(57)【要約】本発明は、列車により要求されるカテナリ電力が供給される限り、乗物電池充電装備類（８）により要求される電力、エネルギ貯蔵装置（５）内に貯蔵される電力、及びカテナリ電力によって、カテナリ（１）から、エネルギ貯蔵装置（５）から、若しくは両方から乗物電池充電装備類（８）への大量の電力供給のために、カテナリのネットワークに電力供給する電気サブステーションの電力、及び、カテナリ（１）のネットワークに列車が伝達する制動エネルギを、利用する。乗物電池充電装備類（８）により要求される電力がカテナリ（１）の電力より小さいとき、列車サービスに影響すること無く、本発明によりエネルギ貯蔵装置（５）を充電することが可能である。
2014515916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車の制動エネルギを利用する、電気鉄道システムから電池を充電するためのコントロールシステムにおいて、
電気サブシステム（２）と、
前記電気サブシステム（２）が電力供給する、直流（ＤＣ）鉄道けん引カテナリ（１）のネットワークと、
前記ネットワークが接続する、ＤＣ／ＤＣパワーコンバータ（３）と、
前記ＤＣ／ＤＣパワーコンバータ（３）が接続する、第１のＤＣ／ＡＣコンバータ（４）と、
前記第１のＤＣ／ＡＣコンバータ（４）が接続する、前記カテナリ（１）からの充電を可能にするためのエネルギ貯蔵装置５と、
前記ＤＣ／ＤＣパワーコンバータ（３）に接続する、第２のＤＣ／ＡＣコンバータ（７）と、
乗物電池充電装備類（８）であって、前記第２のＤＣ／ＡＣコンバータ（７）が複数のものに接続する、乗物電池充電装備類（８）とを
少なくとも含み、
前記コントロールシステムは、前記コントロールシステムをコントロールするコントロールモジュール（９）を含み、
前記コントロールモジュール（９）は、
前記乗物電池充電装備類（８）により要求される電力（Ｐ）、前記エネルギ貯蔵装置（５）内に貯蔵される電力、及び、前記カテナリ（１）の電力に依存して、前記カテナリ（１）、前記エネルギ貯蔵装置（５）及び両者の組み合わせのうちから選択された要素から、乗物電池充電装備類（８）に電力供給することが可能であるように構成され、
更に、前記コントロールモジュール（９）は、前記乗物電池充電装備類（８）により要求される電力が前記カテナリ（１）の電力より小さい場合に、エネルギ貯蔵装置（５）を充電することが可能であるように構成され、前記場合は、列車により要求されるカテナリ電力が供給されるならば発生する
ことを特徴とするコントロールシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の、電気鉄道システムから電池を充電するためのコントロールシステムにおいて、
前記ＤＣ／ＤＣパワーコンバータ（３）は、ダイレクトバス（６）により第１と第２のＤＣ／ＡＣコンバータ（４、７）に接続し、
前記ＤＣ／ＤＣパワーコンバータ（３）は、前記第１と第２のＤＣ／ＡＣコンバータ（４、７）により要求されるエネルギフローを補償するために、バス出力電圧（Ｖｂｕｓ）を一定に保持するように構成され、
更に、第１のＤＣ／ＡＣコンバータ４は、前記ダイレクトバス（６）に電力を吸収させる若しくは供給するために、コントロールモジュール（９）により前記第１のＤＣ／ＡＣコンバータ（４）に送電される割り当て電力に依存して、出力が調整されるように構成され、
第２のＤＣ／ＡＣコンバータ（７）は、
コントロールモジュール（９）からの指標があれば、乗物電池充電装備類（８）に接続する充電に依存して、ダイレクトバス（６）のエネルギを吸収し、拠って、乗物電池充電装備類（８）の各々に接続する前記充電に依存して、乗物電池充電装備類（８）の複数のアクティブ出力を調整し、更に、アクティブの乗物電池充電装備類（８）の数を減少させ、結果として、カテナリ内で利用可能な電力にエネルギ貯蔵装置（５）内に貯蔵された電力（Ｅｓｔｏ）を加えた合計よりも出力充電が大きいとき、前記アクティブの乗物電池充電装備類（８）の出力電力がカテナリ内及び乗物電池充電装備類（８）内で利用可能な電力の合計（Ｅｓｔｏ）以下となるまで、前記アクティブの乗物電池充電装備類（８）の減少は行われ、予め固定されたカテナリ強度リミット（Ｉｌｉｍ）がコントロールモジュール９内で予め確立された、期間に亘って超過する場合には乗物電池充電装備類（８）はブロックされ、拠って前記第２のコンバータ（７）の出力を無効とする
ように構成される
ことを特徴とするコントロールシステム。
【請求項３】
請求項１に記載の、電気鉄道システムから電池を充電するためのコントロールシステムにおいて、
前記第１のＤＣ／ＡＣコンバータ（４）は、バス電圧（Ｖｂｕｓ）の最大限値と最小限値を格納するように構成され、このことにより、この値が格納されるリミットの範囲内にあるときには、第１のＤＣ／ＡＣコンバータ（４）は電流源として作用し、これらのリミットを超えるときには、超過されたリミットにてバス電圧（Ｖｂｕｓ）を保持する電圧源としての規制を行う
ことを特徴とするコントロールシステム。
【請求項４】
請求項１に記載の、電気鉄道システムから電池を充電するためのコントロールシステムにおいて、
ローカルモードと遠隔モードとの間で選択されるモードでメンテナンスタスクを動作し且つ実行するために、少なくとも一つの鉄道サーバ、及び、エネルギをカテナリに供給する電気サブシステムと通信するイントラネットネットワーク（１０）に接続する通信モジュールを含む
ことを特徴とするコントロールシステム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムに係る、電気鉄道システムからの電池の充電をコントロールするための方法において、
前記方法は、
−前記カテナリ（１）が吸収可能な強度（Ｉｌｉｍ）に関するリミットと最小限カテナリ電圧（Ｖｍｉｎ）を確立するステージであって、該最小限カテナリ電圧（Ｖｍｉｎ）のリミットを超えて前記システムはカテナリ（１）を介して電力を吸収することができない、ステージと、
−電気鉄道システムサブステーション（２）が提供することができ且つより大きい場合でも少なくとも一つの列車が制動によりカテナリに電流を提供する最大限電圧に対応する、カテナリバキューム電圧（Ｖｖａｃｕｕｍ）を確立するステージと、
−確立された最小限の期間に亘って乗物電池充電装備類（８）に電力供給することが可能である、エネルギ貯蔵装置（５）に係る最小限動作電力（Ｅｍｉｎ）と、最大限貯蔵電力（Ｅｍａｘ）と、及び、蓄積時間（Ｔｒｅｓｅｒｖｅ）の最小限期間に亘って乗物電池充電装備類（８）に電力供給することが可能である格納された最小限蓄積電力（Ｅｒｅｓｅｒｖｅ）とを、確立するステージと、
−乗物電池充電装備類（８）により要求される電圧に対応し、予め確立された期間に亘って強度リミット（Ｉｌｉｍ）を超過する、前記乗物電池充電装備類（８）のためのブロック電力を確立するステージと、
−乗物電池充電装備類（８）内の充電、カテナリの電圧（Ｖｃａｔ）及び強度（Ｉｃａｔ）、ダイレクトバス電圧（Ｖｂｕｓ）、エネルギ貯蔵装置（５）の強度、並びに、乗物電池充電装備類（８）の出力の電圧（Ｖｏｕｔ）及び強度（Ｉｏｕｔ）を計測するステージと、
