УСТРОЙСТВО ХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ Российский патент 2018 года по МПК B60M3/06 H02J7/00 

Область техники

[0001] Вариант осуществления данного изобретения относится к устройству хранения энергии.

Уровень техники

[0002] В одной транспортной системе, которая позволяет транспортному средству перемещаться за счет электрической энергии, например, есть рельсовая дорога, монорельсовая дорога, или им подобное, что позволяет электрическому моторному вагону перемещаться с использованием способа питания постоянным током, но в случае такой транспортной системы изменение нагрузки при начале движения/остановке электрического моторного вагона происходит часто, и напряжение воздушной линии, которая подает электрическую энергию к электрическому моторному вагону также сильно изменяется.

[0003] Силовой преобразователь, такой как диодный выпрямитель, обычно применяется в воздушных линиях для преобразования энергии переменного тока, передаваемой от системы электроснабжения переменного тока подстанции, или ей подобного, в энергию постоянного тока для последующей ее подачи.

[0004] Рекуперативная электрическая энергия генерируется при замедлении электрического моторного вагона. Рекуперативная электрическая энергия должна извлекаться путем установки рекуперативного инвертора. Таким образом, когда рекуперативный инвертор не установлен, достаточная нагрузка, которая потребляет рекуперативную электрическую энергию от электрического моторного вагона, должна быть установлена рядом с электрическим моторным вагоном.

[0005] С другой стороны, даже при установке рекуперативного инвертора рекуперативная электрическая энергия вызывает обратный переток мощности в систему передачи и распределения электроэнергетической компании, так как нагрузка, которая потребляет электрическую энергию, рекуперированную рекуперативным инвертором, отсутствует в системе, и, таким образом, железнодорожная компания не получает эффекта от уменьшения количества энергии, которую необходимо приобретать.

[0006] Для того, чтобы решить эти проблемы, устройство хранения энергии, которое поглощает и хранит рекуперативную электрическую энергию электрического моторного вагона, иногда устанавливается в транспортной системе. Это устройство хранения энергии способно поглощать рекуперативную электрическую энергию электрического моторного вагона и также отдавать накопленную энергию. Установка этого устройства хранения энергии делает возможным снижение входной энергии подстанции питания.

[0007] Кроме того, устройство хранения энергии имеет функцию подавления отклонений напряжения воздушной линии путем разрядки при снижении напряжения воздушной линии и зарядки при увеличении напряжения воздушной линии. Технология такого устройства хранения энергии, например, соответствует описанному далее.

Документы предшествующего уровня техники

Патентные документы

[0008] Патентный документ 1: патент Японии номер 5377538

Патентный документ 2: предварительная публикация заявки на патент Японии номер 2006-062489

Сущность изобретения

Проблемы, которые должны быть решены изобретением

[0009] В случае технологии устройства хранения энергии, упомянутой в патентном документе 1, не разъясняется основание для задания характеристик зарядки/разрядки. Кроме того, так как напряжение Charge_th_low, соответствующее напряжению начала зарядки, установлено равным 1620 В, то есть равным напряжению питания холостого хода или выше выпрямителя с 8% регулировкой напряжения в системе питания постоянного тока 1500 В, существует проблема, которая заключается в том, что с увеличением состояния заряда (SOC: состояние заряда) устройства хранения энергии напряжение начала зарядки увеличивается до значений, превышающих напряжение питания холостого хода, во всем диапазоне, обозначенным SOC, что приводит к уменьшению количества рекуперативной электрической энергии, получаемой от поезда.

[0010] Кроме того, при изменении напряжения питания холостого хода выпрямителя, в частности, при увеличении напряжения питания холостого хода, и при избытке излишней рекуперативной энергии, возникает проблема, которая заключается в том, что SOC элемента хранения энергии увеличивается, и технология в патентном документе 1 имеет характеристику, которая заставляет напряжение начала зарядки аккумуляторной батареи увеличиваться и вызывает уменьшение рекуперативных возможностей поезда до задания характеристики разрядки, при которой устройство хранения энергии может разряжаться достаточным образом, тем самым не давая достичь энергоэффективного управления зарядкой/разрядкой.

[0011] Кроме того, технология из патентного документа 1 включает в качестве примера способ зарядки/разрядки, при котором не предусмотрено прохождение тока управления зарядкой/разрядкой, при том что в патентном документе 2 указано на то, что напряжения начала зарядки/разрядки сделано изменяемым при увеличении и уменьшении уровня зарядки, но в случае технологии из патентного документа 2 добавлено управление уровнем зарядки для подавления отклонений SOC в процессе работы устройства хранения энергии, что приводит к появлению существенных потерь при зарядке/разрядке на управление SOC.

[0012] Кроме того, когда применяется управление зарядкой/разрядкой, которое изменяет напряжение начала зарядки и напряжение начала разрядки в соответствии с SOC, не указано, наличие каких именно характеристик зарядки/разрядки делает возможным уменьшить потери при зарядке/разрядке элемента хранения энергии, в достаточной мере подавить снижение рекуперации, и осуществлять зарядку и разрядку в соответствии с изменением распределения нагрузки линии и режимом работы (режимом работы выпрямителя подстанции) питающего оборудования.

Средства решения проблем

[0013] Проблема, которую необходимо решить в рамках данного изобретения, заключается в предоставлении устройства хранения энергии, способного улучшать эффективность зарядки/разрядки элемента хранения энергии, также соответствующего прекращению подачи питания от оборудования подстанции для питания и изменению распределения нагрузки поезда в схеме питания, и заставляющего состояние заряда элемента хранения энергии находится в рамках интервала предварительно заданного у состояния заряда, при этом максимально подавляя уменьшение рекуперации транспортного средства.

[0014] Устройство хранения энергии по варианту осуществления включает в себя элемент хранения энергии, преобразователь, элемент определения напряжения, элемент определения уровня зарядки, элемент хранения и элемент регулирования тока. Элемент хранения энергии выполнен с возможностью хранения энергии и зарядки и разрядки. Преобразователь преобразует напряжение между системой электроснабжения постоянного тока и элементом хранения энергии. Элемент определения напряжения определяет напряжение системы электроснабжения постоянного тока через преобразователь. Элемент определения уровня зарядки определяет уровень зарядки элемента хранения энергии. Элемент хранения хранит таблицу, определяющую, для секционных интервалов уровня зарядки, в которых уровень зарядки, указывающий интервал количества заряда, в котором элемент хранения энергии способен хранить энергию, разделен на несколько секций, характеристику зарядки, в которой предоставлены любое одно или несколько из первого напряжения, при котором начинается зарядка, и второго напряжения, при котором начинается зарядка с максимальным током, и характеристику разрядки, в которой предоставлены любое одно или несколько из третьего напряжения, при котором начинается разрядка, и четвертого напряжения, при котором начинается разрядка с максимальным током. Элемент регулирования тока выбирает характеристику в соответствии с уровнем зарядки элемента хранения энергии, которая определяется элементом определения уровня зарядки из таблицы, задает каждое напряжение выбранной характеристики в контрольной точке характеристики регулирования зарядки/разрядки для зарядки и разрядки элемента хранения энергии, и осуществляет зарядку и разрядку между системой электроснабжения постоянного тока и элементом хранения энергии через преобразователь в соответствии с напряжением системы электроснабжения постоянного тока, которое определяется элементом определения напряжения, в соответствии с характеристикой регулирования зарядки/разрядки. В элементе хранения для каждого из секционных интервалов уровня зарядки задается характеристика регулирования, которая определяет задание контрольных точек с первого напряжения по четвертое напряжение переменными в возрастающем тренде или убывающем тренде.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0015] ФИГ. 1 является схемой, изображающей конфигурацию системы подачи питания электрического моторного вагона по варианту осуществления.

