专利名称：用于对无接触线的交通工具进行充电的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无接触线的交通系统，在该系统中，配备有能量储存装置的交通工具在轨道上运行，更具体地，本发明涉及用于对无接触线的交通工具的能量储存装置进行充电的充电方法和充电系统。
背景技术：
近年来，在其中交通工具运行在设定的轨道上的交通系统中，无接触线的交通系统已投入实际使用，该无接触线的交通系统被设置为使得交通工具在不从接触线接收电力供给的情况下运行。在这种交通系统中的交通工具包括用于储存电力的能量储存装置(例如，电池)， 并且交通工具停在站点时将电力储存在能量储存装置中，从而能够在设定的轨道上运行。 另一方面，轨道上的每个站点配备有充电装置，并且当交通工具停在站点时，充电装置向交通工具的能量储存装置供电(例如，专利文献1)。例如，在专利文献1中，无接触线的交通系统中的交通工具包括能量储存装置以及用于控制能量储存装置的充电电压、充电时段等的车载(on-board)控制装置。另一方面，轨道上的站点各自配备有电力馈送设备(充电装置)。当交通工具停在站点以用于接收电力时，电力馈送设备响应于来自安装在交通工具中的车载控制装置的指令开始对能量储存装置充电。接着，如果能量储存装置的电力储存量达到预定值，则车载控制装置发出停止接收电力的命令，从而停止对能量储存装置的充电。引用列表专利文献专利文献1 JP 2000-83302A
发明内容
技术问题一般地，能量储存装置具有预设的最大容许电压值和预设的最小容许电压值。在能量储存装置中，在能量储存装置的电压值落到最大容许电压值和最小容许电压值之间的范围之外的情况下，能量储存装置中的互锁(interlock)功能操作来禁用(disable)能量储存装置。因此，当交通工具在服务中时，必须维持能量储存装置的电压值在最大容许电压值和最小容许电压值之间。然而，如果能量储存装置的电压值在离开站点的时刻低，则可能发生以下问题。如图4中所示，当交通工具离开站点时，能量储存装置输出高电流用于给交通工具供电，因此能量储存装置的电压值V朝着最小容许电压值VL大大降低。在图4中所示的示例中，在离开站点时能量储存装置的电压值V在低状态中，因此，当在对交通工具供电期间能量储存装置的电压值V下降时，能量储存装置的电压值V与最小容许电压值VL之间的余量VLm降低。
如此，如果电压值V和最小容许电压值VL之间的余量VLm降低，则能量储存装置的电压值V由于它的使用或环境变得低于最小容许电压值VL，从而存在互锁功能操作来禁用能量储存装置的风险。因此，需要更换能量储存装置，并且不能实现能量储存装置的长期使用。此外，作为另一示例，如果交通工具在不同海拔的站点之间运行，则可能发生以下问题。例如，在交通工具从高海拔的站点向低海拔的站点运行的情况下，当交通工具离开高海拔站点时，交通工具向低海拔运行，因此必须高动力来制动交通工具。因此，如图5 中所示，高电流通过再生制动(regenerative braking)返回到能量储存装置，结果，能量储存装置的电压值V朝着最大容许电压值VH大大上升。如图5中所示，如果在交通工具的再生制动时能量储存装置的电压值V大大上升，则能量储存装置的电压值V可能超过最大容许电压值VH。如上所述，如果电压值V上升到大于最大容许电压值VH，则互锁功能操作来禁用能量储存装置。因此，需要更换能量储存装置，并且不能实现能量储存装置的长期使用。针对上述情形而创造了本发明，并且本发明一目的在于提供一种用于无接触线的交通工具的充电方法和充电系统，其能够通过控制充电装置对能量储存装置充电的电压值而延长能量储存装置的寿命。