−計測された大きさを用いて、カテナリ接続（１）、乗物電池充電装備類（８）、及び、エネルギ貯蔵装置（５）の各々の平均入力及び出力エネルギ及び電力を計算するステージと、
−以下の（ａ）（ｂ）（ｃ）から選択された装置から乗物電池充電装備類（８）に電力を供給するステージと、
（ａ）電力をカテナリ（１）に供給するサブステーション（２）により確立された、カテナリ（１）を介して吸収され得る強度（Ｉｌｉｍ）のリミットよりも、カテナリ強度（Ｉｃａｔ）が小さいと検知されたときの、及び、カテナリ電圧（Ｖｃａｔ）が最小限カテナリ電圧（Ｖｍｉｎ）より大きいと検知されたときの、カテナリ（１）。
（ｂ）乗物電池充電装備類（８）により要求される電力と、強度リミット（Ｉｌｉｍ）と最小限電圧（Ｖｍｉｎ）により確立される最大限リミットとの間で要求される電力の差異を与える、エネルギ貯蔵装置（５）が前記電力の差異を貯蔵しており、更に、エネルギ貯蔵装置（５）内に貯蔵されたエネルギが、前記エネルギ貯蔵装置（５）内で確立された最小限電力（Ｅｍｉｎ）より大きく、且つカテナリ強度（Ｉｃａｔ）が強度リミット（Ｉｍｉｎ）より大きいときの、カテナリ（１）及びエネルギ貯蔵装置（５）。
（ｃ）カテナリ強度（Ｉｃａｔ）及び電圧（Ｖｃａｔ）が、強度リミット（Ｉｍｉｎ）及び最小限電圧（Ｖｍｉｎ）により確立されるマージンを超えるときの、エネルギ貯蔵装置（５）。
−複数の乗物電池充電装備類（８）が要求する電力（Ｐ）が、カテナリ（１）、エネルギ貯蔵装置（５）、及び、それらの組み合わせから選択された装置により供給され得ないことが、検知されたとき、複数の乗物電池充電装備類（８）を無効にするステージであって、乗物電池充電装備類（８）から要求される前記電力のレベルが、供給可能な電力を超過しなくなるまで乗物電池充電装備類（８）の個数を数において無効にする、ステージと、
−乗物電池充電装備類（８）により要求される電流が、カテナリ（１）により供給されるものよりも小さく、且つ最大限電力（Ｐｍａｘ）を有さないとき、カテナリ（１）からエネルギ貯蔵装置（５）を充電するステージと
を含む方法。
【請求項６】
請求項５に記載の、電気鉄道システムからの電池の充電をコントロールするための方法において、
−エネルギ貯蔵装置（５）内に貯蔵された電力（Ｅｓｔｏ）を判定し、エネルギ貯蔵装置（５）内に貯蔵された電力（Ｅｓｔｏ）が最小限電力（Ｅｍｉｎ）より大きいかをチェックする第１の検証（２２）を行うステージと、
−エネルギ貯蔵装置（５）内に貯蔵された電力（Ｅｓｔｏ）が蓄積電力（Ｅｒｅｓｅｒｖｅ）より大きいかをチェックする第２の検証（２３）を行うステージと、
−前記第１と第２の検証が行われたとき、計測されたカテナリ電圧（Ｖｃａｔ）が、確立された最小限カテナリ電圧（Ｖｍｉｎ）以下であるかをチェックする第３の検証（２４）を行うステージと、
−前記第３の検証（２４）が行われなかったとき、即ち、カテナリ電圧（Ｖｃａｔ）が最小限カテナリ電圧（Ｖｍｉｎ）より大きいとき、計測されたカテナリ電圧（Ｖｃａｔ）が、バキューム電圧（Ｖｖａｃｕｕｍ）以上であるかをチェックする第４の検証（２５）を行うステージと、
−前記第４の検証（２５）が行われなかったとき、即ち、カテナリ電圧（Ｖｃａｔ）がバキューム電圧（Ｖｖａｃｕｕｍ）より小さいとき、計測されたカテナリ電流（Ｉｃａｔ）が、強度リミット（Ｉｌｉｍ）より小さいかをチェックする第５の検証（２７）を行うステージと、
−前記第５の検証（２７）が行われたとき、即ち、カテナリ電流（Ｉｃａｔ）が強度リミット（Ｉｌｉｍ）より小さいとき、乗物電池充電装備類（８）に電力を供給するためにカテナリ電力を用いるステージと、
−前記第５の検証（２７）が行われなかったとき、強度リミット（Ｉｌｉｍ）に到達するまで乗物電池充電装備類（８）を介して、内部に貯蔵された電力に依存してエネルギ貯蔵装置（５）が供給できる最大限電力レベル（Ｅｃｈａｒ−ｄｉｓｃｈ−ｍａｘ）に到達するまでエネルギ貯蔵装置（５）から、カテナリ電力を吸収するステージであって、乗物電池充電装備類（８）により吸収される電力は、エネルギ貯蔵装置（５）が乗物電池充電装備類（８）により要求される前記残りの電力を提供できない場合に、限定される、ステージと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の、電気鉄道システムからの電池の充電をコントロールするための方法において、
前記第１の検証（２２）が検証されないとき、カテナリ電圧（Ｖｃａｔ）が最小限電圧（Ｖｍｉｎ）以上であるかチェックする、第６の検証が行われ、このとき、前記第６の検証が為されると、カテナリ電力が乗物電池充電装備類（８）により吸収され、残りの電力が在ればエネルギ貯蔵装置（５）により吸収され、対照的に、吸収されるカテナリ電力が乗物電池充電装備類（８）により要求される電力より小さいならば、カテナリ電力を、ブロックされていない乗物電池充電装備類（８）により吸収される電力と等しくするために、複数の乗物電池充電装備類（８）の出力がブロックされ、前記第６の検証が為されないと、乗物電池充電装備類の全てがブロックされる
ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項６に記載の、電気鉄道システムからの電池の充電をコントロールするための方法において、
第２の検証が検証されないとき、即ち、エネルギ貯蔵装置（５）内で利用可能な電力が最小限電力（Ｅｍｉｎ）と蓄積電力（Ｅｒｅｓｅｒｖｅ）との間であるとき、計測されたカテナリ電圧（Ｖｃａｔ）が確立された最小限カテナリ電圧（Ｖｍｉｎ）以下であるかチェックする、第７の検証（３３）が行われ、このとき、第３の検証（２４）も行われ、乗物電池充電装備類（８）により要求される電力が、エネルギ貯蔵装置（５）の最大限放電電力（Ｅｃｈａｒ−ｄｉｓｃｈ−ｍａｘ）以下であるならば、エネルギ貯蔵装置（５）から乗物電池充電装備類（８）により電力が吸収され、逆の場合、即ち、乗物電池充電装備類（８）により要求される電力が、エネルギ貯蔵装置（５）の最大限放電電力より大きいならば、乗物電池充電装備類（８）が要求する電力がエネルギ貯蔵装置（５）の最大限放電電力と等しくなるまで、複数の乗物電池充電装備類（８）の出力はブロックされ、第２の検証（２３）も第７の検証（３３）も行われないと予測されると、カテナリ電力は乗物電池充電装備類（８）により吸収され、残りの電力があれば、エネルギ貯蔵装置（５）により吸収され、対照的に、吸収されたカテナリ電力が、乗物電池充電装備類（８）により要求される電力より小さいならば、カテナリ電力を、出力がブロックされていない乗物電池充電装備類（８）により吸収される電力と等しくするために、前記乗物電池充電装備類（８）における複数の出力がブロックされる
ことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項６に記載の、電気鉄道システムからの電池の充電をコントロールするための方法において、
