(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度上昇に応じて蓄電池の内部抵抗が低下する所定の温度範囲において、所与の時間の間、所与の電流指令値又は電流値（以下包括して「指令値」という）に基づく定電流制御によって当該蓄電池を連続して充電又は放電（以下包括して「通電」という）させる制御を行う通電制御装置であって、
前記蓄電池を一定電流で連続通電時間の間、連続通電することで目標充放電量とすることができる前記一定電流の指令値（以下この指令値を「基準指令値」という）を、前記連続通電時間及び前記目標充放電量を少なくとも含む通電目標条件に基づいて決定する基準指令値決定手段と、
時間経過に応じて指令値を単調増加させる前記通電目標条件に含まれる連続通電時間にわたる連続通電制御であって、通電開始時に前記基準指令値より低い指令値とし、当該連続通電時間の経過時には前記基準指令値より高い指令値となるような指令値の連続通電制御、を行うことで前記通電目標条件に含まれる目標充放電量を実現する連続通電制御手段と、
を備えた通電制御装置。
【請求項２】
前記蓄電池の内部抵抗を測定する測定手段と、
前記連続通電制御手段による通電前の前記内部抵抗と、前記基準指令値と、前記連続通電時間とを用いて、前記基準指令値にもとづく前記連続通電時間の通電をした場合の前記連続通電時間経過時の前記蓄電池の内部抵抗を予測する予測手段と、
を備え、
前記連続通電制御手段は、前記通電前の内部抵抗と前記予測した内部抵抗とを用いて連続通電の開始時の指令値および前記連続通電時間経過時の指令値を定めて、前記連続通電制御を行う、
請求項１に記載の通電制御装置。
【請求項３】
前記連続通電時間は、３０秒以上１５分以下である、
請求項１又は２に記載の通電制御装置。
【請求項４】
前記蓄電池は、当該蓄電池の蓄電電力を用いて電動機を駆動して自走する自走式車両に搭載され、
前記自走式車両が所定の停止位置に停止中に、前記連続通電制御手段が、前記自走式車両の外部からの供給電力に基づいて前記蓄電池への充電を制御する請求項１〜３の何れかに記載の通電制御装置。
【請求項５】
前記蓄電池と請求項４に記載の通電制御装置とを備えた自走式車両。
【請求項６】
温度上昇に応じて蓄電池の内部抵抗が低下する所定の温度範囲において、所与の時間の間、所与の電流指令値又は電流値（以下包括して「指令値」という）に基づく定電流制御によって当該蓄電池を連続して充電又は放電（以下包括して「通電」という）させる制御を行うための通電制御方法であって、
前記蓄電池を一定電流で連続通電時間の間、連続通電することで目標充放電量とすることができる前記一定電流の指令値（以下この指令値を「基準指令値」という）を、前記連続通電時間及び前記目標充放電量を少なくとも含む通電目標条件に基づいて決定することと、
時間経過に応じて指令値を単調増加させる前記通電目標条件に含まれる連続通電時間にわたる連続通電制御であって、通電開始時に前記基準指令値より低い指令値とし、当該連続通電時間の経過時には前記基準指令値より高い指令値となるような指令値の連続通電制御、を行うことで前記通電目標条件に含まれる目標充放電量を実現することと、
を含む通電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池を連続して充電又は放電させる制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電池の劣化を抑え、蓄電池を安全かつ長寿命に使用するには、蓄電池を充電又は放電（以下包括して「通電」という）する際の温度上昇を抑制する必要がある。蓄電池の通常の使用温度範囲では、温度と内部抵抗との間に、温度上昇に従って内部抵抗が低下する相関がみられる。そのため、温度上昇を抑制するための通電制御において重要な指標となり得るのが、蓄電池の内部抵抗である。
【０００３】
内部抵抗は、蓄電池の通電に係る電流及び電圧を変化させることで正確に測定できる。しかし、内部抵抗は種々の要因で動的に変化する。したがって、充電又は放電中に蓄電池の内部抵抗を知りたい場合には、充電又は放電を一時中断して、通電電流及び通電電圧を内部抵抗測定用に変化させる必要がある。ただし、充電又は放電を再開すると、内部抵抗が変化し得るため、充電又は放電中にリアルタイムに内部抵抗を測定し続けることは困難である。