ФИГ. 2 является графиком, изображающим характеристики регулирования, которые осуществляют регулирование зарядки/разрядки элемента хранения энергии в соответствии с изменениями напряжения линии питания.

ФИГ. 3 является графиком характеристики, изображающим связь уровня зарядки и напряжений контрольных точек.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0016] Здесь и далее вариант осуществления будет подробно описан со ссылкой на чертежи.

[0017] (Вариант осуществления)

ФИГ. 1 является схемой, изображающей конфигурацию системы подачи питания электрического моторного вагона по варианту осуществления.

Система подачи питания электрического моторного вагона является системой подачи питания, относящейся к типу подачи постоянного тока, которая подает энергию постоянного тока от подстанции через схему питания к транспортному средству в транспортной системе, такой как рельсовая дорога, монорельсовая дорога, например, к электрическому моторному вагону или ему подобному.

[0018] Как изображено на ФИГ. 1, система 10 подачи питания электрического моторного вагона по варианту осуществления составлена путем соединения устройства 4 хранения энергии и оборудования 5 подстанции посредством схемы 2 питания. Схема 2 питания является системой электроснабжения постоянного тока, имеющей линию 2а питания (воздушную линию или линию электропередачи) и рельс 2b (обратный провод или обратный проводник).

[0019] Оборудование 5 подстанции устанавливается, например, каждые 5 км или на каждой станции рельсовой дороги, монорельсовой дороги или им подобного. Как изображено на ФИГ. 1 оборудование 5 подстанции соединяет прерыватель 12 цепи переменного тока, трансформатор 13, нормальный прерыватель 14 цепи переменного тока, выпрямитель 15 и прерыватель 16 цепи постоянного тока между схемой 2 питания (системой электроснабжения постоянного тока) и системой 11 электроснабжения переменного тока.

[0020] Прерыватель 12 цепи переменного тока электрически соединяет или разъединяет систему 11 электроснабжения переменного тока, которая является системой электроснабжения коммерческой компании, и трансформатор 13 друг с другом/друг от друга, например. Описанная выше система 11 электроснабжения переменного тока является обычным источником питания системы переменного тока для питания постоянного тока.

[0021] Трансформатор 13 изменяет напряжение системы 11 электроснабжения переменного тока до напряжения схемы 2 питания. Прерыватель 14 цепи переменного тока электрически соединяет или разъединяет трансформатор 13 и выпрямитель 15 друг с другом/друг от друга.

[0022] Выпрямитель 15 является, например, диодным выпрямителем или ШИМ-преобразователем и является преобразователем переменного тока в постоянный ток, который преобразует переменный ток в постоянный ток. Другими словами, выпрямитель 15 преобразует электрическую энергию системы 11 электроснабжения переменного тока, чье напряжение преобразуется трансформатором 13, в энергию постоянного тока и подает энергию постоянного тока в схему 2 питания.

[0023] Прерыватель 16 цепи постоянного тока электрически соединяет или разъединяет схему 2 питания и выпрямитель друг с другом/друг от друга. Следует отметить, что описанное выше оборудование 5 подстанции не обязательно должно быть расположено совместно в одном месте или корпусе.

[0024] Электрический моторный вагон 1 перемещается путем получения питания энергией постоянного тока со стороны оборудования 5 подстанции через схему 2 питания. Все электрические рельсовые транспортные средства, которые перемещаются с использованием электричества в качестве движущей силы, такие как транспортное средство, применяемое на монорельсовой дороге, транспортное средство, применяемое на рельсовой дороге и электрическое транспортное средство, относятся к электрическому моторному вагону 1.

[0025] Рельс 2b является проводником, который дополняет линию 2а питания, и через который проходит обратный ток. Следует отметить, что в транспортной системе, перемещение в которой осуществляется, например, с помощью резиновых колес, а не рельса 2b, как в части метро и ему подобном, устанавливается специальный проводник, через который проходит обратный ток, в качестве обратного проводника вместо рельса 2b.

[0026] В этом примере линия 2а питания и рельс 2b составляют схему 2 питания, но способ с использованием системы с третьим рельсом и системы с четвертым рельсом, или системы, составленной не линией питания, а только контактным проводом, также применим.

[0027] При этом устройство 4 хранения энергии устанавливается, например, каждые 3 км или на подобном расстоянии распределенным образом, и устанавливается на расстоянии от места расположения оборудования 5 подстанции.

[0028] Как изображено на ФИГ. 1, устройство 4 хранения энергии соединено со схемой 2 питания (с линией 2а питания и рельсом 2b). Устройство 4 хранения энергии включает в себя прерыватель 41 цепи постоянного тока, преобразователь 42, элемент 43 хранения энергии, элемент 44 определения уровня зарядки, элемент 45 определения напряжения постоянного тока, таблицу 47 и элемент 48 регулирования зарядки/разрядки. Таблица 47 хранится в памяти. Элемент 48 регулирования зарядки/разрядки реализован в виде центрального процессора (ЦП).

[0029] Прерыватель 41 цепи постоянного тока электрически соединяет или разъединяет преобразователь 42 и линию 2а питания друг с другом/друг от друга. Преобразователь 42 осуществляет передачу электрической энергии между линией 2а питания и элементом 43 хранения энергии.

[0030] Преобразователь составлен из повышающего/понижающего чоппера (промежуточный вольтодобавочный преобразователь), который с помощью затвора управляет, например, переключающим элементом или ему подобным и преобразует напряжение между линией 2а питания и элементом 43 хранения энергии. Кроме того, преобразователь 42 регулирует ток для элемента 43 хранения энергии посредством управления элементом 48 регулирования зарядки/разрядки для осуществления процесса зарядки/разрядки.

В преобразователе 42 элемент, который применяется в преобразователе 42, является, например, элементом с самостоятельным гашением дуги, таким как IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором), и зарядка и разрядка элемента 43 хранения энергии осуществляются с помощью ШИМ (широтно-импульсной модуляции), приводящей в работу этот элемент.

[0031] Преобразователь 42 имеет функцию преобразования постоянного тока в постоянный ток, когда элемент 43 хранения энергии является, например, аккумуляторной батареей или конденсатором, и также преобразователь 42 сформирован в виде преобразователя, имеющего функцию инвертора, который делает возможным преобразование постоянного тока в переменный, когда элемент 43 хранения энергии является, например, маховиком.

[0032] Элемент 43 хранения энергии является, например, аккумуляторной батареей, такой как литий-ионная батарея, никель-металлгидридной батареей или свинцово-кислотной батареей, или элементом хранения энергии, таким как электронный двухслойный конденсатор, или маховиком. Элемент 43 хранения энергии способен заряжаться током от линии 2а питания (системы электроснабжения постоянного тока) и разряжаться в линию 2а питания (систему электроснабжения постоянного тока).

[0033] Элемент 45 определения напряжения постоянного тока определяет напряжение (напряжение постоянного тока) линии 2а питания через преобразователь 42 и передает данные на элемент 48 регулирования зарядки/разрядки, например. Следует отметить, что напряжение постоянного тока, которое элемент 48 регулирования зарядки/разрядки использует для регулирования зарядки/разрядки, может являться, например, напряжением датчика, соединенного через индуктивно-емкостной фильтр или ему подобный для определения напряжения линии 2а питания, вместо напряжения линии 2а питания как в данном примере.

