
電圧変換が可能な直流チョッパについても、上記のイン
バータと同様に損失をほとんど生じることなく電圧制御
が可能な半導体装置が利用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図７は電気鉄道への電
力供給系統を示す図である。図７を参照して、電力供給
系統は、交流送配電線３６と、その交流電圧を１２００
Ｖ程度に降圧する変圧器１５と、ダイオードにより構成
される整流器１５と、上記により整流された電圧１５０
０Ｖ程度の直流電力が供給されているき電線３２と、を
備える。電車３７はき電線３２からパンタグラフ３９を
介して電車に搭載した直流機３８に直流電力を受け、軌
道３４の上を駆動される。図７において、例えば、Ａ部
に２次電池を設置するとき、インバータまたはコンバー
タを介して一般の電力供給系統からその２次電池に電力
をとり入れる。
【０００７】図８は従来の電気鉄道用充放電装置の構成
を示す図である。図８に示す従来の装置のうちマークＪ
の装置は一般の交流の電力供給系統から上記インバータ
を介して２次電池に充電する構成を示す図である。イン
バータは高価なので、たとえ２次電池を安価にしても、
充放電装置の中でインバータの費用の占める割合が増し
て、やはり高価なものとなる。このマークＪの装置の場
合には、さらに系統連系ガイドラインに準じた保護リレ
ーの設置も必要となり、費用がさらに嵩む。
【０００８】また、図８のマークＫの装置は、２次電池
である上記バッテリポストをき電線に直接接続する構成
を示す図である。このマークＫの装置は、図７のＢ部に
２次電池を設置して用いられる。この構成の装置は、明
治末から昭和初期に用いられたバッテリポストに相当す
る。このような構成においては、バッテリポストが充電
されるか、または放電されるかは、き電線電圧と、電池
の起電力と、電池の内部抵抗との関係で決まるので、電
力需要のピークを狙って電池を放電させるような制御を
行い難い。このマークＫの装置では、充電時に電池の直
列積層数を少なくして充電するとき、電車の回生運転に
よりき電線電圧が上昇し、２次電池に過電圧が生じ２次
電池の劣化が生じる場合がある。
【０００９】
【表１】
【００１０】表１に図８に示した従来の装置の特徴を示
す。図８に示されるように、制御性、制御器コストおよ
び過電圧対策のすべてにおいて良好な特性を示す電気鉄
道用充放電装置は今のところ存在しない。
【００１１】そこで、本発明の目的は、ロードレベリン
グのタイミングに合わせて充放電を行う制御性を有し、
き電線から２次電池に対する過電圧を生じない経済的な
電気鉄道用充放電装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の電気鉄道用充放
電装置は第１の局面においては、２次電池を充電するた
めの充電装置と、前記充電装置によって充電され、き電
線を介して放電し車両に直流電力を供給する２次電池
と、その２次電池に対する充電と放電との切換スイッチ
と、を備え、当該２次電池の定格電圧は、き電線の定格
電圧よりも高いものとする。
【００１３】上記のように充電器を別に備え、これによ
ってロードレベリング等のための２次電池を充電するこ
とにより、２次電池の電圧等の設定の融通性が増し、き
わめて経済性に優れた電気鉄道用充放電装置の製造およ
び運転がしやすくなる。すなわち、電力需要のピーク時
間は１時間程度であるのに対して、不需要時間は深夜か
ら明け方の６時間にも及ぶため、充電器の容量を小さく
して長時間かけて上記の２次電池の充電するようにでき
る。また、充電器の定格電圧をき電線の定格電圧よりも
当然のこととして高く設定するので、当該２次電池の定
格電圧もき電線電圧より高くできる。したがって、たと
え電車の回生運転によりき電線の電圧が上昇しても当該
２次電池からの放電が不可能になることはほとんどな
い。制御性については、半導体装置スイッチや機械式ス
イッチ等の切換スイッチにより、電力需要ピーク時に放
電状態に、また電力不需要時に充電状態に容易に切り換