解决问题的方案为了解决传统技术中固有的上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种用于无接触线的交通工具的充电方法，所述方法被设置为当配备有能量储存装置的交通工具停在轨道上的站点时，通过提供在底面侧上的充电装置对所述交通工具的能量储存装置充电，所述充电方法包括通过所述充电装置利用在所述能量储存装置的最大容许电压值附近的电压设定值对所述能量储存装置进行充电。此外，根据本发明的另一方面，通过所述充电装置的充电包括利用这样的电压设定值对所述能量储存装置进行充电，使得所述能量储存装置在对所述交通工具供电期间的电压值大于所述能量储存装置的最小容许电压值，并且所述能量储存装置在所述交通工具的再生制动期间的电压值小于所述能量储存装置的最大容许电压值。此外，根据本发明的另一方面，提供了一种用于无接触线的交通工具的充电系统， 所述系统被设置为当配备有能量储存装置的交通工具停在轨道上的站点时，通过提供在底面侧上的充电装置对所述交通工具的能量储存装置进行充电，其中所述充电装置包括控制单元，并且所述控制单元控制使得利用在所述能量储存装置的最大容许电压值附近的电压设定值对所述能量储存装置进行充电。此外，根据本发明的另一方面，所述控制单元控制使得利用这样的电压设定值对所述能量储存装置进行充电，使得所述能量储存装置在对所述交通工具供电期间的电压值大于所述能量储存装置的最小容许电压值，并且所述能量储存装置在所述交通工具的再生制动期间的电压值小于所述能量储存装置的最大容许电压值。本发明的有益效果根据本发明的用于无接触线的交通工具的充电方法，所述方法被设置为当配备有能量储存装置的交通工具停在轨道上的站点时，通过提供在底面侧上的充电装置对所述交通工具的能量储存装置充电，所述充电装置利用在所述能量储存装置的最大容许电压值附近的电压设定值对所述能量储存装置进行充电。因此，在离开站点时的所述能量储存装置的电压值大于传统电压值。因此，当所述交通工具离开站点时，即使能量储存装置的电压值朝着最小容许电压值大大降低，相对于所述能量储存装置的最小容许电压值，所述能量储存装置的电压值也可以确保足够的余量。因此，不存在能量储存装置的电压值由于使用或环境而将小于最小容许电压值的担心。如此，在交通工具在多个站点之间运行的情况下，能量储存装置可以在容许电压值的范围内使用更长时间，从而延长能量储存装置的寿命(可使用寿命)。此外，根据本发明的用于无接触线的交通工具的充电方法，所述充电装置利用这样的电压设定值对所述能量储存装置进行充电，使得所述能量储存装置在对所述交通工具供电期间的电压值大于所述能量储存装置的最小容许电压值，并且所述能量储存装置在所述交通工具的再生制动期间的电压值小于所述能量储存装置的最大容许电压值。因此，例如，当所述交通工具离开高海拔站点朝向低海拔站点时，即使所述能量装置的电压值朝着最大容许电压值大大上升，相对于所述能量储存装置的最大容许电压值，所述能量储存装置的电压值也可以确保足够的余量。因此，不存在能量储存装置的电压值由于使用或环境而将大于最大容许电压值的担心。如此，在交通工具在不同海拔的多个站点之间运行的情况下，能量储存装置可以在容许电压值的范围内使用更长时间，从而延长能量储存装置的寿命。此外，根据本发明的用于无接触线的交通工具的充电系统，所述系统被设置为当配备有能量储存装置的交通工具停在轨道上的站点时，通过提供在底面侧上的充电装置对所述交通工具的能量储存装置进行充电，所述充电装置包括控制单元，并且所述控制单元控制使得利用在所述能量储存装置的最大容许电压值附近的电压设定值对所述能量储存装置进行充电。因此，在离开站点时的所述能量储存装置的电压值大于传统电压值。因此， 当所述交通工具离开站点时，即使能量储存装置的电压值朝着最小容许电压值大大降低， 相对于所述能量储存装置的最小容许电压值，所述能量储存装置的电压值也可以确保足够的余量。因此，不存在能量储存装置的电压值由于使用或环境而将变得小于最小容许电压值的担心。如此，在交通工具在多个站点之间运行的情况下，能量储存装置可以在容许电压值的范围内使用更长时间，从而延长能量储存装置的寿命。