[0034] Элемент 44 определения уровня зарядки/разрядки определяет состояние заряда (SOC) элемента 43 хранения энергии как уровень зарядки в [%]. Элемент 44 определения уровня зарядки/разрядки измеряет степень зарядки из напряжения элемента 43 хранения энергии, и заменяет значение в [%] уровня зарядки путем соотнесения с интервалом от ʺ0ʺ (нуля) до 100% на основании предварительно заданных таблиц преобразования (не изображены). То есть элемент 44 определения уровня зарядки/разрядки является элементом определения уровня зарядки, который определяет уровень зарядки элемента 43 хранения энергии.

[0035] Следует отметить, что SOE (уровень энергии), который указывает на состояние заряда, может быть использован вместо SOC. SOE является параметром, который отображает отношение энергии, накопленной при зарядке, к максимально возможной энергии при зарядке, и отличается, например, от параметра, определяемого с помощью Ач, представленного SOC аккумуляторной батареи.

[0036] Элемент 48 регулирования зарядки/разрядки выбирает характеристику в соответствии с уровнем зарядки элемента 43 хранения энергии, который определяется элементом 44 определения уровня зарядки, из таблицы 47.

[0037] Элемент 48 регулирования зарядки/разрядки функционирует как элемент регулирования тока, который выставляет каждое напряжение выбранной характеристики в контрольной точке характеристики регулирования зарядки/разрядки для зарядки и разрядки элемента 43 хранения энергии, и осуществляет зарядку и разрядку между линией 2а питания и элементом 43 хранения энергии через преобразователь 42 в соответствии с напряжением (напряжением постоянного тока) линии 2а питания, которое определяется элементом 45 определения напряжения постоянного тока, в соответствии с характеристикой регулирования зарядки/разрядки.

[0038] То есть элемент 48 регулирования зарядки/разрядки регулирует токи зарядки/разрядки (ток зарядки и ток разрядки), которые преобразователь 42 подает на/получает от элемента 43 хранения энергии относительно линии 2а питания при регулировании работы прерывателя 41 цепи постоянного тока на основании напряжения (напряжения постоянного тока) линии 2а питания, которое определяется элементом 45 определения напряжения постоянного тока.

[0039] Элемент 48 регулирования зарядки/разрядки имеет график 20 регулирования (последовательность регулирования или функцию регулирования) для должного осуществления зарядки и разрядки в соответствии с напряжением линии 2а питания, как изображено на ФИГ. 2, и корректирует токи зарядки/разрядки (ток зарядки и ток разрядки) в соответствии с этим графиком 20 регулирования.

[0040] ФИГ. 2, на которой напряжение линии 2а питания соответствует горизонтальной оси, а ток зарядки и ток разрядки, который проходит к/от элемента 43 хранения энергии, соответствует вертикальной оси, является графиком, изображающим характеристику регулирования (графиком регулирования) элемента 48 регулирования зарядки/разрядки для реализации прохождения тока зарядки к элементу 43 хранения энергии в соответствии с изменением напряжения линии 2а питания или для реализации разрядки элемента 43 хранения энергии через ток разрядки. Другими словами, эта характеристика регулирования отображает зависимость между напряжением линии 2а питания, которое определяется на элементе 43 хранения энергии, и током зарядки и током разрядки относительно элемента 43 хранения энергии.

[0041] На графике 20 регулирования на той же фигуре четыре точки переключения (здесь и далее называемые ʺконтрольными точкамиʺ) задаются для регулирования зарядки/разрядки. Контрольная точка 21 является точкой, в которой начинается зарядка. Контрольная точка 22 является точкой, в которой ток зарядки становится максимальным во время зарядки. Контрольная точка 23 является точкой, в которой начинается разрядка. Контрольная точка 24 является точкой, в которой ток разрядки становится максимальным во время разрядки.

[0042] То есть, когда напряжение линии 2а питания становится ниже предварительно заданного значения (интервал S центральной части графика горизонтальной оси) и достигает контрольной точки 23 по напряжению, в которой начинается разрядка, выходной ток от элемента 43 хранения энергии увеличивается (идет разрядка) путем изменения нагрузки, и разрядка продолжается до тех пор, пока не достигается контрольная точка 24 по напряжению, в которой ток разрядки становится максимальным, и, соответственно, осуществляется регулирование таким образом, чтобы ток разрядки выдавался с поддержанием его максимального значения.

[0043] С другой стороны, когда напряжение линии 2а питания становится больше предварительно заданного значения (интервал S центральной части графика горизонтальной оси) и достигает контрольной точки 21 по напряжению, в которой начинается зарядка, ток зарядки, подаваемый на элемент 43 хранения энергии, увеличивается и достигается контрольная точка 22 по напряжению, в которой ток зарядки становится максимальным, и, соответственно, осуществляется регулирование таким образом, чтобы ток зарядки подавался с поддержанием его максимального значения. Следует отметить, что эта табличная характеристика может быть предоставлена блоком регулирования с использованием математического выражения, ограничителя или им подобного.

[0044] К таблице 47 обращается элемент 48 регулирования зарядки/разрядки. Элемент 48 регулирования зарядки/разрядки считывает напряжение для установки в каждой из контрольных точек с 21 по 24 из таблицы 47 в соответствии с определенным уровнем зарядки элемента 43 хранения энергии, и изменяет характеристику регулирования путем задания считанного напряжения на графике 20 регулирования с ФИГ. 2.

[0045] В таблице 47 напряжения с 31 по 34, которые выставлены в описанных выше четырех контрольных точках с 21 по 24 на ФИГ. 2, хранятся в соответствии со значением уровня зарядки.

[0046] В таблице 47 в секционных интервалах уровня зарядки, в которых уровень зарядки определяет интервал уровня заряда, в котором элемент 43 хранения энергии способен хранить энергию, разделены на определенные секции, выставляются (задаются) характеристика зарядки, в которой представлены любое одно или несколько из первого напряжения 31, при котором начинается зарядка, и второго напряжения 32, при котором начинается зарядка с максимальным током, и характеристика разрядки, в которой представлены любое одно или несколько из третьего напряжения 33, при котором начинается разрядка, и четвертого напряжения 34, при котором начинается разрядка с максимальным током.

[0047] То есть таблица 47 является таблицей, которая отображает зависимость между напряжением 31, при котором начинается зарядка, напряжением 32, при котором осуществляется зарядка при максимальном токе зарядки, напряжением 33, при котором начинается разрядка, и напряжением 34, при котором осуществляется разрядка при максимальном токе разрядки, и уровнем зарядки.

[0048] Графики, в которых напряжения с 31 по 34 соединяются друг с другом в соответствии с изменением уровня зарядки становятся линейными графиками четырех последовательностей (характеристик), как изображено на ФИГ. 3.

[0049] ФИГ. 3, на которой уровень зарядки элемента 43 хранения энергии соответствует горизонтальной оси, а напряжение постоянного тока, определяемое на элементе 43 хранения энергии. соответствует вертикальной оси, является графиком, изображающим характеристику регулирования для осуществления прохождения тока зарядки или тока зарядки в соответствии с изменением напряжения линии 2а питания и осуществления зарядки и разрядки относительно элемента 43 хранения энергии.

[0050] Характеристика регулирования определяется четырьмя кривыми регулирования. Кривые регулирования хранятся в памяти. Кривые регулирования с ФИГ. 3 задают характеристику регулирования, которая устанавливает контрольные точки с 21 по 24 соответствующих напряжений с первого напряжения 31 по четвертое напряжение 34 переменными в возрастающем тренде или убывающем тренде для каждого из секционных интервалов уровня зарядки.