えることができる。
【００１４】なお、上記の２次電池は２次電池であれば
どのような電池であってもよく、再生型燃料電池（活物
質流通型電池）は望ましく、レドックスフロー型２次電
池、燃料電池等を特に望ましい２次電池として用いるこ
とができる。以後の説明においても、２次電池について
同様とする。
【００１５】上記の第１の局面の電気鉄道用充放電装置
においては、２次電池の定格電圧が、き電線の定格電圧
よりも５００Ｖ以下程度だけ高いことが望ましい。
【００１６】この結果、２次電池からき電線への放電を
スムースに行い、かつ電車の回生運転等の変動要因によ
りき電線の電圧が上昇しても２次電池に過電圧がかかり
２次電池が損傷を受ける事態はほとんどない。
【００１７】上記の電気鉄道用充放電装置においては、
充電装置は交流電力を用いて２次電池を充電する整流器
であることが望ましい。
【００１８】この結果、２次電池の定格電圧をき電線の
定格電圧よりも常に２００〜３００Ｖ高く設定してお
き、充電器のほうは交流電源を用い変圧器により２次電
池の定格電圧よりも数百Ｖ高いピーク電圧とすれば、過
電圧を防止したうえで経済的に電気鉄道用充放電装置を
構成することができる。
【００１９】本発明の電気鉄道用充放電装置は、第２の
局面においては、充放電可能な２次電池群と、その２次
電池群に対する充電と放電とを切り換える切換制御装置
と、を備え、その切換制御装置は、２次電池群の充電時
に、その充電をするための電力供給端の電圧を充電状態
における２次電池群の充電定格電圧よりも高くなるよう
にし、かつ、２次電池群の放電時に、その放電状態にお
ける２次電池群の放電定格電圧をき電線の定格電圧より
も高くする。
【００２０】上記の構成により、２次電池群に過電圧を
生じずに電力需要ピーク時に放電を、また不需要時に充
電を行わせることができる。切換制御装置は機械式スイ
ッチ（タップ等）、直流チョッパ等を用いることができ
るので、インバータを用いる場合ほど装置は高価となら
ない。
【００２１】上記の第２の局面における電気鉄道用充放
電装置においては、切換制御装置が、２次電池群の充電
時に、その充電をするための電力供給端の電圧を充電状
態における２次電池群の充電定格電圧よりも５００Ｖ以
下程度だけ高くなるようにし、かつ、２次電池群の放電
時に、その放電状態における２次電池群の放電定格電圧
をき電線の定格電圧よりも５００Ｖ以下程度だけ高くす
ることが望ましい。
【００２２】この結果、２次電池群の充電時には外部の
電力供給端から効率的に充電がなされ、また、放電時に
はき電線の電圧変動があっても通常の電圧変動の範囲内
であれば、問題なく放電してロードレベリングに役立つ
ことができる。
【００２３】また、上記の第２の局面における電気鉄道
用充放電装置においては、切換制御装置は、２次電池群
の、充電状態に対応する第１の配列状態と、放電状態に
対応する第２の配列状態と、を切換えるための切換スイ
ッチであり、第１の配列状態における２次電池群の端子
間の定格電圧は、第２の配列状態における２次電池群の
端子間の定格電圧より低いことが望ましい。
【００２４】上記の２次電池の配列状態とは、直並列の
配列状態をさし、第１の配列状態の直列積層数を第２の
配列状態の直列積層数よりも小さくすることにより、上
記の配列を実現できる。この結果、充電時に充電されや
すく、放電時に過電圧を２次電池群に生じにくくするこ
とができる。制御性についても、半導体装置スイッチや
機械式スイッチ等の安価な切換スイッチによりタイミン
グを合わせたロードレベリングが可能である。
【００２５】上記の第２の局面における電気鉄道用充放
電装置においては、切換制御装置は、充電状態におい
て、放電状態における２次電池群の全てを用いず、放電
状態における直列積層数よりも小さい直列積層数とする
ものが望ましい。
【００２６】上記の構成では、２次電池列の放電側の端
の２次電池は、充電時には関与しないが放電時には放電
に加わる。このような２次電池群は、部分的に小さい割