【０００４】
そこで、内部抵抗を推定する技術が要求される。例えば、特許文献１には、内部抵抗と継続時間とＳＯＣ（State Of Charge）と温度との関係を全て示した内部抵抗マップを用いて、現在の蓄電池の使用状態から内部抵抗を推定する技術が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、通電前に測定した内部抵抗から通電中の蓄電池の温度遷移を推定して、通電の計画を立案する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１０１８８４号公報
【特許文献２】特開２０１３−１０６４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば、蓄電池を使用していない深夜の時間帯に十分な時間をかけて満充電にする場合には、充電電流を低くすれば蓄電池の内部発熱量を低くすることができるため、簡単に温度上昇を抑えることができる。しかし、限られた時間内に所定の充電量（充電率上昇や充電電力量のこと）を目指すといった、通電時間と充電量の両方を目標とする場面において、温度上昇を抑えた通電で当該目標を達成しようとする場合、単に充電電流を低くするだけでは実現できない。内部発熱量が大きいため、放熱を上回る内部発熱が生じ、蓄電池の内部温度が上昇するからである。
【０００８】
なお、充電量又は放電量を包括した用語として「充放電量」を用いる。「充電量」とは蓄電池の充電率上昇幅や充電電力量のことであり、「放電量」とは蓄電池の充電率減少幅や放電電力量のことである。以下同じ意味で同用語を使用する。
【０００９】
また、特許文献１の技術を用いることで内部抵抗を随時推定することはできるが、特許文献１の技術は、通電時間と充放電量の両方を目標とし、且つ、蓄電池の内部発熱量を抑制した通電制御を実現する技術ではない。
【００１０】
また、特許文献２の技術は、負荷が最も小さくなる通電計画案を繰り返し計算で求める技術であるため、通電時間と充放電量の両方を満たす通電計画が得られない場合には繰り返し計算がいわば永久ループとなってしまい、計画を作成することができないと思われる。
【００１１】
本発明は上述した課題に鑑みて考案されたものであり、その目的とするところは、通電時間と充放電量の両方を目標とする通電制御を行う場合に内部発熱量を抑制することができる新たな通電制御を実現する技術を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以上の課題を解決するための第１の発明は、温度上昇に応じて蓄電池の内部抵抗が低下する所定の温度範囲において、所与の時間の間、所与の電流指令値又は電流値（以下包括して「指令値」という）に基づく定電流制御によって当該蓄電池を連続して充電又は放電（以下包括して「通電」という）させる制御を行う通電制御装置であって、
連続通電時間及び目標充放電量を少なくとも含む通電目標条件に基づいて、一定電流で連続通電した場合に前記通電目標条件を満たすための当該一定電流の指令値（以下この指令値を「基準指令値」という）を決定する基準指令値決定手段と、
通電開始時に前記基準指令値より低い指令値とし、時間経過に応じて指令値を単調増加させ、前記連続通電時間経過時に前記基準指令値より高い指令値とするように指令値を定めて前記連続通電時間にわたる連続通電制御を行う連続通電制御手段と、
を備えた通電制御装置である。
【００１３】
また、他の発明として、
温度上昇に応じて蓄電池の内部抵抗が低下する所定の温度範囲において、所与の時間の間、所与の電流指令値又は電流値（以下包括して「指令値」という）に基づく定電流制御によって当該蓄電池を連続して充電又は放電（以下包括して「通電」という）させる制御を行うための通電制御方法であって、
連続通電時間及び目標充放電量を少なくとも含む通電目標条件に基づいて、一定電流で連続通電した場合に前記通電目標条件を満たすための当該一定電流の指令値（以下この指令値を「基準指令値」という）を決定することと、