[0051] В каждом из линейных графиков последовательности задаются интервалы (интервал зарядки, интервал разрядки и интервал зарядки/разрядки) уровня зарядки, определяемые напряжениями с 31 по 34, выставленными в контрольных точках с 21 по 24, для каждого из секционных интервалов (секционных промежутков или секционных областей) уровня зарядки, в которых уровень зарядки от ʺ0ʺ (нуля) до 100%, указывающий на интервал значения заряда, в котором элемент 43 хранения энергии способен хранить энергию, разделен на несколько секций.

[0052] В частности, секционные интервалы (рабочие интервалы элемента 43 хранения энергии) уровня зарядки разделены на, например, ʺ0ʺ (ноль)- 25%, 25-35%, 35-40%, 40-50%, 50-60%, 60-65%, 65-70%, 70-75%, 75-100%, и так далее.

[0053] В таблице 47 напряжения с 31 по 34, которые устанавливаются в контрольных точках с 21 по 24 на ФИГ. 2, хранятся для каждого из значений уровня разрядки в соответствии с разделением.

[0054] Напряжение 31, которое задается в контрольной точке 21, является напряжением, при котором начинается зарядка, и оно называется первым напряжением. Напряжение 32, которое задается в контрольной точке 22, является напряжением (напряжением, при котором начинается зарядка с максимальным током), при котором ток зарядки становится максимальным во время зарядки, и оно называется вторым напряжением. Напряжение 33, которое задается в контрольной точке 23, является напряжением, в котором начинается разрядка, и оно называется третьим напряжением. Напряжение 34, которое задается в контрольной точке 24, является напряжением (напряжением при котором начинается разрядка с максимальным током), при котором ток разрядки становится максимальным во время разрядки, и оно называется четвертым напряжением.

[0055] Элемент 48 регулирования зарядки/разрядки осуществляет зарядку и разрядку относительно элемента 43 хранения энергии путем считывания с первого напряжения по четвертое напряжение, соответствующих уровню зарядки, определенному элементом 44 определения уровня зарядки, из таблицы 47, применяя считанные с первого напряжения по четвертое напряжение, и регулируя ток преобразователя 42 в соответствии с напряжением, определенным элементом 45 определения напряжения постоянного тока.

[0056] Выполнение этого регулирования может быть реализовано в сочетании либо напряжения 33, при котором начинается разрядка, либо напряжения 34, при котором ток разрядки становится максимальным во время разрядки, с либо напряжением 31, при котором начинается зарядка, или напряжением 32, при котором ток зарядки становится максимальным во время зарядки.

[0057] В частности, как изображено на ФИГ. 3, каждое из напряжений с 31 по 34 остается постоянным без изменений в интервале ʺ0ʺ (ноль)-25% уровня зарядки.

[0058] В интервале 25-35% задается первая характеристика 61 разрядки для второго интервала уровня зарядки. Эта первая характеристика 61 разрядки включает в себя характеристику разрядки (характеристику, указывающую возрастающий тренд), в которой напряжение 33, при котором начинается разрядка, и напряжение 34, при котором начинается разрядка при максимальном токе, уменьшаются с уменьшением (от 35% до 25%) уровня зарядки (SOC).

[0059] В секционном интервале 35-40% задаются вторые характеристики 72 зарядки/разрядки для шестого интервала уровня зарядки. Эти вторые характеристики 72 зарядки/разрядки включают характеристику разрядки (характеристику, указывающую убывающий тренд), в которой напряжение 33, при котором начинается разрядка, и напряжение 34, при котором начинается разрядка при максимальном токе, увеличиваются с увеличением значения SOC между первой характеристики 51 зарядки и первой характеристики 61 разрядки, и характеристику зарядки (характеристику, соответствующую увеличению), в которой напряжение 31, при котором начинается зарядка, и напряжение 32, при котором начинается зарядка с максимальным током, увеличиваются с увеличением значения SOC в том же секционном интервале SOC, для которого задана описанная выше разрядка.

[0060] Эти вторые характеристики 72 зарядки/разрядки являются характеристиками зарядки/разрядки для удержания напряжения линии 2а питания во время уменьшения напряжения линии 2а питания путем зарядки от выпрямителя 15 элемента 43 хранения энергии. Если нагрузка, на которую осуществляется разрядка, становится большой, SOC аккумуляторной батареи уменьшается. В это время напряжение начала зарядки устанавливается более низким относительно напряжения питания выпрямителя 15, и уменьшение SOC подавляется путем зарядки от выпрямителя 15.

[0061] Кроме того, напряжение начала разрядки смещается в сторону напряжения, затрудняющего разрядку, так как оно также снижается в связи со снижением SOC, до напряжения, при котором разрядка осуществляется, когда падение напряжения линии 2а питания велико. Снижение значения SOC также подавляется этим эффектом.

[0062] Кроме того, задание этих вторых характеристик 72 зарядки/разрядки делает возможной зарядку от выпрямителя 15, когда напряжение линии 2а питания имеет высокое значение, и разрядку, когда напряжение линии 2а питания имеет низкое значение, и позволяет в целом подавлять снижение напряжения линии 2а питания.

[0063] Уменьшение снижения напряжения линии 2а питания делает возможным также подавлять ток, который проходит через линию 2а питания, и также подавлять потери на сопротивление (потери питания), возникающие при прохождении тока через линию 2а питания и контактный провод и рельс 2b (обратный провод).

[0064] Эти вторые характеристики 72 зарядки/разрядки осуществляют, по сути, работу по подаче энергии от выпрямителя 15 к элементу 43 хранения энергии и дальнейшую разрядку, когда напряжение линии 2а питания падает, приводя к потерям зарядки/разрядки элемента 43 хранения энергии, что приводит к низкой эффективности.

[0065] Тем не менее, когда предполагается подавление уменьшения напряжения линии 2а питания как функциональное требование для элемента 43 хранения энергии, и когда потери питания больше потерь элемента 43 хранения энергии, и есть возможность уменьшить потери питания, их применение возможно.

[0066] В секционном интервале 40-50% задаются первые характеристики 71 зарядки/разрядки для пятого интервала уровня зарядки. Эти первые характеристики 71 зарядки/разрядки включают в себя характеристики, указывающие один или оба возрастающих тренда характеристики, в которой напряжение 33, при котором начинается разрядка, увеличивается, и характеристики, при которой напряжение 34, при котором начинается разрядка с максимальным током, увеличивается, с увеличением уровня зарядки между первой характеристикой 51 зарядки и первой характеристикой 61 разрядки.

[0067] Кроме того, эти первые характеристики 71 зарядки/разрядки имеют характеристики (характеристики, при которых напряжение 31 и напряжение 32 остаются параллельными), в которых напряжение 31, при котором начинается зарядка, и напряжение 32, при котором начинается зарядка с максимальным током, становятся неизменными независимо от изменения значения SOC в том же секционном интервале, соответствующем этим напряжениями 33 и 34 с возрастающим трендом.

[0068] Например, напряжение 31 начала зарядки в это время является напряжением питания холостого хода выпрямителя 15. Зарядка осуществляется при напряжении того же уровня, что и напряжение питания холостого хода выпрямителя 15 путем задания этих характеристик 71 зарядки/разрядки, тем самым делая возможным зарядку с помощью рекуперативной электрической энергии от более удаленного электрического моторного вагона, и делая возможным улучшение ингибирующего эффекта относительно потерь при рекуперации.

[0069] Кроме того, даже хотя количество энергии для зарядки увеличивается, характеристика разрядки, которая задается в этих характеристиках 71 зарядки/разрядки, и в которой напряжение 33, при котором начинается разрядка, и напряжение 34, при котором начинается разрядка с максимальным током, увеличиваются с увеличением значения SOC, делает возможным увеличить количество мощности при разрядке и стабилизировать значение SOC.