合でき電線から充電を受け、大部分は本来の充電機構に
より充電される場合に有効である。上記の構成により、
タップ等の切換制御装置を用いることにより、充電時に
はき電線から過電圧を生じることなく充電を受け、放電
時には十分高い電圧にてき電線に放電をすることができ
る。
【００２７】上記の第２の局面における電気鉄道用充放
電装置においては、２次電池群の充電状態に対応する第
１の配列に対して直列に、充電時にのみ電気抵抗をさら
に備えるものが望ましい。
【００２８】上記により、２次電池群に直接にかかる電
圧は、上記の電気抵抗を流れる電流の電気抵抗での電圧
降下分だけ低くなる。したがって、２次電池群での過電
圧はさらに生じにくくなる。
【００２９】上記の第２の局面における電気鉄道用充放
電装置においては、切換制御装置が直流チョッパであ
り、２次電池の充電時には直流電力を用いてその電圧を
調整して充電させ、２次電池の放電時にはその電圧を調
整してき電線を介して車両に放電させるものが望まし
い。
【００３０】直流チョッパを用いることにより、２次電
池からの電圧をき電線に放電するのに適した電圧、例え
ば１７００〜１８００Ｖにすることが可能となる。ま
た、充電時の直流電力の供給はき電線からに限定されな
いが、き電線から受ける場合には、き電線において電車
の回生運転に起因する電圧上昇が生じても、２次電池群
に過電圧を生じないようにすることができる。
【００３１】上記の第１および第２の局面における電気
鉄道用充放電装置においては、直流電力によって充電さ
れる場合、き電線を介して車両に直流電力を供給する変
電所からき電線に至る配線部に設置され、変電所から供
給される直流電力によって充電され、き電線を介して車
両に直流電力を放電することが望ましい。
【００３２】上記のように、変電所とき電線との間に設
置されると、車両の直流機を発電モードで運転する際に
生じる回生電力を電気鉄道用充放電装置の充電に用いる
ことができる。この結果、電気鉄道のき電線に送り込ま
れる電力を有効に使用することが可能となる。
【００３３】また、上記の第１および第２の局面におけ
る電気鉄道用充放電装置においては、直流電力によって
充電される場合、き電線に配線して設置され、き電線か
らの直流電力によって充電され、き電線を介して車両に
直流電力を放電することが望ましい。
【００３４】き電線に配線され設置されることにより、
回生電力を電気鉄道用充放電装置の充電に用いることが
できるだけでなく、さらにき電線に発生する電圧低下を
直ちに感知して電気鉄道用充放電装置が放電を行い電圧
低下を防止することができる。この結果、電力の有効活
用をはかったうえで、照明の一時的な停止等を防止して
常に快適な乗り心地を確保することが可能となる。ま
た、不需要時のき電線から充電できるので、配線系統を
必要最小限にすることができ、本電気鉄道用充放電装置
の経済性をさらに高めることが可能となる。
【００３５】上記の第１および第２の局面における電気
鉄道用充放電装置においては、き電線と接続し車両に直
流電力を放電する第２電池と当該き電線との間に介在す
る電気配線は、当該２次電池からの放電は可能である
が、き電線から当該２次電池への電流の流入を阻止する
ものが望ましい。
【００３６】２次電池に地絡等が生じた場合、上記のよ
うにき電線から２次電池への電流の流入が阻止されない
と、数百キロアンペアの大電流が流れて、２次電池のみ
ならず電気部品が損傷を受け、使用できなくなる。上記
のように、き電線から２次電池への電流流入を防止する
と、上記の事態が避けられる。
【００３７】上記の第１および第２の局面における電気
鉄道用充放電装置においては、２次電池が再生型燃料電
池であるものが望ましい。
【００３８】再生型燃料電池には、通常の意味の燃料電
池、レドックスフロー型２次電池等が含まれる。このた
め、コンパクトな施設で大電力のロードレベリングをす
ることができる。繰り返し充放電の寿命も十分長く、高
い実用性を有する。
【００３９】また、上記の第１および第２の局面におけ