通電開始時に前記基準指令値より低い指令値とし、時間経過に応じて指令値を単調増加させ、前記連続通電時間経過時に前記基準指令値より高い指令値とするように指令値を定めて前記連続通電時間にわたる連続通電制御を行うことと、
を含む通電制御方法を構成することとしてもよい。
【００１４】
第１の発明等によれば、連続通電時間及び目標充放電量を少なくとも含む通電目標条件に基づいて、一定電流で連続通電した場合に通電目標条件を満たすための当該一定電流の基準指令値を決定する。従って、通電時間と目標充放電量の両方を満たすための基準指令値を決定することができる。但し、基準指令値に応じた一定電流の通電制御では、蓄電池の内部発熱量は従来のままである。
【００１５】
そこで、第１の発明等では、通電開始時に基準指令値より低い指令値とし、時間経過に応じて指令値を単調増加させ、連続通電時間経過時に基準指令値より高い指令値とするように連続通電時間にわたる連続通電制御を行う。これにより、通電時間と充放電量の両方を目標とする通電制御であって、蓄電池の内部発熱量を抑えることによって温度上昇の抑制が期待される通電制御を実現することができる。
【００１６】
また、第２の発明は、
前記蓄電池の内部抵抗を測定する測定手段と、
前記連続通電制御手段による通電前の前記内部抵抗と、前記基準指令値と、前記連続通電時間とを用いて、前記基準指令値にもとづく前記連続通電時間の通電をした場合の前記連続通電時間経過時の前記蓄電池の内部抵抗を予測する予測手段と、
を備え、
前記連続通電制御手段は、前記通電前の内部抵抗と前記予測した内部抵抗とを用いて連続通電の開始時の指令値および前記連続通電時間経過時の指令値を定めて、前記連続通電制御を行う、
第１の発明の通電制御装置である。
【００１７】
この第２の発明によれば、蓄電池の内部抵抗に適した連続通電制御を実現することができる。
【００１８】
また、第３の発明は、前記連続通電時間が、３０秒以上１５分以下である、第１又は第２の発明の通電制御装置である。
【００１９】
この第３の発明によれば、３０秒以上１５分以下の連続通電に適した通電制御を実現することができる。
【００２０】
また、第４の発明は、
前記蓄電池は、当該蓄電池の蓄電電力を用いて電動機を駆動して自走する自走式車両に搭載され、
前記自走式車両が所定の停止位置に停止中に、前記連続通電制御手段が、前記自走式車両の外部からの供給電力に基づいて前記蓄電池への充電を制御する第１〜第３の何れかの発明の通電制御装置である。
【００２１】
また、第５の発明は、前記蓄電池と第４の発明の通電制御装置とを備えた自走式車両である。
【００２２】
この第４又は第５の発明によれば、電動機を駆動して自走する自走式車両が所定の停止位置に停止中に、第１〜第３の何れかの発明を適用して、当該自走式車両に搭載された蓄電池を充電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】一定の定電流で蓄電池を充電する場合の通電制御の一例を示す図。
【図２】理想的な通電制御の例を示す図。
【図３】本実施形態の通電指令値生成部の機能構成の一例を示す図。
【図４】指令値の生成手順を説明するための図。
【図５】通電指令値生成部を適用した一実施例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。但し、本発明の適用可能な実施形態が以下の実施形態に限定されるものではない。
以下説明中の用語であるが、蓄電池の「通電」とは充電又は放電のことである。また、充電又は放電のことを適宜「充放電」とも称する。また、「充電量」とは蓄電池の充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）上昇幅や充電電力量を包括した用語であり、「放電量」とは蓄電池の充電率減少幅や放電電力量を包括した用語である。充電量及び放電量を包括して「充放電量」と称する。
【００２５】
１．原理
蓄電池の通電の一例として充電の場合を例に挙げて、本実施形態の原理を説明する。放電の場合も同様の原理が適用できる。