[0070] Даже хотя увеличение значения SOC не подавляется характеристикой интервала, которая задается в это время, увеличение значения SOC может быть подавлено с помощью описанной выше второй характеристики 52 зарядки и второй характеристики 62 разрядки дополнительно.

[0071] Напряжение 33, при котором начинается разрядка в секционном интервале этих первых характеристик 71 зарядки/разрядки, может быть задано практически равным напряжению питания холостого хода выпрямителя 15 при максимуме. Кроме того, минимальное напряжение начала разрядки, когда значение SOC низкое, задается с той же целью, что и устройство.

[0072] Например, в случае функционального требования к элементу 43 хранения энергии, который обязательно способствует региону, в котором ток, который выдает выпрямитель 15 имеет значение 1 о.е. или более, напряжение, равное 1 о.е., а именно 1500 В, в системе питания постоянного тока 1500 В, задается как минимальное значение. Когда нет конкретного требования к поддержанию, это минимальное значение может быть установлено равным нижнему пределу напряжения для перемещения поезда, например, соответствующим по уровню интервалу от 850 В до 900 В, или соответствующим по уровню или ниже в случае системы поезда постоянного тока 1500 В.

[0073] В секционном интервале 50-60% задается вторая характеристика 52 зарядки для четвертого интервала уровня зарядки. Эта вторая характеристика 52 зарядки включает характеристику зарядки (характеристику, указывающую возрастающий тренд), в которой напряжение 31, при котором начинается зарядка, и напряжение 32, при котором начинается зарядка с максимальным током, увеличиваются с увеличением значения SOC между первой характеристикой 51 зарядки и первой характеристикой 61 разрядки.

[0074] Задание этой второй характеристики 52 зарядки позволяет соответствовать изменениям напряжения питания холостого хода выпрямителя 15 на стороне оборудования 5 подстанции, соединенной с схемой 2 питания.

[0075] Например, когда напряжение питания холостого хода выпрямителя 15 увеличивается, напряжение схемы 2 питания увеличивается, и зарядка элемента 43 хранения энергии становится легкой для увеличения SOC. Здесь, так как постоянное напряжение начала зарядки поддерживается независимо от значения SOC, процесс зарядки/разрядки осуществляется с помощью первой характеристики 51 зарядки или второй характеристики 62 разрядки в соответствующее время, тем самым вызывая увеличение напряжения 31, при котором начинается зарядка, в связи с увеличением значение SOC, и вызывая процесс быстрой разрядки током, полученным при зарядке от выпрямителя 15, что приводит к процессу зарядки/разрядки с большими потерями устройства 4 хранения энергии.

[0076] В результате осуществляется регулирование с уменьшением рекуперации относительно электрического моторного вагона 1, температура батареи увеличивается из-за появления потерь зарядки/разрядки элемента 43 хранения энергии, и количество входной энергии выпрямителя 15 оборудования 5 подстанции увеличивается.

[0077] Тем не менее, путем задания второй характеристики 52 зарядки, зарядка от выпрямителя 15 подавляется увеличением напряжения 31, при котором начинается зарядка, в соответствии с увеличением значения SOC. Это позволяет подавить возникновение потерь зарядки/разрядки элемента 43 хранения энергии и осуществления регулирования с уменьшением рекуперации, как описано выше.

[0078] В качестве определенного задаваемого значения, когда в качестве одного примера приводится система питания постоянного тока 1500 В, приводится характеристика, в которой напряжение 31, при котором начинается зарядка, увеличивается до интервала от 1590 В до 1620 В, или до порядка 1650 В, в соответствии с увеличением значения SOC.

[0079] 1590 В соответствует напряжению питания холостого хода выпрямителя 15, а интервал от 1620 В до 1650 В соответствует максимальным значениям отклонения напряжения питания холостого хода, которые происходят из-за изменения напряжения системы 11 электроснабжения переменного тока, которое подается на выпрямитель 15.

[0080] То есть, задается характеристика, подразумевающая отклонение напряжения системы 11 электроснабжения переменного тока и изменение напряжения начала зарядки практически до того же уровня, что и максимальное значение напряжения питания холостого хода выпрямителя 15, соединенного со схемой 2 питания, или до большего уровня.

[0081] В секционном интервале 60-65% задается вторая характеристика 62 разрядки для третьего интервала уровня зарядки. Эта вторая характеристика 62 разрядки соответствует характеристике разрядки (характеристике, указывающей возрастающий тренд), при которой напряжение 33, при котором начинается разрядка, и напряжение 34, при котором начинается разрядка с максимальным током, увеличиваются с увеличением значения SOC в интервале (интервале SOC) между первой характеристикой 61 разрядки и первой характеристикой 51 зарядки.

[0082] То есть, эта вторая характеристика 62 разрядки находится между первой характеристикой 61 разрядки и первой характеристикой 51 зарядки, и напряжение 33 указывает возрастающий тренд, и напряжение 34 также указывает тренд роста, пока ток разрядки не достигает максимального напряжения (напряжения VHa, которого достигает максимальный ток разрядки на ФИГ. 3). Следует отметить, что увеличение напряжений 33 и 34 в этой второй характеристике 62 разрядки, может быть отдельным для каждого из напряжений.

Путем задания второй характеристики 62 разрядки напряжение 33, при котором начинается разрядка, увеличивается с увеличением уровня зарядки для облегчения разрядки, тем самым делая возможным подавление увеличения SOC.

[0083] Поскольку задание первой характеристики 51 зарядки и второй характеристики 62 разрядки в обратном порядке относительно SOC приводит к росту напряжения начала зарядки перед ростом SOC, приводя в результате к осуществлению регулирования поезда с уменьшением рекуперации, оно является неподходящим с точки зрения эффекта энергосбережения и эффекта подавления уменьшения рекуперации.

[0084] Таким образом, необходимо задавать вторую характеристику 62 разрядки в интервале (интервале значений SOC) уровня зарядки ниже интервала первой характеристики 51 зарядки.

[0085] В качестве определенного заданного значения, в случае системы питания постоянного тока 1500 В, максимальное значение напряжения 33, при котором начинается разрядка, становится практически равным напряжению питания холостого хода, например, порядка 1590 В. Погрешность элемента 45 определения напряжения постоянного тока учитывается на практике, и может быть задано значение ниже указанного выше значения.

[0086] В секционном интервале 65-70% задаются третьи характеристики 73 зарядки/разрядки для седьмого интервала уровня зарядки. Эти третьи характеристики 73 зарядки/зарядки соответствуют таким характеристикам зарядки/разрядки (характеристикам, при которых напряжение 31 и напряжение 32 на стороне зарядки, и напряжение 33 и напряжение 34 на стороне разрядки остаются параллельными), при которых напряжение 33, при котором начинается разрядка, напряжение 34, при котором начинается разрядка с максимальным током, напряжение 31, при котором начинается зарядка, и напряжение 32, при котором начинается зарядка с максимальным током, поддерживаются неизменными вне зависимости от изменения значения SOC между описанными выше второй характеристикой 62 разрядки и первой характеристикой 51 зарядки. Другими словами, эти третьи характеристики 73 зарядки/разрядки имеют характеристику, при которой напряжение 31 и/или напряжение 32, и напряжение 33 и/или напряжение 34 становятся неизменными напряжениями.

[0087] Например, когда увеличение значения SOC не подавляется второй характеристикой 62 разрядки, описанное выше делает возможным работу элемента 43 хранения энергии без вхождения во второй секционный интервал (интервал значений SOC) первой характеристики 51 зарядки путем, не начиная быстрой зарядки первой характеристикой 51 зарядки, разрядки при напряжении 34, при котором разрядка начинается при максимальном токе, и в то же время поддерживая характеристику зарядки напряжения 31 начала зарядки, которую можно задавать, на как можно более низком уровне. Ожидается, что путем задания этих характеристик 73 зарядки/разрядки увеличение напряжение 31, при котором начинается зарядка, поддерживается и подавляется уменьшение рекуперации.