第１（２２）、第３（２４）及び第４（２５）の検証が行われ且つ第２の検証（２３）が行われなかったとき、即ち、エネルギ貯蔵装置（５）内で利用可能な電力が、蓄積電力（Ｅｒｅｓｅｒｖｅ）以上であり且つ計測されたカテナリ電圧（Ｖｃａｔ）が確立されたカテナリバキューム電圧（Ｖｖａｃｕｕｍ）より大きいときは、エネルギ貯蔵装置（５）の電力がその最大限電力（Ｅｍａｘ）より小さいかチェックする、第８の検証（３７）が行われ、前記第８の検証（３７）が行われない場合は、第５の検証（２７）へ継続し、前記第８の検証（３７）が実際に行われた場合は、第４の検証（２５）が検証されたことを条件として、ランプ関数に従って、乗物電池充電装備類（８）、エネルギ貯蔵装置（５）及びそれらの組み合わせから選択された装置により電力がカテナリから徐々に吸収され、その直後に、乗物電池充電装備類（８）及びエネルギ貯蔵装置（５）により吸収された電力がカテナリ電力より大きいかチェックする、第９の検証（３９）が行われ、このとき、前記第９の検証（３９）が検証されるまで電力の吸収は徐々に減少し、前記第９の検証（３９）が検証されない場合は、カテナリ強度（Ｉｃａｔ）が強度リミット（Ｉｌｉｍ）以下であるかチェックする第１０の検証（４０）が行われ、ここで検証されない場合は、電力の吸収は徐々に減少し更に第９の検証（３９）が繰り返され、前記第１０の検証（４２）が検証された場合、カテナリ電力が乗物電池充電装備類（８）により要求される電力より大きいならば、乗物電池充電装備類（８）により要求される電力が、完了するまで、即ちエネルギ貯蔵装置（５）の最大限放電リミットになるまで、電力はエネルギ貯蔵装置（５）から吸収され、このとき、カテナリにより供給される電力にエネルギ貯蔵装置（５）内で利用可能な電力を加えた電力のレベルが、到達されるまで、乗物電池充電装備類（８）内の複数の出力はブロックされ、カテナリ電力が乗物電池充電装備類（８）により要求される電力より大きいならば、前記乗物電池充電装備類（８）により吸収され、残りの電力はエネルギ貯蔵装置（５）内に充電される
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項６に記載の、電気鉄道システムからの電池の充電をコントロールするための方法において、
列車循環が減少した平穏時にサブステーション（２）により与えられるエネルギによりエネルギ貯蔵装置（５）が電力供給され得るように、バキューム電圧（Ｖｖａｃｕｕｍ）が一つの値に調整される
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明に係るシステム及び方法の目的は、列車への電力供給に影響を与えること無く、カテナリのネットワークから電動車へ大規模な電源供給を行えるように、電気鉄道システムからの電池の充電を制御することを意図している。
【０００２】
本発明は、カナテリから、若しくはエネルギ貯蔵装置から、又は同時に両方から直接に電動車の電池を充電する。エネルギ貯蔵装置は十分な充電が貯蔵されていなければならないので、この充電は、列車がカテナリへ伝える始動エネルギを用いて、又は、稼働中の列車により要求されるエネルギを加えた、電動車の電池により要求されるエネルギが、電気サブステーションがカテナリに加えるエネルギより小さい場合に、列車に動力を与えるべく電気サブステーションがカナテリに加えるエネルギを用いて、実行される。
【背景技術】
【０００３】
カナテリに、及び（電池充電器具の部品に接続される）ＤＣ／ＡＣ（直流／交流）コンバータに、接続されるＤＣ／ＤＣ（直流／直流）コンバータを用いて電池を再充電するために、直流けん引カテナリ内で循環するエネルギを用いることは、周知技術である。
【０００４】
この場合、列車での循環が低エネルギ要求しかしないときは電池は再充電されるべきであり、ピークの機会であるならば、レール作用は影響を受ける可能性が有り、列車の電池への更なる電気充電が存在するならば、サブステーションの出力定格は減少し得、より多くの列車への動力供給に関する限り重大な技術的限界の可能性が有り、従って、列車への電力供給を制限するという犠牲を払って電動車電池に動力供給することは許されない。結果として、電池が、カナテリシステムへ動力供給するサブステーションへ一定の更なる充電を生成するならば、これらのサブステーションが供給できる最大限の電力は突然オーバフローしてしまい、これによりカナテリシステム内のオーバロードとなってしまうが、このことは、前述の理由により許容されない。
【０００５】
一方で、鉄道システムでは、列車の運動エネルギを電気エネルギに変換することにより、列車の制動エネルギが用いられることが可能であり、ここで最大制動力が最大牽引力に等しい、ということが知られている。生成されるエネルギは、列車自身の付属的サービスに、及びけん引電気ネットワークに退避され、残余の分は列車の制動抵抗内で燃焼される。
【０００６】
エネルギをけん引ネットワーク内に注入するために、列車は、列車が接続される線路の領域内に存在する前述のネットワーク電圧若しくはカテナリ電圧への出力電圧を増大すべきである。このように、この同じネットワークに接続される充電は、両者間の電位差、及び、充電からエネルギ源への（電気抵抗の）距離に依存して、コースに電力供給するサブステーションからではなく列車からエネルギを吸収する。列車が全ての制動エネルギを電気ネットワークに十分に退避させるまで、若しくは、列車が列車の最大出力電圧に到達し列車がネットワーク内に注入できないエネルギが制動抵抗に迂回させなければならなくなるまで、列車は、その出力電圧を増大する。エネルギ貯蔵装置を充電するこのエネルギの利用も、周知技術である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、レール動作を危うくすること無く、更に列車により生成される制動エネルギを活用する、電気カー電池の大量再充電を可能にするシステム及び／又は方法は知られていない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した、目的を満たし欠点を解決するために、本発明は、列車により生成される制動エネルギを利用する、電気鉄道システムからの電池の充電のコントロールをするための新規のシステム及び方法を提示するものであり、直流（ＤＣ）鉄道けん引カテナリのネットワークに電力供給する電気サブシステムを含み、前記ネットワークが、ＤＣ／ＤＣパワーコンバータに接続し、前記ＤＣ／ＤＣパワーコンバータが、第１のＤＣ／ＡＣコンバータを介して、前記カテナリからの再充電を促進するためのエネルギ貯蔵装置と接続する。更に、本発明の目的である、システムは、前記ＤＣ／ＤＣパワーコンバータに接続し且つ複数の乗物電池充電装備類に接続し、電動車内の電池の充電を促進する、第２のＤＣ／ＡＣコンバータを含む。本発明を新規たらしめる主たる要因は、前記コントロールシステムは、前記コントロールシステムをコントロールするコントロールモジュールを含み、前記コントロールモジュールは、電池充電装備類により要求される電力、前記エネルギ貯蔵装置内に貯蔵される電力、及び、前記カテナリの電力に依存して、前記カテナリ、前記エネルギ貯蔵装置及び両者から、乗物電池充電装備類に電力供給することが可能であるように構成されたことを特徴とすることである。更に、前記コントロールモジュールは、前記乗物電池充電装備類の全てにより要求される電力が前記カテナリの電力より小さい場合に、エネルギ貯蔵装置を充電することを促進するように構成され、前記場合は、列車により要求されるカテナリ電力が供給されるならば発生する。
