電車(chē)電力饋送系統(tǒng)、電力饋送裝置和電力存儲(chǔ)裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一個(gè)實(shí)施例中的電車(chē)電力饋送系統(tǒng)包括電力存儲(chǔ)裝置、整流器和緊急電源。所述電力存儲(chǔ)裝置連接到用于電車(chē)的饋線。所述整流器將第一電力系統(tǒng)的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力，并且為饋線提供直流電力。所述緊急電源為饋線提供不同于第一電力系統(tǒng)的第二電力系統(tǒng)的電力。
【專(zhuān)利說(shuō)明】電車(chē)電力饋送系統(tǒng)、電力饋送裝置和電力存儲(chǔ)裝置
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)基于并且要求提交于2013年8月12日的日本專(zhuān)利申請(qǐng)N0.2013-167820的優(yōu)先權(quán)，通過(guò)引用將其完整內(nèi)容結(jié)合在此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]在此描述的實(shí)施例一般涉及電車(chē)電力饋送系統(tǒng)、電力饋送裝置和電力存儲(chǔ)裝置。

【背景技術(shù)】
[0004]在諸如鐵道、單軌鐵道等等使得電車(chē)通過(guò)直流電饋電方法行進(jìn)的運(yùn)輸系統(tǒng)中，當(dāng)作為供電源的直流變電站發(fā)生故障時(shí)，不再能接收電能的電車(chē)在某些情況下變得不能行進(jìn)。因此，為了在電源故障等等的情況下保證用于行進(jìn)的供電，提出了在電車(chē)上安裝電力存儲(chǔ)裝置從而電車(chē)通過(guò)電力存儲(chǔ)裝置的電力行進(jìn)的技術(shù)。
[0005]另一方面，已經(jīng)實(shí)際使用了這樣的技術(shù)，其中在饋線側(cè)提供電力存儲(chǔ)裝置，以便當(dāng)不再能夠獲得交流供電時(shí)，通過(guò)從該電力存儲(chǔ)裝置給饋線提供電力，將電車(chē)移動(dòng)到最近的車(chē)站。
[0006]然而，在將電力存儲(chǔ)裝置安裝在電車(chē)上的前一種技術(shù)的情況下，對(duì)于單軌鐵道等等的電車(chē)來(lái)說(shuō)，沒(méi)有足夠的空間在其上安裝電力存儲(chǔ)裝置。另外，在電車(chē)上安裝作為高能體的電力存儲(chǔ)裝置導(dǎo)致增加風(fēng)險(xiǎn)，諸如火災(zāi)。尤其是，在諸如單軌鐵道的運(yùn)輸系統(tǒng)中，還會(huì)發(fā)生用于安裝電力存儲(chǔ)裝置的改造工作之后部件掉落的風(fēng)險(xiǎn)。
[0007]另外，在給饋線側(cè)提供電力存儲(chǔ)裝置的后一種技術(shù)的情況下，例如，架空接觸線直接耦合類(lèi)型的電力存儲(chǔ)裝置一般需要具有較多數(shù)目的串聯(lián)電池，導(dǎo)致整個(gè)電力存儲(chǔ)裝置的尺寸和成本增加。另外，考慮到饋線中的電壓降，車(chē)輛長(zhǎng)距離的移動(dòng)是困難的。
[0008]注意，在電力存儲(chǔ)裝置不是架空接觸線直接耦合類(lèi)型而是通過(guò)轉(zhuǎn)換器給饋線側(cè)提供電力的類(lèi)型的情況下，由于轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)損耗消耗更多電力。因此，這種情況下的電力存儲(chǔ)裝置電荷量快速減少，并且因此不能在電力故障等時(shí)獲得足夠的電力供應(yīng)。因此，可以想到使電力存儲(chǔ)裝置具有大容量，但是由于需要以分布式方式布置許多大容量的電力存儲(chǔ)裝置，因而存在成本方面的問(wèn)題。
[0009]這里，特別是當(dāng)單軌鐵道類(lèi)型的電車(chē)停止在車(chē)站之間時(shí)，例如，旅客很難行走逃脫到附近的車(chē)站。因此，就安全方面也需要進(jìn)一步改進(jìn)電力饋送技術(shù)。
[0010]概述