[0088] В секционном интервале 70-75% задается первая характеристика 51 зарядки в первом интервале уровня зарядки. Эта первая характеристика 51 зарядки включает характеристику (характеристику, указывающую возрастающий тренд), при которой напряжение 31, при котором начинается зарядка, и напряжение 32, при котором начинается зарядка с максимальным током, увеличиваются с увеличением значения SOC.

[0089] Секционный интервал 75-100% является интервалом, в котором каждое из напряжений с 31 по 34 не изменяется и являются неизменным напряжением (параллельными характеристиками).

[0090] Как было описано выше, в таблице 47 интервалы характеристики зарядки, интервалы характеристики разрядки и интервалы характеристик зарядки/разрядки задаются таким образом, чтобы являться массивом для соотнесения с первой характеристикой 61 разрядки, вторыми характеристиками 72 зарядки/разрядки, первыми характеристиками 71 зарядки/разрядки, второй характеристикой 52 зарядки, второй характеристикой 62 разрядки, третьими характеристиками 73 зарядки/разрядки, и первой характеристикой 51 зарядки для увеличения SOC.

[0091] На данный момент нет необходимости задавать все интервалы описанных выше интервалов, интервалы зарядки и разрядки могут быть заданы, используя по меньшей мере один или более интервалов из описанных выше интервалов соответствующих характеристик, кроме первой характеристики 61 разрядки и первой характеристики 51 зарядки.

[0092] Такое задание массива для соотнесения интервалов относительно значения SOC делает возможной компенсацию напряжения линии питания, когда напряжение линии 2а питания уменьшается, подавление уменьшения рекуперации путем задания напряжения начала зарядки, равному как можно более низкому значению, корректировку напряжения начала зарядки при изменении напряжения питания холостого хода выпрямителя 15, подавление увеличения уровня зарядки, которое происходит при зарядке излишней рекуперативной электрической энергией, и так далее.

[0093] Более того, даже при подаче питания от оборудования питания, расположенного близко с устройством 4 хранения энергии, например, при остановке оборудования 5 подстанции (при отключении подстанции или подобном) и при сильном изменении напряжения, зарядка и разрядка в интервале низких значений SOC с помощью регулирования зарядки/разрядки по данному варианту осуществления делает возможным непрерывное изменение характеристики на характеристики зарядки/разрядки, которые позволяют компенсировать отклонения напряжения воздушной линии.

[0094] Кроме того, даже хотя плотность нагрузки изменяется в соответствии с непостоянным графиком работы электрического моторного вагона 1, интервалы характеристик зарядки/разрядки в соответствии с характеристиками нагрузки схемы 2 питания, непрерывно задаются (устанавливаются) аналогичным образом от неактивного режима до режима сильной загрузки, и, следовательно, становится возможным эффективно осуществлять зарядку и разрядку элемента 43 хранения энергии.

[0095] В описанном выше варианте осуществления SOC описан как уровень зарядки, но когда элемент 43 хранения энергии является, например, конденсатором, напряжение на выводах конденсатора может быть использовано в качестве замены, или когда элемент 43 хранения энергии является, например, маховиком, скорость вращения его вращающегося тела, которое является элементом хранения энергии, может быть использована в качестве замены.

[0096] Кроме того, в описанном выше варианте осуществления задаваемое значение или ему подобное описано в частности относительно системы питания постоянного тока 1500 В, и с той же точки зрения применение к, например, системе питания постоянного тока напряжением 750 В, 600 В или им подобным, также возможно.

[0097] Следует отметить, что описанные выше секционные интервалы уровня зарядки соответствуют одному способу разделения уровня зарядки в качестве примера, и способ разделения уровня зарядки не ограничен этим примером.

[0098] Другими словами, в таблице 47 интервалы зарядки, интервалы разрядки и интервалы зарядки/разрядки, имеющие отличающиеся друг от друга характеристики, хранятся для каждого из секционных интервалов уровня зарядки в [%] элемента 43 хранения энергии, которые меняются в зависимости от изменения напряжения системы 11 электроснабжения переменного тока, например.

[0099] Элемент 48 регулирования зарядки/разрядки задает (выбирает) интервал зарядки, интервал разрядки и интервал зарядки/разрядки в соответствии с секционными интервалами (рабочими интервалами) уровня зарядки элемента 43 хранения энергии, ссылаясь на таблицу 47, когда уровень зарядки определен. Элемент 48 регулирования зарядки/разрядки осуществляет зарядку и разрядку элемента 43 хранения энергии путем регулирования тока зарядки и разрядки интервалов зарядки, интервалов разрядки и интервалов зарядки/разрядки, заданных (выбранных) элементом 48 регулирования зарядки/разрядки.

[0100] Когда напряжение в интервале зарядки и разрядки в соответствии с состоянием заряда элемента 43 хранения энергии задается элементом 48 регулирования зарядки/разрядки, элемент 48 регулирования зарядки/разрядки устанавливает задаваемое напряжение в каждой из контрольных точек с 21 по 24 графика регулирования зарядки и зарядки, изображенного на ФИГ. 2, и осуществляет зарядку и разрядку элемента 43 хранения энергии с помощью тока зарядки или тока разрядки в соответствии со значением напряжения (напряжения постоянного тока) линии 2а питания.

[0101] В частности, когда значение напряжения (напряжения постоянного тока) линии 2а питания меньше или равно напряжению контрольной точки 23, в которой начинается разрядка, осуществляется разрядка элемента 43 хранения энергии при значении тока, соответствующем контрольной точке 23.

Кроме того, когда значение напряжения (напряжения постоянного тока) линии 2а питания больше чем или равно напряжению контрольной точки 21, в которой начинается зарядка, элемент 48 регулирования зарядки/разрядки осуществляет зарядку элемента 43 хранения энергии, подводя ток к элементу 43 хранения энергии при значении тока, соответствующем контрольной точке 1.

[0102] Более того, когда значение определенного напряжения (напряжения постоянного тока) линии 2а питания превышает контрольную точку 23, и ниже контрольной точки 21, элемент 48 регулирования зарядки/разрядки прекращает зарядку и разрядку. Кроме того, когда значение напряжения линии 2а питания, которое превышает контрольную точку 23 разрядки и ниже контрольной точки 21 зарядки, удерживается в течение предварительно заданного времени, элемент 48 регулирования зарядки/разрядки прекращает зарядку и разрядку.

[0103] Другими словами, интервал напряжения S напряжения линии 2а питания на ФИГ. 2 соответствует интервалу напряжения (интервалу напряжения, на котором осуществляется блокировка затвора при остановке преобразователя 42), при котором зарядка и разрядка элемента 43 хранения энергии не осуществляются.

[0104] Следует отметить, что не только напряжение схемы 2 питания может быть определено, но зарядка и разрядка могут быть также прекращены, когда значение тока или значение электрической энергии, проходящие через схему 2 питания определяются, и значение тока или значение электрической мощности превышают контрольную точку 23 разрядки, или ниже контрольной точки 21 зарядки.

[0105] Более того, кроме этого, когда значение тока или значение электрической энергии, которые проходят через схему 2 питания, которые превышают граничное значение разрядки и ниже граничного значения зарядки, которые установлены таким образом, чтобы соответствовать значению тока или значению электрической энергии, удерживаются в течение предварительно заданного времени, элемент 48 регулирования зарядки/разрядки может прекратить зарядку и разрядку.