此外，根据本发明的用于无接触线的交通工具的充电系统，所述控制单元控制使得利用这样的电压设定值对所述能量储存装置进行充电，使得所述能量储存装置在对所述交通工具供电期间的电压值大于所述能量储存装置的最小容许电压值，并且所述能量储存装置在所述交通工具的再生制动期间的电压值小于所述能量储存装置的最大容许电压值。 因此，例如，当所述交通工具离开高海拔站点朝向低海拔站点时，即使所述能量储存装置的电压值朝着最大容许电压值大大上升，相对于所述能量储存装置的最大容许电压值，所述能量储存装置的电压值也可以确保足够的余量。因此，不存在能量储存装置的电压值由于使用或环境而将大于最大容许电压值的担心。如此，在交通工具在不同海拔的多个站点之间运行的情况下，能量储存装置可以在容许电压值的范围内使用更长时间，从而延长能量储存装置的寿命。
图1是在运行方向上观察的、根据本发明的实施例的无接触线的交通系统的交通工具的图。图2是图示根据本发明的第一实施例的用于无接触线的交通工具的充电方法的曲线图，其图示了当交通工具运行和停止(来充电)时能量储存装置的电压值与时间之间的关系。图3是图示根据本发明的第二实施例的用于无接触线的交通工具的充电方法的曲线图，其图示了在交通工具离开高海拔站点朝向低海拔站点的情况下、交通工具运行和停止(来充电)时能量储存装置的电压值与时间之间的关系。图4是图示在用于无接触线的交通工具的传统充电方法中交通工具离开站点的情况下、能量储存装置的电压值与时间之间的关系的曲线图。图5是图示在用于无接触线的交通工具的传统充电方法中、交通工具离开高海拔站点朝向低海拔站点的情况下、能量储存装置的电压值与时间之间的关系的曲线图。
具体实施例方式参照附图，下面描述根据本发明的实施例的无接触线的交通系统中的交通工具。 图1是在运行方向上观察的、根据本发明的实施例的无接触线的交通系统中的交通工具的图。如图1中所示，根据本发明的实施例的无接触线的交通系统中的交通工具1包括用于运行在预设轨道2上的轨车(truck) 3。轨车3具有侧面3a，该侧面3a配备有用于接收电力的电流收集接触器4。此外，轨车3包括用于储存由电流收集接触器4收集的电力的能量储存装置5。当交通工具1停在站点(未示出)时，交通工具1将电力储存在能量储存装置5中，从而能够运行在设定轨道2上。此外，在能量储存装置5中，最大容许电压值VH和最小容许电压值VL预先设定为容许电压值(见图2和3)。在能量储存装置5中，如果电压值保持在最大容许电压值VH和最小容许电压值VH之间的范围之外，则互锁功能(未示出)操作来禁用电力供给。另一方面，在地面侧上，提供与轨道2相邻直立的支撑框6。支撑框6配备有电流馈送接触器7，当交通工具1停止时，电流馈送接触器7位于与电流收集接触器4相对的位置。电流馈送接触器7通过掩埋在地下的电力线8连接到提供在地面侧上的充电装置9。 充电装置9包括控制单元10，并且控制单元10控制从充电装置9提供给能量储存装置5的电力。利用上述配置，当交通工具1停在站点时，使电流收集接触器4和电流馈送接触器 7彼此接触，从而从地面侧的充电装置9提供的电力储存在能量储存装置5中。第一实施例现在，参照附图，下面描述根据本发明的第一实施例的用于无接触线的交通工具的充电方法。图2是图示根据本发明的第一实施例的用于无接触线的交通工具的充电方法的曲线图，其图示了当交通工具运行和停止(来充电)时能量储存装置5的电压值V与时间t之间的关系。
