東芝インフラシステムズ株式会社

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直流鉄道用電力システム向け
SCiB™搭載回生電力蓄電システム

東芝独自の高品質な蓄電池技術による新しい省エネソリューション、SCiB™を用いた回生電力蓄電システム(TESS)を開発。

車両制動時には隣接する加速中の列車で利用可能な回生電力が発生します。しかし、この回生電力は近くに消費する列車が存在しなければ、車載の抵抗器あるいは機械ブレーキにより熱として浪費されてしまいます。これでは電力の浪費を招くだけではなく、回生制動から機械制動への急激な転換を引き起こすおそれがあります。このような急激な転換は乗客の乗り心地を損ね、また摩擦によりブレーキシューの劣化を加速します。

東芝の回生電力蓄電システム(TESS)は、余剰回生電力を効率的にSCiB™に貯蔵し、これを加速中の別の列車に放電します。東芝のTESSは、蓄電池の充電状態(State-of-Charge, SOC)に応じた充放電サイクルの柔軟な制御を可能にする弊社特許取得済みの高度な制御技術を搭載しています。これにより、蓄電池のさらなる長寿命化を可能としております。

ビデオ

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Traction Energy Storage System with SCiB™

主な利点

優れた回生制動動作

回生電力はSCiB™の蓄電池盤に効率的に充放電することが可能であり、これにより車両の回生制動から機械制動への急激な変換が抑制されています。また、車両のブレーキシューの摩損を遅らせ、列車がブレーキをかけた時でも快適な乗り心地を実現することに貢献します。

省エネ

フィールド試験により充放電効率は約95%であることが実証されました。この優れた充放電特性により、電力の浪費を低減し、最終的には電力需要量ピークの低減に貢献します。

き電電圧の安定化

TESSの搭載によってき電電圧の安定化を図ることができます。

非常用電源装置

広域停電などによる電源喪失時、独立型の非常用電源装置としてTESSを使用することが可能です。蓄えられたエネルギーは、電源喪失時に列車を運転し、乗客を安全に最寄りの駅まで退避させるために利用することができます。この機能は、トンネル区間での導入に適しています。

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システムの概要

回生電力蓄電システムは蓄電池盤、変換器盤(DC-DCチョッパ装置)、DCスイッチギアおよび、高い省エネ効果を生み出す制御盤から構成されています。東芝のTESSは柔軟性に優れているため、お客様のニーズに合わせて適切なソリューションを実現します。

機器名 外形 (mm)
変換器 幅1800 x 奥行き2380 x 高さ2300
蓄電池盤 幅600 x 奥行き650 x高さ2100 x 8枚
制御盤 幅500 x 奥行き600 x高さ2100 x 2枚
DC スイッチギア 幅600 x 奥行き1700 x高さ2100 x 2枚

*寸法は 500kW TESSの場合

優れた諸特性を有する二次電池です。独自の酸化物系材料を採用することにより、内部短絡に誘発される熱暴走に対して高い耐性を確保しています。

Crush test
Scib features

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新開発のV-SOC蓄電池制御

東芝はTESSを効率的に制御するため、全く新しい高度な充放電アルゴリズムも開発しました。

従来型の回生電力蓄電システムでは、所定のSOC(充電率)を維持するように蓄電池の充放電が行われます。
定格架線電圧にあっても無駄に蓄電池の充放電が行われる場合があります(充電開始電圧と放電開始電圧の間の部分)。これによって充放電回数が増え,電池寿命が低下します。

東芝のV-SOC制御法では、充放電特性はSOCに応じて自動的にシフトします。SOCが高い場合、充放電特性は高電圧側にシフトするため蓄電池は放電しやすくなります。一方SOCが低い場合には、充放電特性は低電圧側にシフトし、蓄電池はさらに充電を行います。

蓄電池の寿命は充放電の回数および電流に大きく依存します。この制御アルゴリズムを使うことで無駄な充放電を大幅に削減することができます。

東芝のシステムでは所定のSOCを設定していないため、充放電はSOCの幅広い範囲内で動的に行われます。

*SOC:充電状態 *V-SOC:電圧・充電状態

き電電圧に応じた充放電

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シミュレーションスタディ

東芝はお客様のニーズに応えるため、独自の電力シミュレーションソフトウェアを用いたシミュレーションスタディ等、お客様志向の技術を提供しています。これにより、東芝はより適切なソリューションを提供することができます。

Scib features

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定格および仕様

項目 定格・機能
定格出力 500kW - 2000kW
定格容量 200kWh -800kWh
定格き電電圧 1500V (950V - 2000V)
定格蓄電池電圧 600V (500V - 713V)
負荷パターン 1 p.u. (1分間) - 0.5 p.u.(4分間) 0.5 p.u. - 連続
運転モード

1. V-SOC モード
 - き電電圧およびSOCに合わせた充放電
  き電電圧変動の安定化も可能

2. 非常用電源モード
 - 送電系統からの電力を使わずエネルギーを放電

制御機能

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