[0106] Элемент 48 регулирования зарядки/разрядки выбирает (задает) соответствующий интервал зарядки, интервал разрядки и интервал зарядки/разрядки путем использования уровня зарядки элемента 43 хранения энергии, который определяется с помощью элемента 44 определения уровня зарядки/разрядки в качестве ключевого значения, и ссылаясь на таблицу 47.

[0107] Другими словами, элемент 48 регулирования зарядки/разрядки выбирает интервал зарядки/разрядки, хранящийся (задаваемый) в таблице 47 заранее на основе определенного уровня зарядки элемента 43 хранения энергии, и передает данные (инструкции) на элемент 48 регулирования зарядки/разрядки. Таким образом, элемент 48 регулирования зарядки/разрядки задает каждое напряжение выбранного интервала зарядки/разрядки для каждой из контрольных точек с 21 по 24, изображенных на ФИГ. 2, и регулирует ток, проходящий через схему 2 питания, в соответствии с определенным напряжением линии 2а питания, в частности, осуществляет зарядку и разрядку элемента 43 хранения энергии с помощью преобразователя 42.

[0108] В соответствии с системой 10 подачи питания электрического моторного вагона по данному изобретению, как описано выше, путем задания интервалов зарядки, интервалов разрядки и интервалов зарядки/разрядки в таблице 47 заранее таким образом, чтобы они являлись массивом для соотнесения из первой характеристики 61 разрядки, вторых характеристик 72 зарядки/разрядки, первых характеристик 71 зарядки/разрядки, второй характеристики 52 зарядки, второй характеристики 62 разрядки, третьих характеристик 73 зарядки/разрядки и первой характеристики 51 зарядки в порядке увеличения значения SOC, определения уровня зарядки элемента 43 хранения энергии, выбора интервала в соответствии с уровнем зарядки из таблицы 47, задания соответствующих напряжений интервала с графика 20 регулирования (информации для регулирования зарядки/разрядки), изображенного на ФИГ. 2, и осуществления зарядки и разрядки между напряжением линии 2а питания и элементом 43 хранения энергии через преобразователь 42 в соответствии с напряжением линии 2а питания в соответствии с графиком 20 регулирования, достигается следующий эффект.

[0109] 1) Подавление необязательной зарядки и разрядки без регулирования тока зарядки/разрядки для поддержания постоянным значения SOC делает возможным подавить потери в цикле зарядки/разрядки и уменьшить потери зарядки/разрядки.

[0110] 2) Существует возможность следовать изменениям в нагрузке оборудования 5 подстанции и электрического моторного вагона 1, и даже при отказе выпрямителя 15, изменении режима работы выпрямителя 15, изменении положения отпаек трансформатора и подобных изменениях, устойчивая работа возможна без изменения задаваемых значений.

[0111] 3) Благодаря возможности поглощения рекуперативной электрической энергии при напряжении, близком к напряжению питания холостого хода выпрямителя 15, и осуществления процесса зарядки, становится возможным использовать для зарядки рекуперативную электрическую энергию от электрического моторного вагона 1, который находится на рельсах на определенном расстоянии.

[0112] 4) Так как работа преобразователя 42 постоянно наблюдается, и ограничивающая регулировка зарядки/разрядки электрической энергии осуществляется при перегрузке, остановка работы устройства 4 хранения энергии, вызванная перегрузкой, может быть предотвращена, и работа может выполняться с высоким показателем эффективности загрузки.

[0113] То есть осуществление ежеминутного регулирования зарядки и разрядки в практичном диапазоне емкости хранящейся энергии элемента 43 хранения энергии делает возможным уменьшить потери зарядки/разрядки элемента 43 хранения энергии, эффективно подавить уменьшение рекуперации, и осуществить зарядку и разрядку в соответствии с изменением распределения нагрузки схемы 2 питания при работе электрического моторного вагона 1 и режиме работы (режиме работы выпрямителя подстанции) оборудования 5 подстанции.

[0114] В результате существует возможность предоставить устройство 4 хранения энергии, способное улучшать эффективность зарядки/разрядки элемента 43 хранения энергии, также реагирующее на прекращение подачи питания от оборудования питающей подстанции и изменение распределения нагрузки поезда в схеме 2 питания, и заставляющее уровень зарядки элемента 43 хранения энергии находиться в предварительно заданном интервале уровня зарядки, при этом максимально подавляя уменьшение рекуперации транспортного средства 1.

[0115] При том, что были описаны определенные варианты осуществления, эти варианты осуществления были представлены только в качестве примера, и они не подразумевают ограничения объема изобретения. Действительно, новые варианты осуществления, описанные здесь могут быть реализованы в различном виде; более того, различные упрощения, замены и изменения формы описанных здесь вариантов осуществления могут быть сделаны, не выходя за рамки сущности изобретения. Приложенная формула изобретения и эквиваленты ее пунктов подразумевают покрытие таких форм или модификаций, которые попадают под объем и суть изобретений.

[0116] Более того, по меньшей мере один компонент в устройстве 4 хранения энергии, обозначенный в описанном выше варианте осуществления, может быть реализован посредством программы, установленной на устройство хранения данных или жесткий диск компьютера, или ему подобного, и, кроме того, компьютер может реализовать функцию данного изобретения путем хранения описанной выше программы в электронной среде, подходящей для считывания компьютером: электронной среда и считывание компьютером программы из электронной среды. Электронная среда включает, например, среду для записи, такую как компакт-диск, флэш-память, съемный носитель информации: съемный носитель информации, и ему подобные. Более того, компоненты распределены и хранятся в различных компьютерах, соединенных через сеть, и соответствующие компоненты обмениваются информацией друг с другом через функциональные компьютеры, и тем самым компоненты могут быть реализованы.

Разъяснение ссылочных номеров

[0017] 1 … электрический моторный вагон, 2 … схема питания, 2а … линия питания, 2b … рельс, 4 … устройство хранения энергии, 5 … оборудование подстанции, 10 … система подачи питания электрического моторного вагона, 11 … система электроснабжения переменного тока, 12 … прерыватель цепи переменного тока, 13 … трансформатор, 14 … прерыватель цепи переменного тока, 15 … выпрямитель, 16 … прерыватель цепи постоянного тока, 41 … прерыватель цепи постоянного тока, 42 … преобразователь, 42 … блок преобразования, 43 … элемент хранения энергии, 44 … элемент определения уровня зарядки, 44 … элемент определения уровня зарядки/разрядки, 45 … элемент определения напряжения постоянного тока, 47 … таблица, 48 … элемент регулирования зарядки/разрядки.

