JP5496793B2 - 蓄電式モータ駆動装置および方法 - Google Patents
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Description
この都市交通システムは、路面電車が蓄電池及び地上の架線から集電するパンタグラフを備えており、路面電車の軌道が架線のない区間と架線を設置した区間とを有し、架線を設置した区間でパンタグラフにより架線から集電して路面電車に搭載した蓄電池を充電し、架線のない区間で蓄電池を電源として路面電車の走行を行わせる構成である。
しかしながら、このような二次電池の急速充電には限界があり、また、急速充電は電池の寿命を縮めるので、できれば急速充電ではなく、時間をかけた通常充電を採用することが好ましいが、現状では、運行スケジュールの都合上、長い充電時間を確保することができず、電池寿命を縮める急速充電に頼らざるを得ない状況である。
その結果、本発明の超電導電力供給装置では、停車中に瞬時に電気を蓄えた超電導コイルから、二次電池に対して時間を掛けて充電処理を行うことができ、車両に搭載される二次電池に対して、劣化を発生させない通常充電が可能となる。
本発明の実施例について図1〜図4を参照して説明する。
図1は本発明の一実施例を示す概略構成図であって、同図において符号1で示すものは軌道2上を走行する路面電車(車両)である。
この路面電車1は車体3の下部に超電導コイル10と二次電池11を備えたものである。二次電池11は、リチウムイオン電池等の複数の蓄電池が直列/並列配置されるものであって、各蓄電池に充電した電力によりモータ12を駆動して車両1を走行させる他、該車両1に設置した空調機等の補機も作動させる。また、車両1に搭載されるモータ12は、回生時には発電機として機能し、発生した電気エネルギーを先の二次電池11に供給する回生式モータである。
また、超電導コイル10は数秒という短時間で多量の電力を充電できることを特徴とするものであって、具体的なSMES(Superconducting Magnetic Energy Storage)については後述する。
この給電制御部Cは、外部電力給電線14・15の途中に設けられた接触子17及び電極18からなる給電手段19、外部電力給電線13〜15の分岐部に設けられた外部電力供給回路20、超電導コイル10と二次電池11との間の給電線21に設けられた電力供給回路22、超電導コイル10及び二次電池11とモータ12の間の給電線23・24に設けられたモータ駆動回路25、を有している。
また、前記路面電車1が駅を出発した場合には、接触子17が電極18から離れることになり、これによって外部電源16と、超電導コイル10及び二次電池11との接続状態が遮断される。
また、図1において、符号26で示すものは、モータ12で発生した回生エネルギーを二次電池11に回収するための給電線である。
図2において、(a)は路面電車1の速度を示すグラフ、(b)は超電導コイル10への電力供給状態を示すグラフである。(c)は外部電源16から超電導コイル10への電力入力(in)のON・OFFを示す図であって、給電手段19により実行される。(d)は超電導コイル10から二次電池11への電力出力(out)のON・OFFを示す図であって、電力供給回路22により実行される。(e)は超電導コイル10からモータ12への電力出力(out)のON・OFFを示す図であって、モータ駆動回路25により実行される。
また、(f)は外部電源16から二次電池11への電力入力(in)のON・OFFを示す図であって、給電手段19により実行される。(g)は超電導コイル10から二次電池11への電力入力(in)のON・OFFを示す図であって、電力供給回路22により実行される。(h)は回生式のモータ12から二次電池11への電力入力(in)のON・OFFを示す図であって、給電線26を通じて実行される。(i)は二次電池11からモータ12への電力出力(out)のON・OFFを示す図であって、モータ駆動回路25により実行される。
また、車両走行中の(イ)(オ)の区間においては、二次電池11からモータ12への電力供給が行われることを示す「△」が示されているが、これは超電導コイル10内の貯蔵電力が不足したことを条件として行われる。
図3に示すように超電導コイル10として、例えば10mm幅線600A材、37500mを使用した場合には4MJの電磁エネルギーを貯蔵することができ、また、10mm幅線600A材、75000mを使用した場合には8MJの電磁エネルギーを貯蔵することができる。そして、このような超電導コイル10を使用し、かつ600Vの電圧、1000Aの電流で充電した場合、該超電導コイル10に1秒以下の時間で充電を完了することができる。また、外部電源16又は超電導コイル10から、二次電池11へは充電地1個当たり20W(1sで20J)で通常充電する。
すなわち、給電制御部Cでの電力供給回路22の切り換えにより、停車中等に極めて短時間に超電導コイル10に対して、外部電力給電線13〜15から電力を供給して蓄えることができ、また、外部電力給電線13〜15から給電がない場合に、電気を蓄えた該超電導コイル10から二次電池11に対して時間を掛けて充電処理を行うことができる。
その結果、本実施例の超電導電力供給装置では、停車中に瞬時に電気を蓄えた超電導コイル10から、二次電池11に対して時間を掛けて充電処理を行うことができるので、車体3に搭載される二次電池11に対して、常に劣化を発生させない通常充電ができる効果が得られる。
3 軌道
10 超電導コイル
11 二次電池
12 モータ(回生式モータ)
13〜15 外部電力給電線
16 外部電源
22 電力供給回路
C 給電制御部
Claims (4)
- 外部電力給電線に集電手段を介して接続される超電導コイル及び二次電池と、これら超電導コイル及び二次電池の少なくとも一方から電力の供給を受けて走行運転されるとともに、回生運転により減速されて電力を発生するモータと、前記超電導コイルと二次電池とモータとの間の電力供給回路を開閉する給電制御部とを有し、
前記給電制御部は、前記超電導コイルを前記外部電力給電線に接続して給電を受けるとともに、該外部電力給電線から給電がない場合に、前記走行運転においては、前記電力供給回路を介して前記超電導コイルから前記二次電池及びモータへ電力を供給し、前記回生運転においては、前記電力供給回路を介して前記超電導コイル及びモータから前記二次電池へ電力を供給することを特徴とする蓄電式モータ駆動装置。 - 前記給電制御部は、停車中に前記超電導コイルを前記外部電力給電線に接続することにより、該超電導コイルへ充電することを特徴とする請求項1に記載の蓄電式モータ駆動装置。
- 前記給電制御部は、車両が停車中の他、駅間に設けられた架線区間にて、走行中に前記超電導コイルに対して外部電力給電線を介して電力供給を行うことを特徴とする請求項1又は2のいずれか1項に記載の蓄電式モータ駆動装置。
- 外部電源から集電手段を介して超電導コイル及び二次電池に電力を貯蔵する過程と、これら超電導コイル及び二次電池の少なくとも一方からモータに電力を供給して運転する過程と、回生運転により減速されるモータから電力を発生する過程と、前記超電導コイルと二次電池とモータとの間の電力供給回路を開閉する過程とを有し、
前記電力供給回路の開閉は、前記超電導コイルを前記外部電源から給電を受けるとともに、外部から給電がない場合に、前記走行運転においては前記電力供給回路を介して前記超電導コイルから前記二次電池及びモータへ電力を供給し、前記回生運転においては前記電力供給回路を介して前記超電導コイル及びモータから前記二次電池へ電力を供給することを特徴とする蓄電式モータ駆動方法。
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