【手続補正書】
【提出日】平成22年12月6日(2010.12.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
蓄電池の劣化状態を、システムを起動した後で、否車両走行時に確認できる専用手順を具備した二次電池を使用する鉄道車両の走行制御システムであって、
複数の充放電可能な蓄電手段と、
前記蓄電手段を充放電させる充放電部と前記蓄電手段の電流を検出する電流検出部と前記蓄電手段の温度を検出する温度検出部と前記蓄電手段の電圧を検出する電圧検出部と前記電圧計測手段の検出電圧を記録するデータ記録部と前記データ記録部に記録された電圧情報から前記蓄電手段の劣化を演算判定する状態検知部とを有する劣化状態確認手段と、を備えており、
前記劣化状態確認手段は、前記電流検出部、前記電圧検出部、及び前記温度検出部により計測された電流、電圧、及び温度データより、抵抗を演算して、温度とＳＯＣの関係から前記蓄電手段の電池の抵抗を換算補正し、基準値と比較することにより電池の抵抗変化の割合を求めて電池劣化状態指標とし、さらに前記電池の劣化状態を制御パラメータに反映させることを特徴とする二次電池を使用する鉄道車両の走行制御システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
請求項４に記載の二次電池搭載鉄道車両走行システムにおいて、
前記蓄電手段の電池の劣化度を上位システムに通知し、変更される制御パラメータが許容充放電電流値、許容入出力値の演算、電圧範囲、および充電量推定演算用パラメータの少なくとも1つ以上に対して反映させ、警告表示機能によりオペレータが電池交換時期を確認可能であることを特徴とする二次電池搭載鉄道車両走行システム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
蓄電池の劣化状態を、システムを起動した後で、否車両走行時に確認できる専用手順を具備したハイブリッド車両であって、
複数の充放電可能な蓄電手段と、
前記蓄電手段を充放電させる充放電部と前記蓄電手段の電流を検出する電流検出部と前記蓄電手段の温度を検出する温度検出部と前記蓄電手段の電圧を検出する電圧検出部と前記電圧計測手段の検出電圧を記録するデータ記録部と前記データ記録部に記録された電圧情報から前記蓄電手段の劣化を演算判定する状態検知部とを有する劣化状態確認手段と、を備えており、
前記劣化状態確認手段は、前記電流検出部、前記電圧検出部、及び前記温度検出部により計測された電流、電圧、及び温度データより、抵抗を演算して、温度とＳＯＣの関係から前記蓄電手段の電池の抵抗を換算補正し、基準値と比較することにより前記電池の抵抗変化の割合を求めて電池劣化状態指標とし、走行前に電池の劣化状態を制御パラメータに反映させ、さらに走行中に別方式の電池劣化測定法により得られる電池劣化状態とを比較して、閾値以上の変化がある場合にさらに制御パラメータを変更して制御することを特徴とするハイブリッド車両。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項８】
請求項７に記載の二次電池を使用する車両走行システムであって、
蓄電池の充電状態に対する開回路電圧との関係が明らかで、その充電状態定格時の充電量に伴う電圧変化が電圧計測手段の検知精度より大きい、再充放電可能な蓄電池を使用することを特徴とする二次電池を使用する車両走行システム。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１１】
装置待機時に蓄電池の劣化を測定する専用モードを有し、その専用モードが電流を複数の電流値で所定時間流す電池劣化状態検知方法を備えた電池制御方法において、
計測された電圧値が、測定パターン開始前の開回路電圧を規準としたＳＯＣ又は電圧に対し、制御装置の時間遅れの最大値ｔｒよりも大きい所定時Δｔ経過後でかつΔｔは通電開始後、１秒以内で最大の電圧差分となる時間であって、その時の電流値および電圧値と、劣化測定開始時の基準となる時間における電流値および電圧値との差分を複数取得し、横軸を電流値の差分に対し、縦軸を電圧値の差分で図示したときに最小二乗法で得られる傾きまたは、電圧差分を電流差分で除した値を平均化処理することにより得られる値を蓄電池抵抗値とし、