[0011]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，公開(kāi)了一種電車(chē)電力饋送系統(tǒng)，包括:電力存儲(chǔ)裝置，連接到用于電車(chē)的饋線；整流器，配置為將第一電力系統(tǒng)的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力，并且為所述饋線提供所述直流電力；和緊急電源，配置為給所述饋線提供不同于所述第一電力系統(tǒng)的第二電力系統(tǒng)的電力。
[0012]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，公開(kāi)了一種用于電車(chē)電力饋送系統(tǒng)的電力饋送裝置，所述電車(chē)電力饋送系統(tǒng)包括:連接到饋線的電力存儲(chǔ)裝置；和整流器，配置為將第一電力系統(tǒng)的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力，并為所述饋線提供所述直流電力，所述電力饋送裝置包括:緊急電源，配置為給用于電車(chē)的所述饋線提供不同于所述第一電力系統(tǒng)的第二電力系統(tǒng)的電力。
[0013]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，公開(kāi)了一種用于根據(jù)權(quán)利要求1的電車(chē)電力饋送系統(tǒng)的電力存儲(chǔ)裝置，包括:電力存儲(chǔ)元件；和充電/放電控制單元，配置為根據(jù)所述饋線的電壓的上升和下降，控制所述電力存儲(chǔ)元件的充電和放電。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是示出了根據(jù)第一實(shí)施例的電車(chē)電力饋送系統(tǒng)的配置的方框圖。
[0015]圖2是示出了包括在圖1的電車(chē)電力饋送系統(tǒng)內(nèi)的電力存儲(chǔ)裝置中的轉(zhuǎn)換器的配置的框圖。
[0016]圖3是示出了圖2中的電力存儲(chǔ)裝置的充電/放電電流和饋線電壓之間的關(guān)系的圖。
[0017]圖4是示例了包括在圖2的電力存儲(chǔ)裝置中的轉(zhuǎn)換器中的充電/放電管理表的圖。
[0018]圖5是示出了根據(jù)第二實(shí)施例的電車(chē)電力饋送系統(tǒng)的配置的框圖。
[0019]圖6是示出了根據(jù)第三實(shí)施例的電車(chē)電力饋送系統(tǒng)的配置的框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]一個(gè)實(shí)施例中的電車(chē)電力饋送系統(tǒng)包括電力存儲(chǔ)裝置、整流器和緊急電源。電力存儲(chǔ)裝置連接到用于電車(chē)的饋線。整流器將第一電力系統(tǒng)的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力，并且為饋線提供直流電力。緊急電源為饋線提供不同于第一電力系統(tǒng)的第二電力系統(tǒng)的電力。
[0021 ] 以下，將基于附圖描述實(shí)施例。
[0022]<第一實(shí)施例>
[0023]如圖1所示，本實(shí)施例中的電車(chē)電力饋送系統(tǒng)10是直流饋送類(lèi)型的電力饋送系統(tǒng)，其通過(guò)鐵道、單軌鐵道等等的饋線2給電車(chē)14饋送直流電力。如圖1所示，電車(chē)電力饋送系統(tǒng)10包括饋電控制裝置(電力饋送裝置)15、電力存儲(chǔ)裝置20、以及共同地控制饋電控制裝置15和電力存儲(chǔ)裝置20的監(jiān)視裝置25。
[0024]例如，在鐵道、單軌鐵道等等的每5千米或者每個(gè)車(chē)站安裝饋電控制裝置15。如圖1所示，饋電控制裝置15主要包括交流電路斷路器12、變壓器7、標(biāo)準(zhǔn)電源電路斷路器6、緊急電源8 (第二電力系統(tǒng)的電源)、緊急電源電路斷路器22、整流器16、直流電路斷路器23作為饋電設(shè)施。
[0025]交流電路斷路器12將作為商業(yè)電源的交流電源9和變壓器7彼此電連接/彼此斷開(kāi)。上述的交流電源9(第一電力系統(tǒng)的交流電源)是用于直流饋電的交流系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)電源。變壓器7改變交流電源9的電壓。標(biāo)準(zhǔn)電源電路斷路器6將變壓器7和整流器16彼此電連接/彼此斷開(kāi)。