Изобретение относится к устройству хранения энергии. Устройство хранения энергии содержит: элемент хранения энергии, таблицу характеристик и элемент регулирования тока. Элемент регулирования тока выбирает характеристику в соответствии с определенным из таблицы уровнем зарядки элемента хранения энергии, задает напряжение выбранной характеристики регулирования в контрольной точке для зарядки и разрядки элемента хранения энергии, осуществляет зарядку и разрядку через преобразователь в соответствии с напряжением системы электроснабжения постоянного тока в соответствии с характеристикой регулирования. Технический результат заключается в улучшении эффективности зарядки и разрядки элемента хранения энергии. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство хранения энергии, содержащее:

элемент хранения энергии, выполненный с возможностью хранения энергии и зарядки и разрядки;

преобразователь, преобразующий напряжение между системой электроснабжения постоянного тока и элементом хранения энергии;

элемент определения напряжения, определяющий напряжение системы электроснабжения постоянного тока через преобразователь;

элемент определения уровня зарядки, определяющий уровень зарядки элемента хранения энергии;

элемент хранения, который хранит таблицу, определяющую для секционных интервалов уровня зарядки, в которых уровень зарядки, указывающий интервал значения зарядки, в котором элемент хранения энергии способен хранить энергию, разделен на несколько секций, характеристику зарядки, в которой предоставлены любое одно или несколько из первого напряжения, при котором начинается зарядка, и второго напряжения, при котором начинается зарядка с максимальным током, и характеристику разрядки, в которой предоставлены любое одно или несколько из третьего напряжения, при котором начинается разрядка, и четвертого напряжения, при котором начинается разрядка с максимальным током; и

элемент регулирования тока, который выбирает характеристику в соответствии с уровнем зарядки элемента хранения энергии, который определяется элементом определения уровня зарядки из таблицы, задает каждое напряжение выбранной характеристики в контрольной точке характеристики регулирования зарядки/разрядки для зарядки и разрядки элемента хранения энергии и осуществляет зарядку и разрядку между системой электроснабжения постоянного тока и элементом хранения энергии через преобразователь в соответствии с напряжением системы электроснабжения постоянного тока, которое определяется элементом определения напряжения, в соответствии с характеристикой регулирования зарядки/разрядки, причем

в элементе хранения

характеристика регулирования для изменения четырех напряжений с первого напряжения по четвертое напряжение задается для каждого интервала уровня зарядки, где

характеристика регулирования включает в себя:

первую характеристику зарядки, включающую в себя одну или обе характеристики из характеристики, в которой первое напряжение увеличивается с увеличением уровня зарядки, и характеристики, в которой второе напряжение увеличивается с увеличением уровня зарядки;

первую характеристику разрядки, включающую в себя одну или обе характеристики из характеристики, в которой третье напряжение уменьшается с уменьшением уровня зарядки, и характеристики, в которой четвертое напряжение уменьшается с уменьшением уровня зарядки;

вторую характеристику разрядки, предоставленную между первой характеристикой зарядки и первой характеристикой разрядки, и включающую в себя одну или обе характеристики из характеристики, в которой третье напряжение увеличивается с увеличением уровня зарядки, и характеристики, в которой четвертое напряжение увеличивается, пока не достигает максимального напряжения начала разрядки, с увеличением уровня зарядки; и

третьи характеристики зарядки/разрядки, предоставленные между второй характеристикой разрядки и первой характеристикой зарядки, в которых одно или оба напряжения из первого напряжения и второго напряжения и одно или оба напряжения из третьего напряжения и четвертого напряжения становятся неизменными независимо от уровня зарядки.

2. Устройство хранения энергии по п. 1, в котором

характеристика регулирования включает в себя:

вторую характеристику зарядки, предоставленную между второй характеристикой разрядки и первой характеристикой разрядки, и включающую в себя одну или обе характеристики из характеристики, в которой первое напряжение увеличивается с увеличением уровня зарядки, и характеристики, в которой второе напряжение увеличивается с увеличением уровня зарядки.

3. Устройство хранения энергии по п. 1, в котором

характеристика регулирования включает в себя:

первые характеристики зарядки/разрядки, предоставленные между второй характеристикой разрядки и первой характеристикой разрядки и имеющие характеристику разрядки, включающую в себя одну или обе характеристики из характеристики, в которой третье напряжение увеличивается с увеличением уровня зарядки, и характеристики, в которой четвертое напряжение увеличивается с увеличением уровня зарядки, и характеристику зарядки, в которой одно или оба напряжения из первого напряжения и второго напряжения становятся неизменным напряжением, не зависящим от уровня зарядки в секционном интервале уровня зарядки, в котором задана эта характеристика разрядки.

4. Устройство хранения энергии по п. 1, в котором

характеристика регулирования включает в себя:

вторые характеристики зарядки/разрядки, предоставленные между второй характеристикой разрядки и первой характеристикой разрядки и имеющие характеристику разрядки, включающую в себя одну или обе характеристики из характеристики, в которой третье напряжение увеличивается с увеличением уровня зарядки, и характеристики, в которой четвертое напряжение увеличивается с увеличением уровня зарядки, и характеристику зарядки, включающую в себя одну или обе характеристики из характеристики, в которой первое напряжение увеличивается с увеличением уровня зарядки, и характеристики, в которой второе напряжение увеличивается с увеличением уровня зарядки, в секционном интервале уровня зарядки, в котором задана эта характеристика разрядки.

5. Устройство хранения энергии по п. 1, в котором

характеристика регулирования имеет:

между второй характеристикой разрядки и первой характеристикой разрядки,

вторую характеристику зарядки, включающую в себя одну или обе характеристики из характеристики, в которой первое напряжение увеличивается с увеличением уровня зарядки, и характеристики, в которой второе напряжение увеличивается с увеличением уровня зарядки;

первые характеристики зарядки/разрядки, имеющие характеристику разрядки, включающую в себя одну или обе характеристики из характеристики, в которой третье напряжение увеличивается с увеличением уровня зарядки, и характеристики, в которой четвертое напряжение увеличивается с увеличением уровня зарядки, и характеристику зарядки, в которой одно или оба напряжения из первого напряжения и второго напряжения становятся неизменным напряжением, не зависящим от уровня зарядки в секционном интервале уровня зарядки, в котором задана эта характеристика разрядки; и

вторые характеристики зарядки/разрядки, имеющие характеристику разрядки, включающую в себя одну или обе характеристики из характеристики, в которой третье напряжение увеличивается с увеличением уровня зарядки, и характеристики, в которой четвертое напряжение увеличивается с увеличением уровня зарядки, и характеристику зарядки, включающую в себя одну или обе характеристики из характеристики, в которой первое напряжение увеличивается с увеличением уровня зарядки, и характеристики, в которой второе напряжение увеличивается с увеличением уровня зарядки, в секционном интервале уровня зарядки, в котором задана эта характеристика разрядки, причем

со стороны меньших значений в сторону больших значений уровня зарядки реализуется расположение в следующем порядке: вторые характеристики зарядки/разрядки, первые характеристики зарядки/разрядки и вторая характеристика зарядки.

6. Устройство хранения энергии по п. 1, в котором

характеристика регулирования включает в себя одну или более характеристик из

между второй характеристикой разрядки и первой характеристикой разрядки,

второй характеристики зарядки, включающей в себя одну или обе характеристики из характеристики, в которой первое напряжение увеличивается с увеличением уровня зарядки, и характеристики, в которой второе напряжение увеличивается с увеличением уровня зарядки;

первых характеристик зарядки/разрядки, имеющих характеристику разрядки, включающую в себя одну или обе характеристики из характеристики, в которой третье напряжение увеличивается с увеличением уровня зарядки, и характеристики, в которой четвертое напряжение увеличивается с увеличением уровня зарядки, и характеристику зарядки, в которой одно или оба напряжения из первого напряжения и второго напряжения становятся неизменным напряжением, не зависящим от уровня зарядки в секционном интервале уровня зарядки, в котором задана эта характеристика разрядки, и

вторых характеристик зарядки/разрядки, имеющих характеристику разрядки, включающую в себя одну или обе характеристики из характеристики, в которой третье напряжение увеличивается с увеличением уровня зарядки, и характеристики, в которой четвертое напряжение увеличивается с увеличением уровня зарядки, и характеристику зарядки, включающую в себя одну или обе характеристики из характеристики, в которой первое напряжение увеличивается с увеличением уровня зарядки, и характеристики, в которой второе напряжение увеличивается с увеличением уровня зарядки, в секционном интервале уровня зарядки, в котором задана эта характеристика разрядки.