る電気鉄道用充放電装置においては、２次電池がレドッ
クスフロー型２次電池であるものが望ましい。
【００４０】２次電池をレドックスフロー型２次電池と
することにより、大電力の供給に適しており、また、耐
久性、経済性等にも優れている。この結果、中小規模の
鉄道のみならず、大規模幹線鉄道のロードレベリングに
も本電気鉄道用充放電装置を効果的に用いることが可能
となる。
【００４１】
【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１に本発明の
実施の形態１における電気鉄道用充放電装置の構成の概
要を示す。同装置は、き電線を介して電気車両駆動装置
に電力を放電するレドックスフロー型２次電池１と、そ
のレドックスフロー型２次電池に充電をするための充電
器３と、充電と放電との切換をするための切換スイッチ
２とを備える。レドックスフロー型２次電池のセルは、
直列積層数が１３００層になるようにセルスタックを配
列した。バナジウム系の電解液を用いる場合、１個のセ
ルの電圧は約１．４Ｖなので、１３００層では約１８２
０Ｖとなる。き電線の電圧変動は電車の回生運転等の影
響により９００〜１８００Ｖにわたるが、上記のセルの
直列配列により、２次電池の定格電圧は常にき電線電圧
よりも高く保たれ、２次電池に過電圧が発生することは
ない。
【００４２】上記充電器３は変電所からき電線に至る直
流部（図７のＢ部）またはき電線部（図７のＣ部）に配
線設置して、これら部位から充電をしてもよいし、交流
電力系統部（図７のＡ部）から制御装置を介して充電し
てもよい。交流電力系統から充電する場合、この充電器
は変圧器と整流器との組み合わせてピーク電圧２０００
Ｖ程度とするのがよい。レドックスフロー型２次電池１
からき電線に放電するときは、切換スイッチ２を切換
え、レドックスフロー型２次電池とき電線とを接続して
レドックスフロー型２次電池から電力を供給する。
【００４３】図１に示す装置により、朝夕の電力需要ピ
ーク時にタイミングを合わせてレドックスフロー型２次
電池１からき電線に放電することができる。また、電力
需要の小さい深夜から明け方にかけて充電器は一定電圧
を維持するのでレドックスフロー型２次電池の充電時に
過電圧が生ずることを避けることができる。さらに、上
記装置を図７のＢ部に取り付けた場合には電車の回生運
転によって生じた電力を同装置の充電に利用することが
できる。また、図７のＣ部に取り付けた場合には回生電
力の利用だけでなく、き電線に生じる電圧低下を感知し
て放電をして電圧低下を防止することが可能となる。上
記の装置はインバータやコンバータ等の高価な制御装置
を用いていないので、安価な装置とすることができる。
【００４４】（実施の形態２）図２に本発明の実施の形
態２における電気鉄道用充放電装置の構成の概要を示
す。（ａ）は同装置の充電状態における構成を示し、ま
た（ｂ）は放電状態における構成を示す。図２（ａ）の
充電状態においては、レドックスフロー型２次電池のセ
ル１の直列積層数は、放電状態の図２（ｂ）よりも少な
くして、端子間の定格電圧を低くしている。さらに、図
２（ａ）の充電状態においては、レドックスフロー型２
次電池のセル配列に対し直列に可変抵抗５が接続され、
セルに加わる電圧が調整される。このため充電時に各セ
ルが過電圧にさらされることは防止され、また放電時に
は電車駆動用直流機に十分高い電圧の電力を供給するこ
とが可能となる。
【００４５】図２（ａ）の配列状態と図２（ｂ）の配列
状態との間の切換は、切換スイッチによって行なう。図
３は図２（ａ）の配列状態と図２（ｂ）の配列状態とを
切換スイッチによって具体的に実現する配線を示す図で
ある。
【００４６】切換スイッチ２１により充電状態と放電状
態とを切換えることができる。なお、本実施の形態にお
いては可変抵抗を加えたが、可変抵抗を加えずに２次電
池の直並列の配列を切り換える装置によっても、上記の
効果を得ることが可能である。上記装置は、図７のＢ部
またはＣ部に取り付けることができ、Ｂ部に取り付けた