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如图2中所示，在此实施例中，充电装置9的控制单元10进行控制，使得利用能量储存装置5的最大容许电压值VH附近的电压设定值VS对能量储存装置5进行充电。换言之，在此实施例中，充电装置9利用能量储存装置5的最大容许电压值VH附近的电压设定值VS对能量储存装置5进行充电。注意，一般通过恒流-恒压(CC-CV)充电来进行该充电。如这里所使用的CC-CV 充电是首先以恒流(CC)模式进行充电直到达到设定的电压(CV值)、并且当达到设定的电压时将模式切换到恒压(CV)模式以逐渐降低电流值的充电方法。本发明的电压设定值VS 是指CV值。图2图示了在充电之后立刻开始CV模式的示例。在根据此实施例的交通系统中，预先确定交通工具1在其上运行的轨道2，因此可以预先知道在供电或再生制动期间能量储存装置5的电压值V在站点之间的波动。因此， 基于能量储存装置5的电压值V在站点之间的波动情况确定充电装置9的电压设定值VS。 例如，电压设定值VS设定为满足以下条件的值。表达式1VSm ≤ VLm这里，如图2中所示，Wm是电压设定值VS与最大容许电压值VH之间的余量，以及 VLffl是交通工具在服务中时的能量储存装置5的电压值V(即，供电期间的电压值)的最小值与最小容许电压值VL之间的余量。注意，在此实施例中，充电装置9利用电压设定值VS对能量储存装置5充电，但该充电并不限于利用使电压设定值VS满足上述表达式1的恒定电压进行的充电。充电装置 9可以通过在满足上述表达式1的范围内改变电压设定值VS而对能量储存装置5充电。根据按照本实施例的用于无接触线的交通工具的充电方法，充电装置9利用能量储存装置5的最大容许电压值VH附近的电压设定值VS对能量储存装置5进行充电，因此， 如图2中所示，在离开站点时的能量储存装置5的电压值V大于传统电压值(图4的情况)。 因此，当交通工具1离开站点时，即使能量储存装置5的电压值V朝着最小容许电压值VL 大大降低，相对于能量储存装置5的最小容许电压值VL，能量储存装置5的电压值V也可以确保足够的余量VLm。因此，不存在能量储存装置5的电压值V由于使用或环境而将小于最小容许电压值VL的担心。如此，在交通工具1在多个站点之间运行的情况下，能量储存装置5可以在容许电压值的范围内使用更长时间，从而延长能量储存装置5的寿命(服务寿命)。此外，因为电压总体上高，所以电流值相应地降低，从而获得降低能耗的节能效果。第二实施例现在，参照附图，在下文中描述根据本发明的第二实施例的用于无接触线的交通工具的充电方法。图3是图示根据本发明的第二实施例的用于无接触线的交通工具的充电方法的曲线图，其图示了当交通工具运行和停止(来充电)时能量储存装置5的电压值V 与时间t之间的关系。如图3中所示，在此实施例中，充电装置9的控制单元10进行控制，使得利用电压设定值VS对能量储存装置5进行充电。换言之，在此实施例中，充电装置9利用电压设定值VS对能量储存装置5进行充电。这里，电压设定值VS设定为这样的电压值，使得能量储存装置5在对交通工具1供电期间的电压值V大于能量储存装置5的最小容许电压值VL， 并且能量储存装置5在交通工具1的再生制动期间的电压值V小于能量储存装置5的最大容许电压值VH。注意，在根据此实施例的交通系统中，预先确定交通工具1在其上运行的轨道2， 因此可以预先知道在供电或再生制动期间能量储存装置5的电压值V在站点之间如何波动。因此，基于能量储存装置5的电压值V在站点之间的波动情况确定充电装置9的电压设定值VS。例如，将电压设定值VS设定为这样的值，使得在对交通工具1供电期间，相对于最小容许电压值VL可以确保5至30%的余量VLm，并且在交通工具1的再生制动期间，相对于最大容许电压值VH可以确保5至30%的余量VHm。此外，可以与根据上述第一实施例的方法组合地使用根据此实施例的控制方法。例如，在首先通过根据第一实施例的方法对能量储存装置5充电、然后再生制动期间的电压值V接近最大容许电压值VH的情况下，可以执行在再生制动期间削减(cut)峰值的控制，从而可以相对于最大容许电压值VH确保5至30%的余量VHm。用于削减峰值的配置的示例是配备有用于削减峰值的电阻器的配置。