【０００９】
前述の構成は、循環中の列車への電力供給が無くても、電気乗物の電池に大量に受電可能である限りにおいて、非常に有利である。
【００１０】
前述の動作を実現するために、前記ＤＣ／ＤＣパワーコンバータは、ダイレクトバスにより第１と第２のＤＣ／ＡＣコンバータに接続し、前記ＤＣ／ＤＣパワーコンバータは、前記第１と第２のＤＣ／ＡＣコンバータにより要求されるエネルギフローを補償するために、及び、エネルギ貯蔵装置により及び乗物電池充電装備類により要求されるエネルギフローを補償するために、一定のバス出力電圧（Ｖｂｕｓ）を維持するように構成される。
【００１１】
更に、第１のＤＣ／ＡＣコンバータは、乗物電池充電装備類に電力供給するかどうか、若しくは、カテナリから来るエネルギを鋳造することで再充電するかどうか、に依存して、前記ダイレクトバスに電力を吸収させる若しくは供給するために、コントロールモジュールにより前記第１のＤＣ／ＡＣコンバータに送電される電力設定値に依存して、出力が調整されるように構成される。
【００１２】
更に、第２のＤＣ／ＡＣコンバータは、コントロールモジュールからの指標があれば、乗物電池充電装備類に接続する充電に依存して、ダイレクトバスからエネルギを吸収し、拠って、乗物電池充電装備類の各々に接続する前記充電に依存して、乗物電池充電装備類の複数のアクティブ出力を調整し、更に、アクティブの乗物電池充電装備類の数を減少させ、結果として、カテナリ内で利用可能な電力にエネルギ貯蔵装置内に貯蔵された電力を加えた合計よりも出力充電が大きいとき、出力充電を減少する。アクティブの乗物電池充電装備類の数のこの減少は、前記アクティブの装備類の出力電力が、カテナリ内で利用可能な電力にエネルギ貯蔵装置の電力を加えた合計以下となるまで、行われる。更に、予め固定されたカテナリ強度リミットが、コントロールモジュール内で予め確立された、期間に亘って超過する場合には、乗物電池充電装備類はブロックされ、このとき、前記第２のコンバータの出力は無効とされ、これにより、乗物電池充電装備類のいずれにも電力は供給されず、拠って、カテナリのネットワークに電力供給するサブステーションが機能不全で無い限り、即ち、本発明の目的である電池充電コントロールシステムが、線路上を循環する列車により要求される電力の供給を優先し従って本発明が鉄道サービスに影響を与えることを防ぐ限り、稼働中の列車により要求される電力が供給され得る
【００１３】
更に、前記第１のＤＣ／ＡＣコンバータは、バス電圧の最大限値と最小限値を格納するように構成され、このことにより、この値が格納されるリミットの範囲内にあるときには、第１のＤＣ／ＡＣコンバータは電流源として作用し、これらのリミットを超えるときには、超過されたリミットにてバス電圧を保持する電圧源としての規制を行うように動作し、これにより、前述のように、ダイレクトバスエネルギを供給する若しくは吸収させることが可能である。
【００１４】
ローカルであってもリモートであっても、システム上でメンテナンスタスクを動作し且つ実行するために、少なくとも一つの鉄道サーバ、及び、カテナリの電気エネルギ供給サブシステムとの通信イントラネットネットワークに接続する通信モジュールを含む。更に、通信モジュールは、システムの種々のコンポーネントと接続し、それらの動作を制御する。
【００１５】
本発明は、前述のシステムを動作できる方法にも関し、よって、当該方法は、カテナリが吸収可能な強度に関するリミットが設定されるステージを含み、前記リミットはサブステーションが提供できる強度に関するリミットに対応し、これにより前記サブステーションはこの強度リミットの値をコントロールモジュールに通信する。最小限カテナリ電圧も確立され、この状況において、例えば、サブステーションの一つが故障しているとき等、サブステーションがオーバロードされている若しくは壊れているという条件では、それ以下ではエネルギはカテナリから吸収され得ない。従って、前記方法は、カテナリから吸収され得る強度に関するリミット、及び最小限カテナリ電圧を確立し、該最小限カテナリ電圧のリミットを超えてシステムはカテナリを介して電力を吸収することができない。
【００１６】
更に、本発明の目的である方法は、カテナリバキューム電圧が確立されるステージを含み、この電圧は、「背景技術」で説明したように、電気鉄道システムが提供することができ且つより大きい場合でも少なくとも一つの列車が制動からカテナリに電流を提供する最大限電圧に対応する。このように、本発明の目的であるシステムは、列車の制動の間に生成されるエネルギがカテナリに伝達されるときを知っており、このことは、カテナリ電圧が、確立されたバキューム電圧より大きいときに、発生する。
【００１７】
バキューム電圧は、週の個々の時間に対して設定される内部変数であり、よって、サブステーション出力電圧内の習慣的変数は補償可能であり、更に、この設定は、エネルギ貯蔵が、列車の循環の減少する静寂時のサブステーションにより供給されるエネルギを用いて電力供給され得るように、調整され得る。
【００１８】
本発明の目的である、方法は、確立された最小限の期間に亘って乗物電池充電装備類に電力供給することが可能である、エネルギ貯蔵装置に係る、最小限動作電力と、最大限貯蔵電力と、及び、蓄積時間の最小限期間に亘って乗物電池充電装備類に電力供給することが可能である格納された最小限蓄積電力とを、確立するステージも、含み、これにより、システムに対して記載したように、ダイレクトバスへのエネルギの吸収若しくは供給が、以下に説明するように、これらの変数に依存して実行される。
【００１９】
方法は、前記乗物電池充電装備類により要求される電圧に対応し、予め確立された期間に亘って強度リミットを超過する、乗物電池充電装備類のために、ブロック電力が確立されるステージも含む。
【００２０】
前述のステージに続いて、方法は、乗物電池充電装備類内の充電、カテナリの電圧若しくは強度、ダイレクトバス電圧、ダイレクトバスから伝達される若しくは吸収されるエネルギ貯蔵装置の強度、及び、乗物電池充電装備類の出力の電圧及び強度を計測するステージを含む。これらの計測は、乗物電池充電装備類及びエネルギ貯蔵装置に関する、カテナリ接続の各々の入力及び出力エネルギを計算するのに用いられる。
【００２１】
前記ステージに依存して、本発明の目的である方法は、カテナリから、カテナリ及びエネルギ貯蔵装置から若しくはそれら交互から、又は、エネルギ貯蔵装置のみから、乗物電池充電装備類に電力を供給する。
【００２２】
乗物電池充電装備類は、カテナリ強度が、カテナリを介して吸収され得る強度に関するリミットより低く検出されるとき、及びカテナリ電圧が、最小限カテナリ電圧より大きく検出されるとき、カテナリから電力供給される。
【００２３】
エネルギ貯蔵装置内で貯蔵される電力が、確立された最小限電力より大きく検出されるとき、及び、カテナリ強度が、確立された強度リミットより大きく検出されるとき、乗物電池充電装備類は、カテナリから及びエネルギ貯蔵装置から電力供給される。この状況では、エネルギ貯蔵装置は、乗物電池充電装備類により要求される電力と、強度リミットと最小限カテナリ電圧により確立される最大限リミットとの間の必要な電力の差異を、前記エネルギ貯蔵装置が貯蔵される前記電力の差異を処理しなければならないという条件で、提供する。