[0026]緊急電源8例如是燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)或者柴油發(fā)電機(jī)。緊急電源8為饋線2提供不同于第一電力系統(tǒng)(交流電源9的交流電力)的第二電力系統(tǒng)的電力。緊急電源斷路器22將緊急電源8和整流器16彼此電連接/彼此斷開(kāi)。注意，可以在緊急電源8的后續(xù)級(jí)單獨(dú)地提供用于電壓調(diào)節(jié)的變壓器，從而緊急電源8和整流器16通過(guò)單獨(dú)提供的變壓器和緊急電源斷路器22彼此連接。
[0027]整流器16例如是二極管整流器或者PWM轉(zhuǎn)換器，并且是將交流轉(zhuǎn)換為直流的AC/DC轉(zhuǎn)換器。整流器16將第一電力系統(tǒng)的交流電力(交流電源9的交流電力)轉(zhuǎn)換為直流電力，并且為饋線2提供該直流電力。饋電控制裝置15中的直流電路斷路器23將整流器16和饋線2彼此電連接/彼此斷開(kāi)。注意，饋電控制裝置15中的裝置并不必然需要共同布置在同一裝置中。
[0028]電車(chē)14通過(guò)經(jīng)由饋線2從饋電控制裝置15側(cè)接收直流電力行進(jìn)。使用電作為驅(qū)動(dòng)源行進(jìn)的所有電動(dòng)車(chē)輛，諸如用于單軌鐵道的車(chē)輛和用于鐵道的車(chē)輛，對(duì)應(yīng)于所述電車(chē)14。返回饋線3是導(dǎo)體，返回電流通過(guò)返回饋線3流動(dòng)，并且例如在常規(guī)鐵道的情況下，鐵軌具有這種功能。對(duì)于利用橡膠輪行進(jìn)的運(yùn)輸系統(tǒng)和對(duì)于部分地鐵，安裝返回電流通過(guò)其流動(dòng)的專(zhuān)用導(dǎo)體作為返回饋線3。
[0029]另一方面，電力存儲(chǔ)裝置20被以分布式方式(例如，每3千米)布置，并且被安裝在與饋電控制裝置15的安裝位置相距一定距離處。如圖1、圖2所示，電力存儲(chǔ)裝置20連接到用于電車(chē)的饋線2。另外，電力存儲(chǔ)裝置20連接到返回饋線3。電力存儲(chǔ)裝置20包括電力存儲(chǔ)元件21、轉(zhuǎn)換器5和直流電路斷路器23。電力存儲(chǔ)元件21例如是:蓄電池，諸如鋰離子電池、鎳金屬氫化物電池或者鉛酸電池；或者蓄能元件，諸如雙電層電容器或者飛輪。
[0030]如后面將描述的，電力存儲(chǔ)裝置20根據(jù)饋線電壓的上升和下降分別執(zhí)行充電和放電。如例如圖3中所示，當(dāng)饋線電壓的值等于或者小于放電閾值(其根據(jù)電力存儲(chǔ)裝置20的充電狀態(tài)(SOC)改變(Al到A2))，電力存儲(chǔ)裝置20執(zhí)行放電。另外，當(dāng)饋線電壓的值等于或者大于充電閾值(其根據(jù)電力存儲(chǔ)裝置20的充電狀態(tài)(SOC)改變(BI到B2))時(shí)，電力存儲(chǔ)裝置20執(zhí)行充電。另外，當(dāng)饋線電壓的值大于放電閾值A(chǔ)l并且小于充電閾值BI時(shí)，電力存儲(chǔ)裝置20停止充電/放電，或者，當(dāng)饋線電壓的值大于放電閾值A(chǔ)l并且小于充電閾值BI的狀態(tài)持續(xù)了預(yù)定的時(shí)間段時(shí)，停止充電/放電。換言之，圖3中的饋線電壓的電壓范圍S指示電力存儲(chǔ)裝置20不執(zhí)行充電/放電的電壓范圍(轉(zhuǎn)換器5被停止以用于選通阻斷(gate block)的電壓范圍)。
[0031 ] 注意，電力存儲(chǔ)裝置20可以被配置為當(dāng)流過(guò)饋線2的電流的值或者所述電力的值大于與所述電流的值或者所述電力的值對(duì)應(yīng)的放電閾值且小于充電閾值時(shí)停止充電/放電。代之以，電力存儲(chǔ)裝置20也可以被配置為當(dāng)通過(guò)饋線2的電流的值或者所述電力的值大于與所述電流的值或者所述電力的值對(duì)應(yīng)的放電閾值且小于充電閾值的狀態(tài)持續(xù)了預(yù)定的時(shí)間段時(shí)，停止充電/放電。
[0032]電力存儲(chǔ)裝置20中的直流電路斷路器23將轉(zhuǎn)換器5和饋線2彼此電連接/彼此斷開(kāi)。轉(zhuǎn)換器5向饋線2和電力存儲(chǔ)元件21發(fā)送電力/從其接收電力。轉(zhuǎn)換器5被配置為:如果電力存儲(chǔ)元件21是，例如，蓄電池或者電容器，則具有DC/DC轉(zhuǎn)換器的功能，并且如果電力存儲(chǔ)元件21是例如飛輪，則具有實(shí)現(xiàn)DC/AC轉(zhuǎn)換的逆變器的功能。