蓄電池の充放電は通常、定電流制御が用いられる。蓄電池を一定時間連続して充電する場合には、通電時間中、一定の定電流で充電する方法が考えられる。図１（１）は、この場合の充電電流ｉおよび蓄電池の内部抵抗Ｒの時間変化の様子を示し、図１（２）は、蓄積電荷ｑの様子を示している。
【００２６】
図１（１）および図１（２）によれば、通電時間中、充電電流ｉが一定であるため、電荷が一定割合で蓄積される。
充電を開始してから終了するまでの連続通電時間Ｔの間に蓄積される電荷ｑは、蓄電池容量Ｑに対する充電率ＳＯＣの変動幅ΔＳＯＣとなって表れる。従って、連続通電時間Ｔと、充電によって蓄電池の充電率を上昇させたい目標とする充電率の要求変動幅ΔＳＯＣとが事前に与えられれば、それらの条件を満たすための一定の定電流ｉを求めることができる。
【００２７】
しかし、連続通電中の充電電流ｉを一定とする制御は、蓄電池の内部発熱量（ひいては温度上昇）を無視した制御となっている。蓄電池は内部抵抗を有するため、通電電流が流れると内部抵抗によってジュール熱が生じ、そのジュール熱によって温度が上昇する性質を有している。温度上昇と蓄電池の内部抵抗Ｒの低下との間には相関があることが知られている。図１（１）に示すように、通電時間の経過に応じて内部抵抗Ｒが徐々に低下しており、温度上昇が起こっていることを示している。
【００２８】
よって、本実施形態の目的は、蓄電池内部でのジュール発熱量（内部発熱量とも言える）を最低限に抑える通電制御を実現することと言い換えることができる。
図２（１）および図２（２）は、理想的な通電制御の例を示す図である。すなわち、連続通電時間Ｔの間に充電率の要求変動幅ΔＳＯＣを達成する通電制御であって、蓄電池内部でのジュール発熱量を最小化した通電制御の例である。通電制御は定電流制御で行われるが、固定値とするのではなく、図２（１）に示すように、充電開始時の充電電流ｉを小さく、連続通電時間Ｔに至った時の充電電流ｉを大きく設定し、充電中は充電電流ｉを単調増加させる制御となっている。充電電流ｉが徐々に大きくなるため、図２（２）に示すように蓄積電荷ｑの増加率（グラフの傾き）も徐々に大きくなっている。以下では、このときの蓄積電荷ｑの時系列のパターンを「最適パターンｑ０（ｔ）」と称する。
【００２９】
この理想的な通電制御を実現するための原理を、変分法を用いて説明する。
まず、蓄電池の容量を電気量で表してＱ［ｃ］とし、連続通電時間をＴ［ｓ］とし、通電によるＳＯＣの要求変動幅をΔＳＯＣ［％］とすると、連続通電時間Ｔの間に蓄積する必要のある電荷はＱ×ΔＳＯＣ÷１００となる。蓄電池の内部抵抗をＲ［Ω］、通電電流をｉ［Ａ］とすると、蓄電池の発熱パワーＰ［Ｗ］は、Ｐ＝Ｒ・ｉ２として表される。通電中に発生する蓄電池の発熱量（ジュール損）を評価関数Ｉとすると、Ｉは次の（１）式で表される。
【数１】
0006454203.tif 000002
【００３０】
ここで、電流ｉは、単位時間当たりの電荷ｑ［ｃ］を用いて、ｉ＝ｄｑ／ｄｔとして表される。従って、評価関数Ｉは次のように変形できる。
【数２】
0006454203.tif 000003
これを、次の（３）式として定義する。
【数３】
0006454203.tif 000004
【００３１】
評価関数Ｉが極値（この場合は最小）をとるための必要十分条件は、（４）式で示すオイラーの式を満足することである。
【数４】
0006454203.tif 000005
【００３２】
（４）式の左辺第２項はゼロであるため、次の（５）式が導かれる。
【数５】
0006454203.tif 000006
【００３３】
すなわち、（６）〜（７）式が導かれる。
【数６】
0006454203.tif 000007
【数７】
0006454203.tif 000008
【００３４】
よって、（７）式からＲ・ｉ＝一定であることが、最適パターンｑ０（ｔ）であることの必要条件となる。内部抵抗Ｒが時間変化するため、
【数８】
0006454203.tif 000009
（８）式を満たす制御を行うこと、すなわち、内部抵抗Ｒに反比例するように通電電流ｉを定めることが理想的な通電制御となる。
【００３５】
２．具体的な制御手法
上述の原理説明では、蓄電池の内部抵抗に反比例するように通電電流を制御することで、蓄電池内部でのジュール発熱量を最小限に抑える通電制御を実現できることを述べた。