蓄電池の測定温度に応じた対象蓄電池の電池状態と抵抗値の関係式あるいは関係表から基準温度の抵抗値に換算し、さらに、測定温度に応じて別方式の測定法で得られる抵抗値との換算係数から、測定値をあらかじめ設定された初期抵抗が測定された方法での値に換算して、比較することで劣化度を判定、通知し、
得られた蓄電池の劣化度を許容充放電電力、許容充放電電流、稼動電圧等の電池制御パラメータに反映させて稼動することを特徴とする電池制御方法。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
二次電池は充放電を繰り返すことで、充電状態（ＳＯＣ:State of charge）や、劣化状態（ＳＯＨ:State of Health）が変化し、劣化が進行すると、充放電容量の低下や電池内部抵抗の増加を生じる。そのため、劣化に伴い、システムの出力が次第に低下する。また、保存時に自己放電による劣化が進行し、電圧の低下があることは良く知られている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、本発明の電池劣化状態検知方法は、装置待機時に蓄電池の劣化を測定する専用モードを有し、その専用モードが電流を複数の電流値で所定時間流し、計測された電圧値が、測定パターン開始前の開回路電圧を規準としたＳＯＣ又は電圧に対し、制御装置の時間遅れの最大値ｔｒよりも大きい所定時Δｔ経過後でかつΔｔは通電開始後、最大の電圧差分となる時間であって、その時の電流値および電圧値と、劣化測定開始時の基準となる時間における電流値および電圧値との差分を複数取得し、横軸を電流値の差分に対し、縦軸を電圧値の差分で図示したときに最小二乗法で得られる傾きまたは、電圧差分を電流差分で除した値を平均化処理することにより得られる値を蓄電池抵抗値とし、蓄電池の測定温度に応じた対象蓄電池の電池状態と抵抗値の関係式あるいは関係表から基準温度の抵抗値に換算し、あらかじめ設定された初期抵抗あるいは、初回測定時に得られた初期抵抗値と比較することで劣化度を判定、通知することを特徴とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
また、本発明の蓄電池劣化測定モードの起動操作部により、オペレータが簡便に蓄電池劣化を確認することが可能であり、電池の劣化が激しいものについては走行開始前に交換することが可能となる。蓄電池の状態検知手段５０に電池劣化の情報を記録する例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等、追記可能なデータ保存システムや、ＲＯＭ（read only memory）を有しないものについても、走行前に電池の劣化状態が確認でき、データ保存システムを有している場合においては、読み出し値と現状劣化状態との比較が出来る。そのため、蓄電池交換などにより、著しく前回値と電池劣化状態が変化した場合においても、その時点での電池の状態が確認できるため、蓄電池の入出力値を蓄電池の劣化状態に合わせた制御が可能になる。よって、より制御が安定した安定走行につながり、ハイブリッドシステムの場合は燃費も向上する。また、電池劣化を記録するＲＯＭをもたない場合においても安定な走行が可能となる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
鉄道車両などの場合、ハイブリッド自動車等に比較するとより大規模な電池システムを使用し、公共交通機関に用いられるため、安定な運行は必須である。本発明は運行前の始業点検時に実施することが可能で、蓄電池の劣化推定が精度よく実施できるため、走行前の一連の点検に盛り込むことにより蓄電池に対し特別な保守作業の工数を低減することも可能になる。そして、より安定な運行を維持することが可能となる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
次に、図８を用いて劣化測定パターンの実施について説明する。あらかじめ設定した複数の電流値に対し、測定開始時、電流値ＩＡで（Ａは測定電流の回数。）定電流放電を実施（Ｓ５１）、その後定電流測定開始前の電圧Ｖｉｎｉ、定電流測定開始前のＳＯＣをＳＯＣｉｎｉとすると、ＶｉｎｉまたはＳＯＣｉｎｉまで充電し、電池温度に対応して充電電流が十分減衰する時間を考慮して、充電終了後に放置時間ｔｈｏｌｄを設定する（Ｓ５２）。放置時間ｔｈｏｌｄ経過後（Ｓ５３）、測定電流の回数をＡとおくと初回電流のＡ＝１から測定最終回ｎ（ｎは整数）とすると、Ａ＝ｎになるまで次回の電流値を呼び出してＳ５１からＳ５４のステップを繰り返し、Ａ＝ｎに達した後、データ抽出ＳＯＨ演算を実施する（Ｓ５５）。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