[0033]此處，監(jiān)視裝置25獲得例如饋線2的電壓，并且根據(jù)操作員基于所獲得的饋線電壓的輸入操作，控制饋電控制裝置15中的直流電路斷路器23、交流電路斷路器12、標(biāo)準(zhǔn)電源斷路器6、緊急電源8、緊急電源斷路器22和直流電路斷路器23，以及電力存儲(chǔ)裝置20中的直流電路斷路器23和轉(zhuǎn)換器5的操作。
[0034]將進(jìn)一步詳細(xì)描述轉(zhuǎn)換器5。轉(zhuǎn)換器5 (充電/放電控制單元)根據(jù)饋線2的電壓的上升和下降控制電力存儲(chǔ)元件21的充電和放電。如圖2所示，轉(zhuǎn)換器5包括電力轉(zhuǎn)換單元5a、電流控制單元5b、充電/放電管理表5c、饋線電壓檢測(cè)單元5d和充電狀態(tài)檢測(cè)單元
5e0
[0035]電力轉(zhuǎn)換單元5a被配置為升壓/降壓斬波電路(升降壓轉(zhuǎn)換器)等等，其選通驅(qū)動(dòng)例如開(kāi)關(guān)元件，并控制電力存儲(chǔ)元件21的充電/放電操作。被應(yīng)用于電力轉(zhuǎn)換單元5a的元件的例子是，例如，自熄弧元件諸如IGBT (絕緣柵雙極晶體管)，并且通過(guò)以PWM (脈沖寬度調(diào)制)驅(qū)動(dòng)該元件控制電力存儲(chǔ)元件21的充電/放電操作。
[0036]電流控制單元5b控制電力存儲(chǔ)裝置20中的直流電路斷路器23的操作，同時(shí)電力轉(zhuǎn)換單元5a控制從饋線2輸入到電力存儲(chǔ)元件21/從電力存儲(chǔ)元件21輸出到饋線2的充電/放電電流(充電電流和放電電流)。饋線電壓檢測(cè)單元5d檢測(cè)饋線2的饋線電壓。充電狀態(tài)檢測(cè)單元5e以充電率[% ]檢測(cè)電力存儲(chǔ)元件21的充電狀態(tài)(SOC)。
[0037]充電/放電管理表5c存儲(chǔ)饋線電壓和電力存儲(chǔ)元件21的充電狀態(tài)(SOC)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系作為充電/放電特性，以便根據(jù)圖3、圖4所示的饋線電壓決定放電閾值電壓(Al至IJA2)和充電閾值電壓(BI到B2)。充電/放電管理表5c存儲(chǔ)，例如，兩種類(lèi)型的充電/放電特性，它們根據(jù)交流電源9的電力故障時(shí)間和可以從交流電源9提供電力的正常時(shí)間而不同。
[0038]更具體地，電流控制單元5b基于檢測(cè)的饋線電壓、電力存儲(chǔ)元件21的充電狀態(tài)和存儲(chǔ)在充電/放電管理表5c中的如圖3、圖4所示的充電/放電特性，改變放電閾值電壓和充電閾值電壓。因此，電流控制單元5b通過(guò)電力轉(zhuǎn)換單元5a調(diào)整電力存儲(chǔ)元件21的充電/放電電流。
[0039]此處，將描述使電車(chē)電力饋送系統(tǒng)10基本獨(dú)立操作的方法。首先，在交流電源9可用的標(biāo)準(zhǔn)饋送狀態(tài)的情況下，電力存儲(chǔ)裝置20根據(jù)饋線電壓執(zhí)行充電/放電。更詳細(xì)地，當(dāng)吸收過(guò)多的再生電力時(shí)或者當(dāng)饋線電壓減小時(shí)，電力存儲(chǔ)裝置20執(zhí)行放電，以便穩(wěn)定饋線電壓。在這種情況下，饋電控制裝置15中的緊急電源斷路器22保持打開(kāi)(Open)。交流電源9通過(guò)變壓器7，并且在整流器16處被轉(zhuǎn)換為直流電力，然后通過(guò)饋線2提供給電車(chē)14。
[0040]當(dāng)交流電源9在這種情況下失效，并且交流電源9從饋送系統(tǒng)分離使得電車(chē)電力饋送系統(tǒng)10獨(dú)立地操作時(shí)，監(jiān)視裝置25控制交流電路斷路器12和標(biāo)準(zhǔn)電源斷路器6，以使饋電控制裝置15中的直流電路斷路器23打開(kāi)。在這種情況下，可以結(jié)合饋電控制裝置15的操作使電力存儲(chǔ)裝置20中的直流電路斷路器23打開(kāi)，以停止電力存儲(chǔ)裝置20。