【００３６】
しかし、充放電中に蓄電池の内部抵抗を知りたい場合には、充放電を一時中断して、通電電流及び通電電圧を内部抵抗測定用に変化させる必要がある。このため、連続的な蓄電池の充放電中に内部抵抗をリアルタイムに計測することは困難である。
そこで、本実施形態では、以下の具体的な制御手法を採用する。
【００３７】
図３は、本実施形態の制御手法を実現するための通電指令値生成部１０の機能構成の一例を示す図である。
通電指令値生成部１０は、蓄電池の充放電を制御するための通電制御装置に組み込まれる機能部であり、ＣＰＵ等のプロセッサーが演算制御用のプログラムを実行することで実現する構成としてもよいし、専用の回路モジュールで構成することとしてもよい。
【００３８】
通電指令値生成部１０が組み込まれる通電制御装置は、定電流制御により蓄電池を充放電させる装置である。通電制御装置は、装置内部で、充放電用の通電電流の指令値又は通電電流の電流値（以下包括して「指令値」という）を算出し、この指令値に応じた通電電流で蓄電池を充放電させる。従来公知の通電制御装置においても、同様に指令値を内部で生成し、蓄電池の通電制御を実行している。
指令値を生成する機能部が、通電指令値生成部１０である。
【００３９】
図３において、通電指令値生成部１０は、基準指令値生成部１２と、内部抵抗予測部１４と、抵抗変化率算出部１６と、指令値パターン生成部１８とを有して構成され、通電時間Ｔと、蓄電池容量Ｑと、要求変動幅ΔＳＯＣと、通電前内部抵抗Ｒ（０）とを入力すると、通電時間Ｔの間の時系列の指令値である指令値パターンを生成して出力する。
【００４０】
通電時間Ｔと蓄電池容量Ｑと要求変動幅ΔＳＯＣとは通電目標条件の一例である。通電時間Ｔは、蓄電池を連続的に通電させる時間である。蓄電池容量Ｑは、通電制御の対象となる蓄電池の容量である。要求変動幅ΔＳＯＣは、今回の通電時間Ｔの通電で変動させるＳＯＣの幅のことであり、充電の場合には上昇幅を意味し、放電の場合には減少幅を意味する。蓄電池容量Ｑと要求変動幅ΔＳＯＣとは、目標充放電量を示しているため、充電又は放電の目標電力量に代えることもできる。
【００４１】
基準指令値生成部１２は、通電時間Ｔと蓄電池容量Ｑと要求変動幅ΔＳＯＣとから、通電時間Ｔの間、指令値を一定とした場合に、蓄電池のＳＯＣを要求変動幅ΔＳＯＣ分変動させることのできる指令値を基準指令値ｉcc-refとして生成する。この基準指令値ｉcc-refの生成にあたっては、公知の算出手法を適用することができる。
【００４２】
なお、通電指令値生成部１０は、基準指令値生成部１２を省略して、基準指令値ｉcc-refを選択的に決定、或いは、予め定めた値とすることも可能である。例えば、制御対象の蓄電池の仕様が予め決まっており、連続通電１回で、充電であれば上限ＳＯＣに至る可能性がなく、放電であれば下限ＳＯＣに至る可能性の無い通電の場合に、基準指令値生成部１２を省略することができる。具体的には、通電が充電の場合、充電を開始する時点では、蓄電池が上限ＳＯＣから必ず一定以上低下した状態にあって、この状態から上限ＳＯＣに達するまでには不十分な時間で充電する場合である。例えば、搭載した蓄電池の電力で電動機を駆動させて自走する電車において、走行路線の中間駅で停車時間の間に蓄電池を充電する場合が該当する。この場合、基準指令値ｉcc-refを予め定めた値としてもよいし、停車時間に相当する通電時間Ｔ（停車時間）に応じて、複数の基準指令値の候補値の中から選択的に決定するとしてもよい。
【００４３】
内部抵抗予測部１４は、基準指令値生成部１２が生成した基準指令値ｉcc-refと、通電時間Ｔと、通電前内部抵抗Ｒ（０）とから、経過時内部抵抗Ｒ（Ｔ）を予測する。経過時内部抵抗Ｒ（Ｔ）とは、通電開始から通電時間Ｔ経過時点での蓄電池の内部抵抗である。通電前内部抵抗Ｒ（０）は、不図示の内部抵抗測定部によって測定される。測定方法は公知の方法を採用することができる。内部抵抗予測部１４は、予め定められた制御対象の蓄電池の熱モデル式に、基準指令値ｉcc-refと、通電時間Ｔと、通電前内部抵抗Ｒ（０）とを代入することで、経過時内部抵抗Ｒ（Ｔ）を予測値として算出することができる。