場合には回生電力の有効活用をはかることができ、Ｃ部
に取り付けた場合には回生電力の利用のみならずき電線
に生じる電圧低下を防止することができる。
【００４７】上記の装置の構成には高価なインバータや
コンバータといった制御装置を含まないので安価であ
り、かつレドックスフロー型２次電池に過電圧を生ずる
ことがない。
【００４８】（実施の形態３）図４に実施の形態３にお
ける電気鉄道用充放電装置の構成図を示す。同装置は充
電時にき電線から直流電力を受け、放電時にき電線に直
流電力を放電する直流チョッパ（直流電力制御装置）１
７と、２次電池であるレドックスフロー型２次電池１と
を備える。直流チョッパは図７のＢ部またはＣ部に相当
する部位に２次電池を設置する場合に用いることができ
る。直流チョッパは直流電圧をパルス状にして昇圧また
は降圧し、再び直流電圧に変えるので、ロードレベリン
グのタイミングに合わせてき電線に対して、放電または
充電を実行することができる。また、上記のように、電
圧の制御性は非常に高いので、レドックスフロー型２次
電池１に過電圧がかかることを防止することができる。
図７のＢ部に本装置を取り付けた場合には回生電力を利
用でき、また図７のＣ部に取り付けた場合には回生電力
の利用のみならずき電線に発生する電圧低下を防止する
ことが可能となる。直流チョッパはインバータより安価
であるが、直流チョッパの費用が２次電池に比べてやは
り高価であるため、装置全体がやや高価となるきらいが
ある。
【００４９】（実施の形態４）図５に実施の形態４にお
ける電気鉄道用充放電装置の構成図を示す。同装置は放
電と充電を切り換えるための切換スイッチ３３と、充電
時に２次電池にかかる電圧を調整するための可変抵抗３
５と、２次電池であるレドックスフロー型２次電池１、
５１とを備える。２次電池列の放電側の端のレドックス
フロー型２次電池５１は、充電時には関与しないが放電
時には放電に加わる。このような２次電池群は、部分的
に小さい割合でき電線から充電を受け、大部分は本来の
充電機構により充電される場合に有効である。上記の使
い方に適した２次電池の形式としては、特に、レドック
スフロー型２次電池、燃料電池等が有効である。本装置
は、図７のＢ部またはＣ部に取り付けることができ、Ｂ
部での使用では回生電力を有効活用でき、Ｃ部での使用
では回生電力のみならずき電線に発生する電圧低下を防
止することが可能となる。
【００５０】上記の構成により、充電時にはき電線から
過電圧を生じることなく充電を受け、放電時には十分高
い電圧にてき電線に放電をすることができる。
【００５１】
【表２】
【００５２】表２は上記した実施の形態１〜４に示した
装置の特徴を示す一覧表である。表１と表２とを比較し
て、本発明にかかる電気鉄道用充放電装置が、制御性、
制御機器コスト、過電圧対策のいずれの特性をも欠落な
く備えていることが分かる。
【００５３】（実施の形態５）図６に本発明の実施の形
態５における電気鉄道用充放電装置の構成の概要を示
す。同装置はレドックスフロー型２次電池１と、一般交
流電源から昇圧するためのトランス１５と、充放電を切
り換える切換スイッチ２５、２６と、ダイオード２８
と、ＧＴＯ（ターンオフサイリスタ）２９と、コンデン
サと抵抗とダイオードからなる逆流電流を防ぐためのス
ナバ回路３０とを備える。充電状態においてはスイッチ
２５は閉状態とし、スイッチ２６を開状態とする。また
放電状態においては、スイッチ２５は開状態とし、スイ
ッチ２６は閉状態とする。ＧＴＯ２９の代わりにＩＧＢ
Ｔ( Insulated Gate Bipolar Transistor ：絶縁ゲート
バイポーラトランジスタ）を用いてもよい。
【００５４】放電状態において、２次電池群に地絡等の
事故が生じた場合、１００ｋＡを超える大電流が流れ、
２次電池のみならず各種電気部品を損傷させる事態とな
る。このような損傷を避けるには、変電所なみの大きな
容量の直流遮断機を設置する必要があるが、上記の構成
の逆流防止装置を備えることにより、スナバ回路３０、