図９に、劣化測定パターンの例を示す。開始電池電圧Ｖｉｎｉから放置時間ｔｈｏｌｄを経過後、負荷電流０から第一の電流値で放電を実施、その後電流ＩＣ１で充電し、電池開始電圧Ｖｉｎｉ相当まで充電後、併用したＳＯＣ値がほぼ一定になるよう充電電流を減衰、無負荷状態が放置時間ｔｈｏｌｄ経過後、電圧Ｖ０’から第２の電流値で放電し、その後電流ＩＣ２で充電し、同様に無負荷状態放置時間ｔｈｏｌｄ経過後、電圧Ｖ０”から第３の電流値で放電し、その後電流ＩＣｎで充電する。上記劣化バターンでは放電の電流値を３種で３点としているが、３種に限定するものでなく、複数回取得になればよく、また電流値も複数電流が望ましいが、１種類で複数回取得してもよい。ここでは、各放電後の充電は電流減衰する例を示したが、図１５に示したように充電が定電流のみで実施されてもよい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
同様に第２、第３の測定電流についても、計測値Ｖ２、Ｖｎ、Ｉ２、Ｉｎから電圧変化量ΔＶ，電流変化量ΔＩを算出する（Ｓ５５２）。各測定電流で得られた電圧変化量をΔＶ１、ΔＶ２、ΔＶｎ、ΔＩ１、ΔＩ２、ΔＩｎを図１２に示すような電流変動ΔＩに対し電圧変動ΔＶの関係を最小２乗法で１次近似し、このときの直線の傾きを蓄電池抵抗Ｒとして算出する（Ｓ５５３）。このとき完全に無負荷であれば、図１１に示したような直接電流値に対して、蓄電池電圧を最小二乗法で１次式で近似する方法で取得することもできる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
図１６は本発明を適用した車両システムの第２の構成例である。実施例１の図１４の構成に加え、車内の照明は空調などの補機用電力供給用のインバータ（ＳＩＶ）２１１が蓄電装置に接続されている構成となっている。本構成においては、蓄電装置２０６からＳＩＶへの放電状態における劣化測定パターンの動作は図１７に示すよう実施する。始動直後の蓄電池電圧Ｖｉｎｉに対し、Ｉ０のＳＩＶへの放電がある。蓄電池のＳＯＣが数％未満の変化となる保持時間ｔｈｏｌｄを設定し、保持時間ｔｈｏｌｄ経過後、第１の電流値で放電を実施する。パターン起動開始から、機器の制御応答遅れ時間ｔｒに対し、ｔｒ以上の固定計測時間Δｔ、例えば１秒経過したときに計測された蓄電池電圧をＶ１、計測電流をＩ１とし、開始電圧からの電圧変化ΔＶを取得する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
架線から電力で走行する電気鉄道において、蓄電池を備え、電気ブレーキの回生や走行アシスト、または蓄電池電力のみで走行するモードを持った車両において本発明を適用する。この場合、蓄電池への充電を架線からの電力供給によって、実施することができる。蓄電池からの放電は、架線へ電力を戻す、あるいは補機により、電力を消費することで実現する。この場合、実施例１、２に示した蓄電池への放電に基づく劣化測定パターンではなく、充電電流を変化させることで抵抗値を算出する。蓄電池のＳＯＣの調整は補機への電力供給を利用する。特別測定用のみの別蓄電池などの負荷装置を用意することなく、実施することが可能である。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
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【手続補正１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４】
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【手続補正１７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１５】
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