根据按照此实施例的用于无接触线的交通工具的充电方法，充电装置9利用这样的电压设定值VS对能量储存装置5进行充电，使得能量储存装置5在对交通工具1供电期间的电压值V大于能量储存装置5的最小容许电压值VL，并且能量储存装置5在交通工具 1的再生制动期间的电压值V小于能量储存装置5的最大容许电压值VH。因此，例如，如图 3中所示，当交通工具1离开高海拔站点朝向低海拔站点时，即使能量储存装置5的电压值 V朝着最大容许电压值VH大大上升，相对于能量储存装置5的最大容许电压值VH，能量储存装置5的电压值V也可以确保足够的余量V!i。因此，不存在能量储存装置5的电压值V 由于使用或环境而将大于最大容许电压值VH的担心。此外，当交通工具1离开站点时，即使能量储存装置5的电压值V朝着最小容许电压值VL大大下降，相对于能量储存装置5的最小容许电压值VL，能量储存装置5的电压值 V也可以确保足够的余量VLm。因此，不存在能量储存装置5的电压值V由于使用或环境而将小于最小容许电压值VL的担心。如此，在交通工具1在不同海拔的多个站点之间运行的情况下，能量储存装置5可以在容许电压值的范围内使用更长的时间，从而延长能量储存装置5的寿命。虽然上面描述了本发明的实施例，但本发明不限于上述实施例。基于本发明的技术构思可以对其进行各种修改和改变。在上述实施例中，交通工具1的能量储存装置5设置为以接触方式充电。替代地， 交通工具1的能量储存装置5也可以设置为通过作为提供高频电力的充电电源的充电装置 9以非接触方式充电。参考符号列表1交通工具2 轨道3 轨车3a轨车的侧面4电流收集接触器
5能量储存装置6支撑框7电流馈送接触器8电力线9充电装置10控制单元V能量储存装置的电压值VL最小容许电压值VH最大容许电压值VS电压设定值VLffl能量储存装置的电压值与最小容许电压值之间的余量VHffl能量储存装置的电压值与最大容许电压值之间的余量VSffl电压设定值与最大容许电压值之间的余量
权利要求
1.一种用于无接触线的交通工具的充电方法，所述方法被设置为当配备有能量储存装置的交通工具停在轨道上的站点时，通过提供在底面侧上的充电装置对所述交通工具的能量储存装置进行充电，所述方法包括通过所述充电装置，利用在所述能量储存装置的最大容许电压值附近的电压设定值对所述能量储存装置进行充电。
2.如权利要求1所述的充电方法，其中，通过所述充电装置的充电包括利用这样的电压设定值对所述能量储存装置进行充电，使得所述能量储存装置在对所述交通工具供电期间的电压值大于所述能量储存装置的最小容许电压值，并且所述能量储存装置在所述交通工具的再生制动期间的电压值小于所述能量储存装置的最大容许电压值。
3.一种用于无接触线的交通工具的充电系统，所述系统被设置为当配备有能量储存装置的交通工具停在轨道上的站点时，通过提供在底面侧上的充电装置对所述交通工具的能量储存装置进行充电，其中所述充电装置包括控制单元，并且所述控制单元控制使得利用在所述能量储存装置的最大容许电压值附近的电压设定值对所述能量储存装置进行充电。
4.如权利要求3所述的充电系统，其中所述控制单元进行控制，使得利用这样的电压设定值对所述能量储存装置进行充电，使得所述能量储存装置在对所述交通工具供电期间的电压值大于所述能量储存装置的最小容许电压值，并且所述能量储存装置在所述交通工具的再生制动期间的电压值小于所述能量储存装置的最大容许电压值。
全文摘要
一种对不使用架空线的交通工具进行充电的方法，其被设置为当其上配备有能量储存装置(5)的交通工具(1)停在轨道(2)上的站点时，通过地面侧上提供的充电装置(9)对交通工具(1)的能量储存装置(5)进行充电。充电装置(9)利用能量储存装置(5)的最大容许电压值(VH)附近的电压设定电压值(VS)对能量储存装置(5)进行充电。
文档编号B60L7/10GK102271955SQ20098015339
公开日2011年12月7日 申请日期2009年9月17日 优先权日2009年3月6日
发明者三竹雅也, 小川浩, 森田克明, 高田哲雄 申请人:三菱重工业株式会社