ＧＴＯ２９、ダイオード２８の働きによりレドックスフ
ロー型２次電池１に、大電流が流れることはない。すな
わち電池内部の事故（直流短絡事故）のために、き電線
より大きな自己電流が流入し、直流遮断器の遮断容量を
大型化する必要性を防止することができる。この結果装
置全体を安価で信頼性高いものにすることが可能とな
る。
【００５５】上記した全ての実施の形態において、２次
電池は２次電池であればどのような電池であってもよ
く、再生型燃料電池（活物質流通型電池）は望ましく、
レドックスフロー型２次電池、燃料電池等を特に望まし
い２次電池として用いることができる。
【００５６】なお、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
意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意
図される。
【００５７】
【発明の効果】本発明により電力需要ピーク時に放電し
電力不需要時に充電することができる制御性と、２次電
池への過電圧を防止した安価な電気鉄道用充放電装置を
得ることが可能となる。また、変電所とき電線の間に取
り付けた場合には回生電力の活用をはかることができ、
さらにき電線に取り付けた場合には回生電力の利用のみ
ならずき電線に発生する電圧低下を防止することが可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における電気鉄道用充放電装置の
概要を示す図である。
【図２】実施の形態２における電気鉄道用充放電装置を
示す図である。（ａ）は充電時の構成を示し、（ｂ）は
放電時の構成を示す図である。
【図３】実施の形態２における充電時の構成と放電時の
構成を切換スイッチによって具体的に実現する構成を示
す図である。
【図４】実施の形態３における電気鉄道用充放電装置の
構成を示す図である。
【図５】実施の形態４における電気鉄道用充放電装置の
構成を示す図である。
【図６】実施の形態５における電気鉄道用充放電装置の
構成を示す図である。
【図７】一般的な電気鉄道用電力系統図である。
【図８】従来の電気鉄道用充放電装置の構成を示す図で
ある。
【符号の説明】
１ ２次電池（レドックスフロー型２次電池） ２ 充放電切換スイッチ ３ 充電器 ５ 可変抵抗 １１、１２、１３、１４ ２次電池群の端子 １５ トランス １６ ダイオード １７ 直流チョッパ ２１ 切換スイッチ ２５、２６ スイッチ ２７ 整流器（サイリスタ） ２８ ダイオード ２９ ＧＴＯ ３０ スナバ回路 ３１ コンデンサ ３２ き電線 ３３ 車両 ３４ 軌道 ３６ 交流電力系統 ３７ 車両 ３８ 直流機 ３９ パンタグラフ ５１ 放電側端２次電池セル Ａ 交流部 Ｂ 直流部（変電所からき電線に至る部位） Ｃ 直流部（き電線の中間点）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｊ 1/00 ３０６ Ｈ０２Ｊ 1/00 ３０６Ｌ 7/00 7/00 Ｐ Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA03 BA05 CC01 DA07 DA18 FA06 GA02 GA07 GB01 GB03 5G065 EA04 GA09 HA16 MA01 5H026 AA10 RR01 5H030 AA03 AA04 AS08 BB01 BB21 FF43 FF44

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ２次電池を充電するための充電装置と、 前記充電装置によって充電され、き電線を介して放電し
    車両に直流電力を供給する２次電池と、 前記２次電池に対する充電と放電との切換スイッチと、
    を備え、 前記２次電池の定格電圧は、前記き電線の定格電圧より
    も高い、電気鉄道用充放電装置。
  2. 【請求項２】 前記２次電池の定格電圧が、前記き電線