【００２４】
乗物電池充電装備類は、カテナリ強度が、強度リミット及び予め確立された最小限カテナリ電圧により確立されたマージンを超えるとき、エネルギ貯蔵装置からのみ電力供給される。
【００２５】
更に、本発明の目的である方法は、複数の乗物電池充電装備類が要求する電力が、カテナリ、エネルギ貯蔵装置、及び、それら両方により供給され得ないとき、複数の乗物電池充電装備類の強度が無効にされるステージであって、無効にされる乗物電池充電装備類内の出力の数が、前記乗物電池充電装備類から要求されるレベルが供給可能な電力を超過しないことを確立する数に対応する、ステージを、予測する。
【００２６】
本発明は、乗物電池充電装備類により要求される電力が、カテナリにより供給されるものよりも小さく、且つ前記エネルギ貯蔵装置が最大限電力を有さないとき、カテナリからエネルギ貯蔵装置が充電されるステージも、含む。
【００２７】
本発明の目的であるシステムの動作を訂正するために、記載の方法によると、本方法は更に、エネルギ貯蔵装置内で利用可能な電力を判定し、前記エネルギ貯蔵装置内の利用可能な電力が、確立された最小限エネルギより本当に大きいかをチェックする第１の検証を行うステージを含み、更には、エネルギ貯蔵装置内で利用可能な電力が、確立された蓄積電力より大きいかをチェックする第２の検証が行われ、第１と第２の検証が行われたとき、計測されたカテナリ電圧が、確立された最小限カテナリ電圧以下であるかをチェックする第３の検証が行われる。続いて、第３の検証が行われなかったとき、即ち、カテナリ電圧が、確立された最小限カテナリ電圧より大きいとき、計測されたカテナリ電圧が、バキューム電圧以上であるかをチェックする第４の検証が行われる。第４の検証が行われなかったとき、即ち、カテナリ電圧がバキューム電圧より小さいとき、カテナリ電流が、確立されたカテナリ電流リミットより小さいかをチェックする第５の検証が行われる。更には、第５の検証が行われたとき、即ち、カテナリ強度が、確立された強度リミットより大きいとき、乗物電池充電装備類に電力を供給するためにカテナリ電力が用いられる。
【００２８】
一方、第５の検証が行われなかったとき、本発明は、強度リミットに到達するまで乗物電池充電装備類を介してカテナリ電力が吸収され、強度リミットを超える、乗物電池充電装備類により要求される電力の残りが、エネルギ貯蔵装置が収納する電力に依存してエネルギ貯蔵装置が供給できる最大限電力レベルに到達するまでエネルギ貯蔵装置から、吸収される、ステージを含む。乗物電池充電装備類により吸収される電力は、エネルギ貯蔵装置が乗物電池充電装備類により要求される前記残りの電力を提供できない場合に、限定される。
【００２９】
第１の検証が検証されないとき、即ち、エネルギ貯蔵装置内で利用可能な電力が最小限の確立されたエネルギより低いとき、カテナリ電圧が最小限電圧以上であるかチェックする、第６の検証が行われ、このとき、前記第６の検証が為されると、カテナリ電力が乗物電池充電装備類により吸収され、超過の電力が在ればエネルギ貯蔵装置により吸収される。対照的に、吸収されるカテナリ電力が乗物電池充電装備類により要求される電力より小さいならば、カテナリ電力を、ブロックされていない前記乗物電池充電装備類により吸収される電力と等しくするために、複数の乗物電池充電装備類の出力がブロックされる。この第６の検証が為されないと、乗物電池充電装備類の全てがブロックされ、よって鉄道システム動作が維持される。
【００３０】
更に、第２の検証を実行し、同検証が検証されないとき、即ち、エネルギ貯蔵装置内で利用可能な電力が、最小限電力と、確立された蓄積電力との範囲内であるとき、計測されたカテナリ電圧が確立された最小限カテナリ電圧以下であるか判定する、第７の検証が行われ、このとき、第３の検証も行われる。この状況にて、乗物電池充電装備類により要求される電力が、予め周知の設定である、エネルギ貯蔵装置の最大限放電電力以下であるならば、エネルギ貯蔵装置から乗物電池充電装備類により電力が吸収される。逆の場合、乗物電池充電装備類により要求される電力が、エネルギ貯蔵装置の最大限放電電力より大きいならば、乗物電池充電装備類が要求する電力がエネルギ貯蔵装置の最大限放電電力と等しくなるまで、複数の乗物電池充電装備類の出力はブロックされる。更に、第２の検証も第７の検証も行われないとき、即ち、エネルギ貯蔵装置内で利用可能な電力が、確立された蓄積電力より小さく、且つカテナリ電圧が、確立された最小限カテナリ電圧以下であるとき、カテナリ電力は乗物電池充電装備類により吸収され、電力が残っていれば、エネルギ貯蔵装置により吸収され、対照的に、吸収されたカテナリ電力が、乗物電池充電装備類により要求される電力より小さいならば、カテナリ電力を、出力がブロックされていない乗物電池充電装備類により吸収される電力と等しくするために、前記乗物電池充電装備類における複数の出力がブロックされる。
【００３１】
第１、第３及び第４の検証が行われ且つ第２の検証が行われなかったとき、即ち、エネルギ貯蔵装置内で利用可能な電力が、蓄積電力以上であり且つ計測されたカテナリ電圧が、確立されたカテナリバキューム電圧より大きいときは、エネルギ貯蔵装置の電力がエネルギ貯蔵装置が収容できる最大限電力より小さいかチェックする、第８の検証が行われ、第８の検証が行われない場合は、既に記載した第５の検証へ進み、前記第８の検証が実際に行われた場合は、第４の検証が為されたこと、即ち、計測されるカテナリ電圧がバキューム電圧以上であることを条件として、ランプ関数に従って、乗物電池充電装備類により、エネルギ貯蔵装置から、若しくは両方から、電力がカテナリから徐々に吸収される。この直後に、エネルギ貯蔵装置により及び乗物電池充電装備類により吸収された電力がカテナリ電力より大きいかチェックする、第９の検証が行われ、このとき、前記第９の検証が検証されるまで電力の吸収は徐々に減少される。前記第９の検証が検証されない場合は、カテナリ強度が強度リミット以下であるかチェックする第１０の検証が行われ、ここで検証されない場合は、電力の吸収は徐々に減少され更に第９の検証が繰り返される。対照的に、前記第１０の検証が確認された場合、カテナリ電力が乗物電池充電装備類により要求される電力より小さいならば、乗物電池充電装備類の電力要求が満たされるまで、即ち前記エネルギ貯蔵装置の最大限放電リミット（確立された最小限電力）になるまで、電力はエネルギ貯蔵装置から吸収され、このとき、カテナリにより供給される電力のレベルにエネルギ貯蔵装置により提供される電力のレベルを加えた電力のレベルに、到達されるまで、乗物電池充電装備類の複数の出力はブロックされる。カテナリ電力が乗物電池充電装備類により要求される電力より大きいならば、前記乗物電池充電装備類により吸収され、残りの電力はエネルギ貯蔵装置内に充電される。
【発明の効果】
【００３２】
従って、前述のシステム及び方法を用いて、カテナリから及びエネルギ貯蔵装置から一斉に乗物電池充電装備類に電力を供給し、前記記載に基づいて鉄道サービスに影響を与えること無く列車により生成される制動エネルギを最大限に利用することができる。
【００３３】