[0041]在另一方面，監(jiān)視裝置25執(zhí)行控制以持續(xù)充電/放電操作，而不使電力存儲(chǔ)裝置20中的直流電路斷路器23，從而使得可以不停止電車(chē)14而操作電車(chē)14例如到最近的車(chē)站。另外，低損耗裝置，諸如，例如，作為高效裝置的SiC(碳化硅)功率裝置，被用于電力存儲(chǔ)裝置20，以便避免由于轉(zhuǎn)換器5的開(kāi)關(guān)損耗的連續(xù)產(chǎn)生而導(dǎo)致的電力存儲(chǔ)元件的充電率的減小，以及避免考慮到所述減小而導(dǎo)致的存儲(chǔ)容量的增加，因此簡(jiǎn)化了設(shè)施。
[0042]在另一方面，將描述使電車(chē)電力饋送系統(tǒng)10在電力存儲(chǔ)裝置20中的直流電路斷路器23打開(kāi)以使電力存儲(chǔ)裝置20與饋線2分離，引起整個(gè)饋送系統(tǒng)中的電力故障的情況下，基本獨(dú)立操作的方法。首先，監(jiān)視裝置25執(zhí)行控制以啟動(dòng)緊急電源8，并且接通(閉合)緊急電源斷路器22。隨后，饋電控制裝置15中的直流電路斷路器23接通(閉合)以給饋線2提供直流電力。另外，電力存儲(chǔ)裝置20被啟動(dòng)，以接通電力存儲(chǔ)裝置20中的直流電路斷路器23，以使得電力存儲(chǔ)裝置20與饋送系統(tǒng)協(xié)作。
[0043]在這種情況下，當(dāng)如圖3所示，饋線電壓減小到低于放電閾值電壓時(shí)，電力存儲(chǔ)裝置20具有放電的特性。另一方面，當(dāng)不放電時(shí)，電力存儲(chǔ)裝置20選通阻斷轉(zhuǎn)換器5，以停止轉(zhuǎn)換器5的電力轉(zhuǎn)換操作。在這種情況下，電力存儲(chǔ)裝置20可以在檢測(cè)到預(yù)定輸出值的預(yù)定時(shí)間已經(jīng)經(jīng)過(guò)之后選通阻斷轉(zhuǎn)換器5，或者，可以在充電狀態(tài)(SOC)達(dá)到預(yù)定范圍內(nèi)的情況下選通阻斷轉(zhuǎn)換器5。
[0044]另外，當(dāng)饋線電壓上升為高于圖3所示的充電閾值電壓時(shí)，電力存儲(chǔ)裝置20具有充電的特性。另外，上面所述的充電閾值電壓具有隨著電力存儲(chǔ)元件21的充電狀態(tài)(SOC)變低而減小，而隨著所述充電狀態(tài)變高而增加的特性。
[0045]此處，在現(xiàn)有技術(shù)中，簡(jiǎn)單地通過(guò)使用轉(zhuǎn)換器使電力存儲(chǔ)裝置與饋送系統(tǒng)協(xié)同操作，來(lái)使該電車(chē)電力饋送系統(tǒng)獨(dú)立地操作。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)試圖保持饋線電壓時(shí)，由于轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)損耗，電力存儲(chǔ)裝置的充電狀態(tài)降低，因此不能保證使電車(chē)行進(jìn)的能量。因此，例如，為了一起啟動(dòng)路線中的電車(chē)，并使它們移動(dòng)到最近的車(chē)站，在現(xiàn)有技術(shù)中必須根據(jù)負(fù)載增加電力存儲(chǔ)裝置本身的輸出，導(dǎo)致電力存儲(chǔ)裝置的尺寸和成本的增加。
[0046]因此，也可以將電力存儲(chǔ)裝置直接連接到饋送系統(tǒng)，而不使用轉(zhuǎn)換器，但是需增加電力存儲(chǔ)裝置中的電池串聯(lián)的數(shù)目。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，電力存儲(chǔ)元件的尺寸增加，并且需要在該饋送系統(tǒng)以分布式方式布置許多電力存儲(chǔ)元件，以應(yīng)對(duì)饋線電壓的下降，這是不經(jīng)濟(jì)的。另外，在電力存儲(chǔ)元件直接連接到饋送系統(tǒng)而不使用轉(zhuǎn)換器的情況下，不能控制充電/放電，而是一直執(zhí)行電力存儲(chǔ)元件的充電/放電，造成充電/放電損耗。這導(dǎo)致該饋送系統(tǒng)中的電力損耗的增加。
[0047]另一方面，本實(shí)施例中的電車(chē)電力饋送系統(tǒng)10使得可以，例如，在獨(dú)立操作期間通過(guò)二極管整流器將緊急電源8的電力提供給饋線2以用于存在于該饋送系統(tǒng)中的多個(gè)電車(chē)14。換言之，電車(chē)電力饋送系統(tǒng)10可以，例如，通過(guò)采用緊急電源8的燃料系統(tǒng)產(chǎn)生電力，并且因此可以比電力存儲(chǔ)元件在更長(zhǎng)的時(shí)間段提供電力。另外，在采用具有高轉(zhuǎn)換效率的二極管整流器作為整流器的情況下，可以減小上述的開(kāi)關(guān)損耗。這使得可以給電車(chē)14的附帶系統(tǒng)提供電力，例如，空調(diào)器和照明，并且長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)給該附帶系統(tǒng)供電，直到電車(chē)14通過(guò)獨(dú)立操作到達(dá)例如最近的車(chē)站。