    の定格電圧よりも５００Ｖ以下程度だけ高い、請求項１
    に記載の電気鉄道用充放電装置。
  3. 【請求項３】 前記充電装置が、交流電力を用いて前記
    ２次電池を充電する整流器である、請求項１または２に
    記載の電気鉄道用充放電装置。
  4. 【請求項４】 充放電可能な２次電池群と、 前記２次電池群に対する充電と放電とを切り換える切換
    制御装置と、を備え、 前記切換制御装置は、前記２次電池群の充電時に、その
    充電をするための電力供給端の電圧を充電状態における
    前記２次電池群の充電定格電圧よりも高くなるように
    し、かつ、前記２次電池群の放電時に、その放電状態に
    おける前記２次電池群の放電定格電圧をき電線の定格電
    圧よりも高くする、電気鉄道用充放電装置。
  5. 【請求項５】 前記切換制御装置が、前記２次電池群
    の充電時に、その充電をするための電力供給端の電圧を
    充電状態における前記２次電池群の充電定格電圧よりも
    ５００Ｖ以下程度だけ高くなるようにし、かつ、前記２
    次電池群の放電時に、その放電状態における前記２次電
    池群の放電定格電圧をき電線の定格電圧よりも５００Ｖ
    以下程度だけ高くする、請求項４に記載の電気鉄道用充
    放電装置。
  6. 【請求項６】 前記切換制御装置は、前記２次電池群
    の、充電状態に対応する第１の配列状態と、放電状態に
    対応する第２の配列状態と、を切換えるための切換スイ
    ッチであり、 前記第１の配列状態における２次電池群の端子間の定格
    電圧は、前記第２の配列状態における２次電池群の端子
    間の定格電圧より低い、請求項４または５に記載の電気
    鉄道用充放電装置。
  7. 【請求項７】 前記切換制御装置は、充電状態におい
    て、放電状態における２次電池群の全てを用いずに、放
    電状態における直列積層数よりも小さい直列積層数とす
    る、請求項４に記載の電気鉄道用充放電装置。
  8. 【請求項８】 前記２次電池群の充電状態に対応する第
    １の配列に対して直列に、充電時にのみ電気抵抗をさら
    に備える、請求項４〜７のいずれかに記載の電気鉄道用
    充放電装置。
  9. 【請求項９】 前記切換制御装置が直流チョッパであ
    り、前記２次電池の充電時には直流電力を用いてその電
    圧を調整して充電させ、前記２次電池の放電時にはその
    電圧を調整してき電線を介して車両に放電させる、請求
    項４または５に記載の電気鉄道用充放電装置。
  10. 【請求項１０】 前記き電線を介して車両に直流電力を
    供給する変電所から前記き電線に至る配線部に設置さ
    れ、変電所から供給される直流電力によって充電され、
    前記き電線を介して車両に直流電力を放電する、請求項
    １、２、４〜９のいずれかに記載の電気鉄道用充放電装
    置。
  11. 【請求項１１】 前記き電線に配線して設置され、前記
    き電線からの直流電力によって充電され、前記き電線を
    介して車両に直流電力を放電する、請求項１、２、４〜
    ９のいずれかに記載の電気鉄道用充放電装置。
  12. 【請求項１２】 前記き電線と接続し車両に直流電力を
    放電する前記第２電池と当該き電線との間に介在する電
    気配線は、当該２次電池からの放電は可能であるが、き
    電線から当該２次電池への電流の流入を阻止する、請求
    項１〜１１のいずれかに記載の電気鉄道用充放電装置。
  13. 【請求項１３】 前記２次電池が再生型燃料電池であ
    る、請求項１〜１２のいずれかに記載の電気鉄道用充放
    電装置。
  14. 【請求項１４】 前記２次電池がレドックスフロー型２
    次電池である、請求項１〜１２のいずれかに記載の電気
    鉄道用充放電装置。
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