この明細書の記載のより良い理解を促進するために、同じものの統合部を形成し、本発明の目的の非限定の例示として機能を果たす図面のセットを以下に示す。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明の目的であるシステムの可能な実施形態の機能ブロック図を示す。
【図２】図２は、本発明の目的である方法を決定する種々のステージを表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、前述の図面に基づいて本発明を説明する。
【００３６】
本発明の目的であるシステムは、カテナリ１のネットワークに沿って動く、ＤＣ（直流）鉄道に必要な電力を供給するために、電気サブステーション２により電力を与えられる、カテナリ１のネットワークにより構成される電気鉄道システムからの電池の充電を制御する。
【００３７】
交通量に拘わらず、軌道上を循環する列車により求められる電力を十分に供給できる程度に高い定格出力を、サブステーション２が供給するように設計されているならば、より大きい交通量が存在するピークタイムに列車が要求できる最大限量よりも高い電力を、サブステーション２が提供するように、サブステーション２は寸法決めされている。従って、特に、殆ど交通がない静寂時には、サブステーション２が提供できるエネルギは、電動車を一斉に（ｅｎ  ｍａｓｓｅ）再充電するように用いられ得る。このように、本発明は、「背景技術」で述べたように、サブステーション２がカテナリ１に伝える、列車により生成される制動エネルギも活用する。
【００３８】
従って、本発明の目的であるシステムは、システムをカテナリ１に接続する、ＤＣ／ＤＣパワーコンバータ３を含み、そのＤＣ／ＤＣパワーコンバータ３の出力はダイレクトバス６を経由して、第２のＤＣ／ＡＣコンバータ７と共に第１のＤＣ／ＡＣコンバータ４に接続し、これにより更に、第１のＤＣ／ＡＣコンバータ４はエネルギ貯蔵装置５に接続し、第２のＤＣ／ＡＣコンバータ７は複数個の乗物電池充電器具８に接続し、乗物電池充電器具８には充電されるために乗物電池が接続される。
【００３９】
本発明の目的であるシステムは更に、システムの動作を制御するコントロールモジュール９を含み、前記コントロールモジュール９は、モジュラーアークティクチャ、種々の通信プロトコルをサポートする能力、及び高レベルの電磁波障害の在る環境での高信頼性を伴う、中央制御ユニットを有する、従来のプロセッサとして構成される。更に、中央制御ユニットは、対応するデジタル及びアナログ信号捕捉モジュール、デジタル及びアナログ出力モジュール、通信処理モジュール、及び信号処理モジュールを組み込む。
【００４０】
更に、コントロールモジュール９は、イーサネット（登録商標）プロトコルによりシステムの異なるコンポーネント間での通信を可能にする、対応するルータ及びスイッチング素子を組み込み、従って、コントロールモジュール９はインターネット１０に接続され、更にインターネット１０は、カテナリネットワーク１のマネジメント、メンテナンス及び遠隔制御燃料電池エネルギサーバ１１に接続される。コントロールモジュール９とサーバ１１の間の接続は、システムメンテナンスタスクを遠隔で実行することを可能にする。
【００４１】
コントロールモジュール９は、従来技術に係る、種々のシステムエレメントのための、対応するパワーフィードモジュールも組み込む。
【００４２】
コントロールモジュール９の対応するセンサにより、電圧及び出力電流の計測に基づいて、カテナリ電圧ＶＣＡＴ、カテナリ電流ＩＣＡＴ、ダイレクトバス電圧Ｖｂｕｓ、ストレージ強度Ｉｓｔｏ、及び乗物電池充電装備類８の充電／放電を、コントロールモジュール９は計測することができる、ということは、前述の記載により容易に理解できる。これらの計測は、従来のホール効果電圧及び強度センサを用いて為されるのであり、それらはコントロールモジュール９のアナログ入力モジュールにより捕捉される。
【００４３】
コントロールモジュール９により為されるこれら計測に基づき、及びプロセスモジュールにより、エネルギ貯蔵装置５、及び乗物電池充電装備類８の平均の入力及び出力のエネルギ及び電力が、従前確立された期間に従って、カテナリ１のものと共に、計算される。このようにすることで、それらは、個々の瞬間に求められるエネルギフローを決定し、それらの状況に関する情報を収集する。
【００４４】
更に、本発明の目的であるシステムでは、強度リミットＩｌｉｍはカテナリが吸収できる強度として確立され、この強度リミットはサブステーション２により確立され、更に最小限カテナリ電圧Ｖｍｉｎも確立され、それより低い電圧では、この状況が、カテナリ１がオーバロードされたこと、若しくは例えばサブステーション２の一つが故障した等劣化した保全状態にあることを示すことを考慮すると、エネルギ貯蔵装置５も乗物電池充電装備類８もエネルギを吸収できない。従って、リミットＩｌｉｍ及びＶｍｉｎ、即ちそれより下ではカテナリ１により電力が吸収され得ないリミットＩｌｉｍ、Ｖｍｉｎは、サブステーション２によりカテナリに通信するコントロールモジュール９内で、確立される。
【００４５】
カテナリバキューム電圧Ｖｖａｃｕｕｍもコントロールモジュール９内で確立され、このことは、サブステーション２が供給できる最大限電圧であって、本明細書の「背景技術」に記載したように制動から生じるカテナリ１への電流を一つ以上の列車がそれ以上の電圧で供給する、最大限電圧を表す。従って、カテナリ電圧がバキューム電圧を超えるならば、コントロールモジュール９は列車が制動エネルギを生成していることを検知し、カテナリ電圧が前記バキューム電圧以下であるならば、このことはカテナリ１へ制動エネルギを供給している列車が無い、ということを意味する。
【００４６】
更に、コントロールモジュール９では、エネルギ貯蔵システム５に関連する最小限動作電力Ｅｍｉｎが確立され、これにより、確立された最小限の期間を超えて乗物電池充電装備類８に電力を供給することが可能となり、更に、格納される最大限格納電力Ｅｍａｘ及び最小限蓄積電力Ｅｒｅｓｅｒｖｅが確立され、これにより、前述のようにこれら設定に基づいて、エネルギ貯蔵装置５のダイレクトバス６にエネルギが吸収若しくは供給され得るように、最小限蓄積期間Ｔｒｅｓｅｒｖｅを超えてエネルギ源８に電力供給することが可能となる。このようにすることで、充電の０％から値Ｅｒｅｓｅｒｖｅまでエネルギはサブステーション２から、若しくはエネルギ貯蔵装置５から供給され、エネルギ貯蔵装置５内の値Ｅｒｅｓｅｒｖｅから１００％充電までの場合、エネルギは列車の回生制動からのみ生じる。出力強度及び電圧を計測することでエネルギ貯蔵装置５によりダイレクトバス６に吸収される／供給される電力も、周知である。貯蔵装置が供給できる最大限放電電力Ｅｃｈａｒ−ｄｉｓｃｈ−ｍａｘは周知である。
【００４７】
本発明の目的であるシステムでは、装備類８のためのブロック電力Ｐｂｌｏｃｋも確立されることも指摘されるべきである。前記装備類８により求められる電力に対応するこの値は、予め確立された期間を超えてＩｍｉｎの値を超過するのであり、それらの動作をブロックし、この状況が生じたときカテナリ１からエネルギが吸収されることを防ぐ。
【００４８】