[0048]這里，在電車(chē)14行進(jìn)到最近的車(chē)站的情況下，如果該電車(chē)14在饋電控制裝置15附近，則由于低的饋電電路電阻，幾乎不發(fā)生饋電電壓下降，從而電車(chē)14的移動(dòng)被認(rèn)為是相對(duì)容易的。然而，如果電車(chē)14遠(yuǎn)離饋電控制裝置15，由于高的饋電電路電阻，饋電電壓下降被認(rèn)為是大的。
[0049]因此，在本實(shí)施例的電車(chē)電力饋送系統(tǒng)10中，采用以分布式方式布置的電力存儲(chǔ)裝置20。電力存儲(chǔ)裝置20通常根據(jù)電車(chē)的供電和再生而充電/放電，并因此不需要具有大的電力存儲(chǔ)容量，因而可以采用具有小電力存儲(chǔ)容量的電力存儲(chǔ)元件。另外，具有小電力存儲(chǔ)容量的電力存儲(chǔ)裝置20被以分布式方式安裝，并且僅當(dāng)饋電電壓極大地下降時(shí)才放電，因此可以抑制饋電電壓的減小。在這種情況下，當(dāng)使用緊急電源時(shí)，放電閾值電壓被設(shè)置為等于或者低于整流器的空載傳送電壓。
[0050]另外，在電車(chē)電力饋送系統(tǒng)10中，從饋電控制裝置15側(cè)提供主電力，因此使得可以操作電力存儲(chǔ)設(shè)備20來(lái)作為對(duì)于饋線中的電壓下降的對(duì)策。因此，在電車(chē)電力饋送系統(tǒng)10中，電力存儲(chǔ)元件21電力存儲(chǔ)容量可減小，并且可以通過(guò)當(dāng)不執(zhí)行充電/放電時(shí)選通阻斷轉(zhuǎn)換器5，抑制轉(zhuǎn)換器5的開(kāi)關(guān)損耗。
[0051]另外，由于當(dāng)電力存儲(chǔ)裝置20的充電狀態(tài)下降時(shí)充電閾值電壓的減小，因此電車(chē)電力饋送系統(tǒng)10可以在電車(chē)14不執(zhí)行動(dòng)力運(yùn)行時(shí)用緊急電源8產(chǎn)生的電力充電，并且因此可以恢復(fù)電力存儲(chǔ)裝置20的充電狀態(tài)(SOC)。
[0052]此外，電車(chē)電力饋送系統(tǒng)10可以從饋電控制裝置15側(cè)提供電力以用于小負(fù)載容量諸如電車(chē)14的附帶負(fù)載,而當(dāng)饋線電壓(車(chē)電壓(trolley voltage))由于大的供電負(fù)荷而減小時(shí)，從電力存儲(chǔ)裝置20側(cè)提供電力。這便于保持饋線電壓，并因此使得可以減小電力存儲(chǔ)元件的電力存儲(chǔ)容量，以及減小獨(dú)立操作中的電力存儲(chǔ)裝置的開(kāi)關(guān)損耗，導(dǎo)致用于電力饋送的設(shè)施的簡(jiǎn)化。如已經(jīng)描述的，根據(jù)本實(shí)施例的電車(chē)電力饋送系統(tǒng)10，通過(guò)使用相對(duì)簡(jiǎn)單的設(shè)施，即使在諸如電力故障的緊急情況中，也可以給饋線側(cè)提供必要的電力。
[0053]<第二實(shí)施例>
[0054]接著，將基于圖5描述第二實(shí)施例。注意，與圖1所示的第一實(shí)施例中相同的組件在圖5中以相同參考符號(hào)表不,并且將省略其重復(fù)的描述。
[0055]如圖5所示，本實(shí)施例中的電車(chē)電力饋送系統(tǒng)50包括饋電控制裝置55，取代包括在根據(jù)第一實(shí)施例的電車(chē)電力饋送系統(tǒng)10中的饋電控制裝置15。饋電控制裝置55包括變壓器57，取代包括在饋電控制裝置15中的變壓器7。電車(chē)電力饋送系統(tǒng)50使用變壓器57共同實(shí)現(xiàn)交流電源9的電壓變換和緊急電源8的電壓變換，以減少設(shè)施。變壓器57變換交流電源9的交流電力(第一電力系統(tǒng)的交流電力)或者緊急電源8的電力(第二電力系統(tǒng)的電力)，以便為整流器16輸出變換后的電力。