【００４４】
抵抗変化率算出部１６は、通電前内部抵抗Ｒ（０）と、内部抵抗予測部１４が予測した経過時内部抵抗Ｒ（Ｔ）とから、内部抵抗Ｒの抵抗変化率γRを算出する。例えば、γR＝Ｒ（Ｔ）／Ｒ（０）として算出することができる。
【００４５】
次いで、指令値パターン生成部１８が、基準指令値生成部１２が生成した基準指令値ｉcc-refと、抵抗変化率算出部１６が算出した抵抗変化率γRとから、出力する最終的な指令値ｉrefを生成する。ここで、指令値ｉrefは、通電時間Ｔ内の各タイミングでの指令値を含む指令値パターンとして生成することができる。より具体的には、指令値パターン生成部１８は、通電中の各タイミング（時刻ｔ，０≦ｔ≦Ｔ）における抵抗変化率γR（＝Ｒ（Ｔ）／Ｒ（０））に反比例するように、当該タイミングの指令値を定める。
【００４６】
抵抗変化率γRを一定とする場合には、より簡単に指令値パターンを生成することができる。充電の場合を例に挙げて説明する。
図４は、充電の場合の指令値パターンの生成手順を説明するための図である。抵抗変化率γRが一定であるため、これに反比例する指令値は、充電開始時では基準指令値ｉcc-refよりも一定値Δだけ低く、通電時間Ｔ経過時点では基準指令値ｉcc-refよりも同じ一定値Δだけ大きい値となる。式で表すと、次の（９）式となる。
【数９】
0006454203.tif 000010
【００４７】
この（９）式をΔについて整理すると次の（１０）式となる。
【数１０】
0006454203.tif 000011
【００４８】
従って、指令値ｉrefは、充電開始時では基準指令値ｉcc-refよりも（１０）式で求められるΔだけ低い値とし、通電時間Ｔ経過時点では基準指令値ｉcc-refよりも（１０）式で求められるΔだけ大きい値として定めることができる。また、充電開始時から通電時間Ｔ経過時点までの指令値ｉrefは、図４に示すように、直線的に変化する単調増加とする。このようにすることで、基準指令値ｉcc-refの一定電流で充電する際と同じ蓄積電荷量となることが保障される。こうして指令値パターンを生成することができる。
指令値パターン生成部１８によって生成された指令値に基づいて、通電制御装置によって蓄電池が通電制御される。
【００４９】
なお、抵抗変化率算出部１６は、抵抗変化率γRを可変に定めることとしてもよい。例えば、通電時間の経過とともに抵抗変化率γRを徐々に小さくするように抵抗変化率γRを定めることとしても良い。また、通電前内部抵抗Ｒ（０）に応じて抵抗変化率γRを可変に定めてもよい。また、通電時間Ｔに応じて抵抗変化率γRを可変に定めてもよい。何れの場合も、指令値パターン生成部１８は、指令値ｉrefを、単調増加する指令値パターンとして生成することができる。
【００５０】
３．実施例
次に、通電指令値生成部１０を適用した一実施例を説明する。図５は、いわゆる蓄電池駆動の電車、および、当該電車の蓄電池を充電するための充電施設の一例を示す。電車１００は、コンバータ装置１１０と、蓄電池１２０と、インバータ装置１３０と、電動機１４０とを備えた架線式蓄電池電車とも呼ばれる電車であり、自走式車両である。電車１００が走行する路線の各駅には、電車１００の蓄電池１２０を充電するための充電ステーション２００が充電施設として設けられている。充電ステーション２００は、設置駅に設けられた架線である電車線を通じて、当該駅に停止した電車１００の蓄電池１２０を充電することができる。電車１００は、駅停止時に蓄電池１２０を充電し、駅間は、蓄電池１２０の蓄電電力に基づいて自走する。
【００５１】
具体的には、電車１００は、各駅の所定の停止位置に停止すると、パンタグラフを上昇させてパンタグラフを電車線に接触させる。電車線には、充電ステーション２００から電力が供給されているため、電車１００は、電車線を通じて蓄電池１２０を充電することができる。
【００５２】
このときの充電制御は、電車線から供給される電力を充電用の電力に変換するコンバータ装置１１０が担う。すなわち、図５（３）に示すように、コンバータ装置１１０は、図３を用いて説明した通電指令値生成部１０を有する通電制御装置１１２を備えており、当該駅での停止時間から余裕時間を差し引いた時間を通電時間Ｔとし、次駅までの走行に要する電力量に“１．０”以上の所定の安全係数を掛けた電力量を目標充電量とした通電目標条件に基づいて指令値ｉrefを生成し、指令値ｉrefに基づいて蓄電池１２０を充電する。