前述により及び図２を用いて、本発明の方法に従ってシステムの動作を記載する。当該方法は、内部コントロール変数Ｐが初期化される第１のステージ２１を含み、この内部コントロール変数Ｐは装備類８により要求される電力に対応し、当該内部コントロール変数Ｐは、装備類８のブロック電力Ｐｂｌｏｃｋを加えた前記装備類８の計測された出力電力Ｐｏｕｔとして確立され、その場合、コントロールモジュール９は、後で説明するＰｂｌｏｃｋにより決定される電力以上の電力に充電を減少させるのに必要とされて、装備類８との通信リンクを介して、電力が、多数の装備類８に供給されるのを抑止若しくはブロックする。
【００４９】
ステージ２２では、エネルギ貯蔵装置８内に貯蔵される電力Ｅｓｔｏは決定され、前記ＥｓｔｏがＥｍｉｎより大きいかどうかチェックする第１の検証が行われる。大きい場合にはステージ２３に進み、逆の場合にはステージ３０に進む。この点において、格納装置８の有用な電力はＥｍｉｎとＥｍａｘとの間であり、両方の設定は、エネルギ貯蔵装置８の技術（電池、ウルトラコンデンサ、フライホイールなど）に依存する。
【００５０】
ステージ２３では、ＥｓｔｏがＥｒｅｓｅｒｖｅ以上かどうかチェックする第２の検証が行われる。前記Ｅｒｅｓｅｒｖｅ電力は、Ｅｒｅｓｅｒｖｅ及び要求される電力Ｐに基づいて計算される。第３の検証が為されると、ステージ２４に進み、逆の場合には、ステージ２０に進む。Ｅｒｅｓｅｒｖｅは、エネルギ貯蔵装置８がカテナリから若しくは列車制動により生成されるエネルギから、充電されるときを決定するために、用いられる。
【００５１】
ステージ２４では、第１の及び第２の検証が実施された後、計測されるカテナリ電圧Ｖｃａｔが確立されたカテナリ電圧Ｖｍｉｎ以下であるかどうか決定する、第３の検証が為される。ＶｃａｔがＶｍｉｎ以下であれば、ステージ２１に進み、逆の場合には、ステージ２５に進む。この時点で、減少したカテナリ電圧は、内部のオーバロード、若しくは、故障した経路にエネルギを与えるサブステーション２の一つのせいであり得る、と指摘されるべきである。この状況において、吸収することがカテナリ１のオーバロードのリスクを増大させ影響された経路において結果として電力がカットされ拠って鉄道サービスに衝撃を与えるということを考慮して、エネルギ貯蔵装置５はカテナリからエネルギを吸収してはならない。
【００５２】
ステージ２５では、第３の検証が為されなかった場合、即ち、ＶｃａｔがＶｍｉｎより大きい場合、計測されたＶｃａｔがＶｖａｃｕｕｍ以上であるかどうかチェックする、第４の検証が行われる。ＶｃａｔがＶｖａｃｕｕｍ以上であれば、制動エネルギを生成している経路内に少なくとも一つの列車が存在しており、列車により生成されるエネルギを吸収する吸収プロセスに移行し、当該プロセスはステージ３７に表され、エネルギ貯蔵装置５を充電し、装備類８の出力に電力供給する。逆の場合、目標はＶｃａｔを吸収することであるが、装備類８の出力に電力供給することに過ぎず、ステージ２６に進み、そこではｎ（ｎ＝ｎ＋１）変数が増加し、この変数は、システムがジェネレータとして作用する列車から吸収することを目標とする電力を決定し、このことにより、列車の電力を増加するプロセスにおいてＶｃａｔ＝Ｖｖａｃｕｕｍであるならば、吸収される強度は、減少したｎの値に下がることになる。ｎの下方リミットは１である。プロセスは次にステージ２７に継続し、そこでは装備類８により要求される電力Ｐを供給するためにパワーコンバータ３が吸収すべきＩｃａｔが、カテナリ１に電力供給するサブステーションが提供できるＩｍｉｎよりも、小さいかどうかをチェックする、第５の検証が行われる。このリミットに達しなければ、ステージ２８に進み、逆の場合はステージ２０に進む。
【００５３】
ステージ２８では、ステージ２１内で割り当てられた値が、以下の値に割り当てられる：Ｅｃｈａｒ．ｄｉｓｃｈ＝０及びＰｂｌｏｃｋ＝０。この場合、エネルギ貯蔵装置５は、そのＥｒｅｓｅｒｖｅ値を超えてロードされ制動列車は検知されない。要求される全体の電力Ｐが装備類８によりカテナリから吸収されることを妨げるものは存在しないという状況となる。結果として、エネルギ貯蔵装置５は充電も放電もされず（Ｅｃｈａｒ−ｄｉｓｃｈ＝０）、装備類８に供給され得る電力に関する制限はない（即ち、Ｐｂｌｏｃｋ＝０）。続いてステージ２９に継続し、そこでは、エネルギ貯蔵装置５と装備類８に送信された割り当てられた値が更新され、よってプロセスを終了し再びステージ２２が開始する。
【００５４】
前述のステージ２０では、以下の値が割り当てられる。Ｅｃｈａｒ．ｄｉｓｃｈ．＝［Ｐ−Ｉｌｉｍ×Ｖｃａｔ］放電、及びＰｂｌｏｃｋ＝Ｅｃｈａｒ．ｄｉｓｃｈ．ｍａｘ〜Ｅｃｈａｒ．ｄｉｓｃｈ．。この場合は、エネルギ貯蔵装置５がそのＥｒｅｓｅｒｖｅを超えてロードされ、制動列車が検知されず、要求される全ての電力Ｐをカテナリ１から供給することが可能では無いときに、対応するのであり、このことにより、エネルギ貯蔵装置５は、Ｉｌｉｍに取って代わること無くＥｃｈａｒ．ｄｉｓｃｈ．とＥｃｈａｒ．ｄｉｓｃｈ．との間の差異に等しい出力電力限界Ｐｏｕｔを確立するように、必要なエネルギを供給する。Ｅｃｈａｒ．ｄｉｓｃｈ．は、エネルギ貯蔵装置５をコントロールモジュール９に通信し、エネルギレベルＥｓｔｏに依存する変数である。その後、既に前述したステージ２９に進む。
【００５５】
ステージ２２にて、ＥｓｔｏがＥｍｉｎより小さいことを確認する第１の検証がなされないとき、ＶｃａｔがＶｍｉｎ以上であるか決定する第６の検証が行われ、当該以上である場合、エネルギ貯蔵装置５内に利用可能なエネルギは無く、電力Ｐはカテナリ１から供給されねばならず、よって第６の検証はエネルギがカテナリ１から吸収され得るかどうかに依存するのであり、従って、もしこのことが可能であれば、プロセスはステージ３２に進み、逆の場合、ステージ３１に進む。
【００５６】
ステージ３１では、装備類８にエネルギを供給することは可能では無く、従って、当該消費の全てはブロックされるべきとなる。割り当てられる値は以下の値、Ｅｃｈａｒ．ｄｉｓｃｈ．＝０Ｖ、Ｐｂｌｏｃｋ＝Ｐとなり、プロセスはステージ２９に進む。
【００５７】
ステージ３２では、値Ｅｃｈａｒ．ｄｉｓｃｈ．＝（Ｉｌｉｍ×Ｖｃａｔ−Ｐ）充電、及びＰｂｌｏｃｋ＝ｐ−Ｉｌｉｍ×Ｖｃａｔが割り当てられる。
【００５８】
この場合、エネルギ貯蔵装置５は放電され、ＶｃａｔがＶｍｉｎ以上であることを考慮すると、このことは、カテナリ１からエネルギを吸収することができることを意味し、よって、ここで利用可能なエネルギの最大量は、装備類８に電力供給するために吸収されたＩｌｉｍ×Ｖｃａｔであり、残余の電力は貯蔵装置５を充電するのに用いられる。カテナリ１から吸収される電力が要求される電力Ｐより大きいならば、電力Ｐは器具の必要な部品をブロックすることにより制限され（Ｐｂｌｏｃｋ＝Ｐ−Ｉｃｈａｒｇｅ×Ｖｃａｔ）、この場合、既に述べたように、ステージ２９に進む。
【００５９】
ステージ３３は、ステージ２３の第２の検証が為されないときにプロセスが進む先なのであるが、電圧ＶｃａｔがＶｍｉｎ以下であるか決定する第７の検証を行うことから成るのである。以下である場合、第３の検証も行われ、ステージ３４にプロセスが進む。この時点にて、エネルギ貯蔵装置５はＥｍｉｎとＥｒｅｓｅｒｖｅとの間で充電される。この状態にて、エネルギ貯蔵装置５は、カテナリ１から充電され得る、若しくは、装備類８にエネルギを供給し得る。ＶｃａｔがＶｍｉｎより大きい場合には、前述のようにステージ３２に進む。