[0056]更具體地，變壓器57包括具有根據(jù)交流電源9的變換系數(shù)的抽頭和具有根據(jù)緊急電源8的變換系數(shù)的抽頭。變壓器57在獨(dú)立操作時(shí)采用后一個(gè)抽頭，以便如圖5所示將緊急電源8的電力輸出到整流器16側(cè)。因此，根據(jù)電車(chē)電力饋送系統(tǒng)50，對(duì)變壓器57的公共使用使得能夠減少設(shè)施和成本。另外，電車(chē)電力饋送系統(tǒng)50可以執(zhí)行在第一實(shí)施例中的電車(chē)電力饋送系統(tǒng)10不能執(zhí)行的緊急電源8的電壓變換，因此加寬了可采用的緊急電源8的選擇。
[0057]<第三實(shí)施例>
[0058]接著，將基于圖6描述第三實(shí)施例。注意，與圖1所示的第一實(shí)施例中相同的組件在圖6中以相同參考號(hào)表不,并且將省略其重復(fù)的描述。
[0059]根據(jù)該實(shí)施例的電車(chē)電力饋送系統(tǒng)70包括饋電控制裝置75，取代包括在根據(jù)第一實(shí)施例的電車(chē)電力饋送系統(tǒng)10中的饋電控制裝置15。饋電控制裝置75包括緊急電源78，取代包括在饋電控制裝置15中的緊急電源8。如同第一實(shí)施例的情況那樣，當(dāng)交流電源9發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)饋電控制裝置75中的直流電路斷路器23使變壓器7和整流器16開(kāi)路。
[0060]緊急電源78連接到饋線2，它們之間沒(méi)有介于其間的變壓器，并且緊急電源78是例如由對(duì)應(yīng)于DC 1500V的數(shù)目的串聯(lián)電池組成的電力存儲(chǔ)元件。因此，緊急電源78的電池容量必然是大的?？梢允褂砂ㄔ撾娏Υ鎯?chǔ)元件的緊急電源78取代第一實(shí)施例中的緊急電源8操作。
[0061]更具體地，當(dāng)交流電源9發(fā)生故障時(shí)，緊急電源78可以給饋線2提供主饋送電力，而電力存儲(chǔ)容量比緊急電源78小的電力存儲(chǔ)裝置20對(duì)饋線電壓(車(chē)電壓)的下降執(zhí)行補(bǔ)償。這使得可以減少包括饋電控制裝置75的電車(chē)電力饋送系統(tǒng)70的設(shè)施。注意，為了防止在交流系統(tǒng)發(fā)生故障之后立即開(kāi)始放電的情況，當(dāng)交流電源9發(fā)生故障時(shí)，具有電力存儲(chǔ)元件的緊急電源78可以從饋線2 —次解列(一度解列)。
[0062]雖然已經(jīng)描述了某些特定實(shí)施例，但這些實(shí)施例僅作為例子給出，并且不意圖限制本發(fā)明的范圍。實(shí)際上，此處描述的新穎的實(shí)施例可以以多種其它形式實(shí)施；此外，可以對(duì)此處描述的實(shí)施例的形式做出各種省略、代替和改變而不脫離本發(fā)明的精神。所附權(quán)利要求和它們的等同物旨在覆蓋落在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)的這些形式或修改。
【權(quán)利要求】
1.一種電車(chē)電力饋送系統(tǒng),包括: 電力存儲(chǔ)裝置，連接到用于電車(chē)的饋線； 整流器，配置為將第一電力系統(tǒng)的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力，并且為所述饋線提供所述直流電力；和 緊急電源，配置為給所述饋線提供不同于所述第一電力系統(tǒng)的第二電力系統(tǒng)的電力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電車(chē)電力饋送系統(tǒng)， 其中所述電力存儲(chǔ)裝置根據(jù)饋線電壓的上升和下降分別執(zhí)行充電和放電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電車(chē)電力饋送系統(tǒng)， 其中當(dāng)所述饋線電壓的值等于或者小于根據(jù)所述電力存儲(chǔ)裝置的充電狀態(tài)改變的放電閾值時(shí)，所述電力存儲(chǔ)裝置執(zhí)行放電。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電車(chē)電力饋送系統(tǒng)， 其中當(dāng)所述饋線電壓的值等于或者大于根據(jù)所述電力存儲(chǔ)裝置的充電狀態(tài)改變的充電閾值時(shí)，所述電力存儲(chǔ)裝置執(zhí)行充電。