【００５３】
通電時間Ｔが経過するとコンバータ装置１１０は充電を停止する。そして、電車１００は、パンタグラフを降下させ、今度は、インバータ装置１３０が蓄電池１２０の蓄電電力を電動機１４０駆動用の電力に変換して電動機１４０を駆動させ、次駅に向けて出発する。
【００５４】
通電時間Ｔは、駅の停止時間に基づいて定めることができ、３０秒以上１５分以下の範囲で定めると本実施例の場合に好適である。
【００５５】
また、充電ステーション２００は、商用電力を架線電圧に変換して電車線に供給する変電所として構成することができるが、電車１００への充電用の蓄電池２２０を備えて構成することもできる。具体的には、充電ステーション２００が、コンバータ装置２１０と、蓄電池２２０とを備えており、電車１００が当該駅に停止して充電を行う際に、コンバータ装置２１０が蓄電池２２０の蓄電電力を電車線に供給させる。コンバータ装置２１０は、図５（３）に示すように、通電指令値生成部１０を有する通電制御装置２１２を備えており、電車１００の当該駅での停止時間から余裕時間を差し引いた時間を通電時間Ｔとし、次駅までの走行に要する電力量に所定の安全係数を掛けた電力量を目標放電量とした通電目標条件に基づいて指令値ｉrefを生成し、指令値ｉrefに基づいて蓄電池２２０を放電させる。
【００５６】
充電ステーション２００における蓄電池２２０への充電は、電車１００への充電を行っていない時間に行うことができる。蓄電池２２０を大容量とし、電気料金が安価となる深夜帯などにおいて商用電力からの電力で蓄電池２２０を満充電として、日中の充電を不要とする構成も可能である。また、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギー発電を組み合わせて蓄電池２２０を充電することとしてもよいことは勿論である。
【００５７】
４．作用効果
本実施形態によれば、通電時間及び目標充放電量を少なくとも含む通電目標条件に基づいて、一定電流で連続通電した場合に通電目標条件を満たすための当該一定電流の基準指令値を決定する。従って、通電時間と目標充放電量の両方を満たすための基準指令値を決定することができる。但し、基準指令値に応じた一定電流の通電制御では、蓄電池の内部発熱量は従来のままである。
【００５８】
そこで、通電開始時に基準指令値より低い指令値とし、時間経過に応じて指令値を単調増加させ、連続通電時間経過時に基準指令値より高い指令値とするように連続通電時間にわたる連続通電制御を行う。これにより、通電時間と充放電量の両方を目標とする通電制御であって、蓄電池の内部発熱量を抑えることにより温度上昇抑制が期待される通電制御を実現することができる。
【００５９】
５．変形例
本発明の適用可能な形態は、上述した実施形態に限られるものではない。
例えば、通電目標条件として、通電中のある時点での充電率上昇幅を含めることもできる。より具体的には、通電時間Ｔの中間時点で、要求変動幅ΔＳＯＣの７０％を達成することを更なる通電目標条件として含めることもできる。
【００６０】
通電指令値生成部１０の適用例として電車の例を説明したが、自動車へも適用することができる。例えば、電気自動車やハイブリッド式自動車等である。この場合、図５に示した充電ステーション２００と同様の充電ステーションを従来のガソリンスタンドのように各所に設けて、図５の電車線に代えてケーブルで自動車と電気的に接続する構成が考えられる。通電目標条件に応じて充電料金を定めることもできる。
【符号の説明】
【００６１】
１１２，２１２  通電制御装置
１０  通電指令値生成部
１２  基準指令値生成部
１４  内部抵抗予測部
１６  抵抗変化率算出部
１８  指令値パターン生成部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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