【００６０】
ステージ３４は、カテナリ１からエネルギを吸収できないイベントに対応し、このことにより、装備類８はエネルギ貯蔵装置５から電力供給されることになる。このステージでは、装置５により要求される電力Ｐが、装置５の最大限放電電力Ｅｃｈａｒ．ｄｉｓｃｈ．ｍａｘ以下であるか、判定される。以下であるならば、プロセスはステージ３５に継続し、そうでない場合、プロセスはステージ３６に進む。
【００６１】
ステージ３５では、値Ｅｃｈａｒ−ｄｉｓｃｈ＝Ｐ及びＰｂｌｏｃｋ＝０Ｗが割り当てられる。この場合、装置５は、装備類８に供給する充電及び電力を有し、カテナリ１からエネルギを吸収できず、従って電力の全ては装置５により供給され、装備類８の充電をブロックする必要は無い。この場合、プロセスは既に述べたステージ２９に進む。
【００６２】
ステージ３６では、値Ｅｃｈａｒ−ｄｉｓｃｈ＝［Ｅｃｈａｒ−ｄｉｓｃｈ−ｍａｘ］放電及びＰｂｌｏｃｋ＝Ｐ−Ｅｃｈａｒ−ｄｉｓｃｈ−ｍａｘが割り当てられる。この場合は、充電を有するが電力が装備類８に電力供給するのに要求されるよりも小さいためカテナリ１からエネルギを吸収できない装置５に、対応する。このことは、装備類８の電力Ｐが装置５の放電の最大限Ｅｃｈａｒ−ｄｉｓｃｈ−ｍａｘに適合され、装備類８からの残余の充電がブロックされることを、意味する。プロセスは既に記載したステージ２９に進む。
【００６３】
第４の検証のステージ２５を行う前のステージである、ステージ３７では、エネルギを生成する列車が検知されるが、装置５が完全に充電されていないかチェックする、第８の検証が行われる。これが正しいならば、プロセスは既に記載したステージ２７に進み、逆の場合はプロセスはステージ３８に記載される充電方法に進み、ここではジェネレータとして作用する列車からの抽出が試みられる電力需要が制御される。列車がカテナリ１内で利用可能な電力は分からないので、システムは、その電圧が経路にエネルギを与えるサブステーション２の電圧に等しいことを考慮して、更なる電力がカテナリ１から抽出されることが最早不可能となるまで、徐々にエネルギを吸収する。吸収された電力から傾斜状の形態の吸収を形成するために、内部変数ｎが用いられ、プロセスがこのステージを経過する毎に当該ｎは増加する（ｎ＝ｎ＋１）。吸収される電力Ｐｃｈａｒｇｅは、システム内で確立される電力スケールによるｎとの積により決定され、当該電力は傾斜の勾配を決定する。充電電力増加し、ステージ２５及び３７の条件が適合し、プロセスはステージ３９に継続する。
【００６４】
前記ステージ３９では、Ｐｃｈａｒｇｅが装置５により及び装備類８により吸収され得るかチェックする第９の検証が行われる。ＰｃｈａｒｇｅがＰ＋Ｅｃｈａｒ−ｄｉｓｃｈ−ｍａｘより大きいならば、ステージ４１に進み、逆の場合にはプロセスはステージ４０に継続する。
【００６５】
ステージ４０では、ＩｃａｔがＩｌｉｍ以下かどうかチェックする第１０の検証が行われる。これが正しいならばプロセスはステージ４２に進み、逆の場合にはステージ４１に進む。
【００６６】
前記ステージ４１では、Ｐｃｈａｒｇｅは、システムのリミットに適合するまで、減少され、従って、ｎが減少され（ｎ＝ｎ−１）且つＰｃｈａｒｇｅが再計算され、再度ステージ３９にてリミットをチェックする。
【００６７】
ステージ４２では、値Ｅｃｈａｒ−ｄｉｓｃｈ＝Ｐｃｈａｒｇｅ−Ｐが割り当てられ、ここでは、正の値が充電に対応し、負の値が放電に対応し、Ｐｂｌｏｃｋ＝Ｐ−Ｐｃｈａｒｇｅ＋Ｅｃｈａｒ−ｄｉｓｃｈである。この場合は、そのＥｒｅｓｅｒｖｅ値より大きく充電された装置５に対応し、制動列車が検知され、エネルギ需要を、列車により与えられる電力Ｐｃｈａｒｇｅに適合させる。この電力は、装備類８の出力に電力供給するのに用いられ、残余の電力は装置５内で貯蔵される。Ｐｃｈａｒｇｅが、要求される電力Ｐより小さいならば、装置５は残りの電力を供給する。更にＰを供給することが可能でないならば、装備類８により要求される電力は減少し、Ｐｂｌｏｃｋ＝Ｐ−Ｐｃｈａｒｇｅ＋Ｅｃｈａｒ−ｄｉｓｃｈであることを確立する。この場合には、Ｅｃｈａｒ−ｄｉｓｃｈは正値であることがあり、この場合、装置５は充電され、また、負値であることもあり、その場合、装置５は放電され、既に記載したようにステージ２９に継続する。
【００６８】
既に記した動作を行うために、ＤＣ／ＤＣパワーコンバータ３は、第１と第２のＤＣ／ＡＣコンバータ４、７により要求されるエネルギフローを補償するために、その出力電圧Ｖｂｕｓを維持するように、構成される。
【００６９】
更に、第１のＤＣ／ＡＣコンバータ４は、前述のように、ダイレクトバス６に電力を吸収させる若しくは供給するために、コントロールモジュール９が第１のＤＣ／ＡＣコンバータ４に送電する割り当て電力に依存して、出力が調整されるように、構成される。第２のＤＣ／ＡＣコンバータ７は次のように構成される。即ち、コントロールモジュール９からの指標があれば、装備類８に接続する充電に依存して、ダイレクトバス６のエネルギを吸収し、拠って、装備類８の各々に接続する前記充電に依存して、装備類８の複数のアクティブ出力を調整し、更に、アクティブの装備類８の数を減少させ、結果として、カテナリ内で利用可能な電力に装置５内に貯蔵された電力を加えた合計よりも出力充電が大きいときその出力充電を減少させ、アクティブの装備類８の数におけるこの減少は、前記アクティブの装備類８の出力電力がカテナリ内及び装置５内で利用可能な電力の合計以下となるまで、実行され、強度Ｉｌｉｍがコントロールモジュール９内で予め確立された期間を超えて超過する場合には装備類８はブロックされ、拠って第２のコンバータ７の出力を無効とする。
【００７０】
更に、第１のＤＣ／ＡＣコンバータ４は、最大限と最小限Ｖｂｕｓを格納するように構成され、このことにより、この値が格納されるリミットの範囲内にあるときには、第１のＤＣ／ＡＣコンバータ７は電流源として作用し、これらのリミットを超えるときには、電圧源としての規制を行う。該規制は超過されたリミットにてＶｂｕｓを保持する。
【００７１】
従って、本発明の目的であるシステム及び方法を用いると、電動車を一斉に充電し、鉄道サービスに影響することなく、制動時に列車により生成されるエネルギを最大限に利用できる。
【符号の説明】
【００７２】
１・・・カテナリ、
２・・・電気サブステーション、
３・・・ＤＣ／ＤＣパワーコンバータ、
４・・・第１のＤＣ／ＡＣコンバータ、
５・・・エネルギ貯蔵装置、
６・・・ダイレクトバス、
７・・・第２のＤＣ／ＡＣコンバータ、
８・・・乗物電池充電装備類、
９・・・コントロールモジュール、
１０・・・インターネット、
１１・・・マネジメント、メンテナンス及び遠隔制御燃料電池エネルギサーバ。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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