特許ウォッチ

公開番号2025053155
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-07
出願番号2023162139
出願日2023-09-26
発明の名称充電装置、電気車および電気車充電方法
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人第一国際特許事務所
主分類H02J 7/00 20060101AFI20250331BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】必要時のみ出力を有効化し、かつ、出力を有効化する条件が外乱により模擬される可能性が低い条件であることで、より安全に電気車に搭載された蓄電池の充電を行う。
【解決手段】電気車に搭載された駆動用の蓄電池を、電車線を介して充電する充電装置であって、電気車から電車線を介して電圧を印加されると、蓄電池に対する充電を開始する充電装置。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電気車に搭載された駆動用の蓄電池を、電車線を介して充電する充電装置であって、
前記電気車から前記電車線を介して電圧を印加されると、前記蓄電池に対する充電を開始する
ことを特徴とする充電装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
請求項１に記載の充電装置において、
電力源から入力された電力を直流電力に変換し、前記電車線側に前記直流電力を出力する電力変換器と、
前記電力変換器の前記電車線側に設けられたフィルタコンデンサと、
を備え、
前記電気車から前記電車線を介して電圧を印加されることで前記フィルタコンデンサが充電されると、前記電力変換器は、前記蓄電池に対する充電を開始する
ことを特徴とする充電装置。
【請求項３】
請求項２に記載の充電装置において、
前記電車線の電圧を測定する電圧センサと、
前記電車線から前記フィルタコンデンサへの電力を遮断する接触器と、
を備え、
前記電圧センサにより前記電車線に電圧が印加されたことを検知すると、前記接触器を投入する
ことを特徴とする充電装置。
【請求項４】
請求項２に記載の充電装置において、
前記電気車が前記電車線を通じた充電を受けることが可能な位置にあることを検知する位置検出用地上装置の検知結果に基づく、前記電気車が前記電車線を通じた充電を受けることが可能な位置にあることを知らせる信号を受信し、かつ、前記フィルタコンデンサが充電されると、前記蓄電池に対する充電を開始する
ことを特徴とする充電装置。
【請求項５】
請求項２に記載の充電装置において、
前記電車線の電流を検知する電流センサを有し、
前記電流センサが検知する電流が所定の閾値を下回ると、前記電力変換器を停止する
ことを特徴とする充電装置。
【請求項６】
請求項５に記載の充電装置において、
前記フィルタコンデンサと並列に設けられた、抵抗器とスイッチング素子とを直列接続した放電回路を備え、
前記電力変換器を停止した後、前記放電回路を用いて前記フィルタコンデンサを放電する
ことを特徴とする充電装置。
【請求項７】
駆動用の蓄電池を搭載した電気車であって、
前記電気車は、前記蓄電池に対する充電要求を認識すると、前記蓄電池の電力を用いて、電車線を介して充電装置に電圧を印加する
ことを特徴とする電気車。
【請求項８】
請求項７に記載の電気車において、
充電率が所定値以上の前記蓄電池の電力を用いて、前記電車線を介して前記充電装置に電圧を印加する
ことを特徴とする電気車。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の電気車において、
前記電気車が前記電車線を通じた充電を受けることが可能な位置にあることを検知する位置センサを備え、
前記位置センサが、前記電気車が前記電車線を通じた充電を受けることが可能な位置にあることを検知すると、前記電気車は、前記電車線を介して前記充電装置に電圧を印加する
ことを特徴とする電気車。
【請求項１０】
請求項７または８に記載の電気車において、
前記電気車が前記電車線を通じた充電を受けることが可能な位置にあることを検知する位置検出用地上装置の検知結果に基づく、前記電気車が前記電車線を通じた充電を受けることが可能な位置にあることを知らせる信号を受信すると、前記電気車は、前記電車線を介して前記充電装置に電圧を印加する
ことを特徴とする電気車。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電装置、電気車および電気車充電方法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
近年の蓄電池の高エネルギー密度化や高出力密度化により、蓄電池を搭載して非電化路線を走行可能な電気車が導入されている。そのような電気車では、蓄電池を用いて、主電動機を駆動するインバータ装置や空調等の車両用補器に電力供給する補助電源装置への入力電力を確保している。
【０００３】
近年、環境負荷低減のため、非電化区間を含む線区において従来のディーゼルエンジンを搭載した気動車から蓄電池を搭載した電気車への置き換えが行われている。しかし、車両に搭載できる蓄電池は車両艤装上限りがあり、総延長の長い路線や山岳路線など電力量を多く必要とする線区では、十分な蓄電池容量を確保できない。その場合、非電化区間内に充電装置を追設し、蓄電池を充電する必要がある。
【０００４】
例えば、特許文献１には電気車が走行する路線上に複数の充電設備を設け、電車線を介して電気車の駆動用蓄電池を充電する手段が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１１－００４５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
充電装置による電気車の充電について、発明者が鋭意検討したところ、次の知見を得るに至った。
【０００７】
電気車の航続距離を増大させるには、路線の中間地点に充電のための設備を設けることが有効である。駆動用蓄電池を路線の中間地点で充電するにあたっては、運行ダイヤ等の制約から充電時間が制限される。限られた時間で十分な充電量回復を行うためには、大電力での充電が必要である。
【０００８】
電車線を介した充電を行う場合、既存の電気車駆動システムとの共通化や電気車を電化区間において電車として運用可能にする観点から、充電のために充電装置が電車線に印加する電圧は一般の電気車が電力をとる架線の電圧仕様と同等とすることが望ましく、この場合、充電装置の出力には高電圧が加圧されることになる。例えば交流架線の場合では交流２００００Ｖ、直流架線の場合では直流１５００Ｖの電圧が加圧される。
【０００９】
充電装置の出力に高電圧が加圧されている状態は潜在的に地絡や感電等の事故リスクを有するため、安全上の観点から充電装置は必要時のみ出力端子を加圧することが望ましく、出力を有効化する条件は外乱などにより模擬される可能性が低い条件であることが望ましい。
【００１０】
しかし、特許文献１には、常用給電設備による電気車の充電について「常用給電設備が正常であり、常用給電設備でのみ充電を行って走行する場合を説明する。…車上側の蓄電装置１８を充電するときは、列車を常用給電設備が設置してある場所にて、電車線２６より集電装置２２により電力を受電し、昇降圧チョッパ装置１９を介して蓄電装置１８を充電する。」（段落番号００６６～００６８）と充電時の電気的な流れが記載されているのみで、常用給電設備の出力を有効にする条件については記載されていない。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許