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電車(chē)電力饋送系統(tǒng)， 其中當(dāng)所述饋線電壓的值大于放電閾值并且小于充電閾值時(shí)，所述電力存儲(chǔ)裝置停止充電/放電，或者，當(dāng)所述饋線電壓的值大于所述放電閾值并且小于所述充電閾值的狀態(tài)持續(xù)了預(yù)定的時(shí)間段時(shí)，所述電力存儲(chǔ)裝置停止充電/放電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電車(chē)電力饋送系統(tǒng)， 其中當(dāng)流過(guò)所述饋線的電流的值或者所述電力的值大于與所述電流的值或者所述電力的值對(duì)應(yīng)的放電閾值，并且小于充電閾值時(shí)，所述電力存儲(chǔ)裝置停止充電/放電，或者，當(dāng)流過(guò)所述饋線的電流的值或者所述電力的值大于與所述電流的值或者所述電力的值對(duì)應(yīng)的放電閾值并且小于所述充電閾值的狀態(tài)持續(xù)了預(yù)定的時(shí)間段時(shí)，所述電力存儲(chǔ)裝置停止充電/放電。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電車(chē)電力饋送系統(tǒng)， 其中所述電力存儲(chǔ)裝置包括電力存儲(chǔ)元件和升壓/降壓斬波電路，和 其中所述電力存儲(chǔ)元件是蓄能元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電車(chē)電力饋送系統(tǒng)， 其中對(duì)于所述升壓/降壓斬波電路應(yīng)用SiC功率裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電車(chē)電力饋送系統(tǒng)， 其中所述緊急電源是通過(guò)旋轉(zhuǎn)交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力的電源，和 其中通過(guò)所述交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力被通過(guò)所述整流器輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電車(chē)電力饋送系統(tǒng)，還包括: 變壓器，配置為變換所述第一電力系統(tǒng)的交流電力或者所述緊急電源的電力，以便為所述整流器輸出變換后的電力。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電車(chē)電力饋送系統(tǒng)， 其中所述緊急電源包括電力存儲(chǔ)元件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電車(chē)電力饋送系統(tǒng)， 其中，當(dāng)所述交流電源發(fā)生故障時(shí)，包括所述電力存儲(chǔ)元件的緊急電源從所述饋線解列一次。
13.一種用于電車(chē)電力饋送系統(tǒng)的電力饋送裝置，所述電車(chē)電力饋送系統(tǒng)包括:連接到饋線的電力存儲(chǔ)裝置；和整流器，配置為將第一電力系統(tǒng)的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力，并為所述饋線提供所述直流電力，所述電力饋送裝置包括: 緊急電源，配置為給用于電車(chē)的所述饋線提供不同于所述第一電力系統(tǒng)的第二電力系統(tǒng)的電力。
14.一種用于根據(jù)權(quán)利要求1的電車(chē)電力饋送系統(tǒng)的電力存儲(chǔ)裝置，包括: 電力存儲(chǔ)兀件；和 充電/放電控制單元，配置為根據(jù)所述饋線的電壓的上升和下降，控制所述電力存儲(chǔ)元件的充電和放電。
【文檔編號(hào)】B60M3/06GK104369677SQ201410393718
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月12日
【發(fā)明者】野木雅之, 佐竹信彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