JP4907262B2 - Electric vehicle control device - Google Patents
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Description
本発明は、電気車両の制御装置に係り、特に、発電手段と電力蓄積手段を設備し、この両手段の発生する電力を利用して鉄道車両を駆動する技術に関する。 The present invention relates to a control device for an electric vehicle, and more particularly, to a technology for installing a power generation means and a power storage means and driving a railway vehicle using electric power generated by both means.
近年、鉄道車両において、蓄電技術を活用した省エネルギ化を推進する動きが活発となってきている。この具体的な例として、従来のディーゼルエンジンのみで駆動する気動車については、駆動系を電車と同様にインバータによるモータ制御とし、エンジン発電および蓄電装置により電力を供給するハイブリッド気動車の開発が行われた。ハイブリッド気動車は、駆動系の電気化と蓄電装置の搭載により、従来の気動車では不可能だった回生エネルギの再利用が可能となり、省エネ化を実現できる。また、架線で電力を供給する電車においても、車上に蓄電装置を搭載し、発電ブレーキ時に力行車両が同一セクション内に存在しない場合でも、回生エネルギを蓄電装置で吸収して回生失効を防止すると共に、蓄電エネルギを力行時に再利用することで省エネ化を図るものである。 In recent years, there has been an active movement to promote energy saving in railway vehicles using power storage technology. As a specific example of this, for a pneumatic vehicle driven only by a conventional diesel engine, a hybrid pneumatic vehicle was developed in which the drive system is controlled by a motor using an inverter like a train, and electric power is supplied by an engine power generation and power storage device. . Hybrid electric vehicles can recycle regenerative energy, which is impossible with conventional electric vehicles, by implementing electrification of the drive system and mounting of power storage devices, and can realize energy saving. Even in trains that supply power over overhead lines, a power storage device is mounted on the vehicle, and even if a powering vehicle does not exist in the same section during power generation braking, regenerative energy is absorbed by the power storage device to prevent regeneration expiration. At the same time, energy is saved by reusing the stored energy during powering.
ハイブリッド気動車については、エンジンにより駆動される発電設備に電力蓄積設備を併用し、また、燃料電池に電力蓄積装置を併用し、メンテナンスに要する人的パワー・コストを抑制すると共に、地球環境にやさしい電気車両の制御装置を提供することを目的としたシステム構成が、提案されている(例えば特許文献1参照)。 For hybrid electric vehicles, power storage equipment is used in combination with power generation equipment driven by the engine, and power storage equipment is used in combination with the fuel cell to reduce human power costs required for maintenance and to help save the environment. A system configuration aimed at providing a vehicle control device has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
図7に、前記特許文献1に提案された鉄道車両用ハイブリッドシステムの基本構成を示す。エンジン11は、制御装置51の指令Seに基づいた軸トルクを出力する。誘導発電機12は、エンジン11の軸トルクを入力としてこれを3相交流電力に変換して出力する。コンバータ装置13は、誘導発電機12から出力される3相交流電力を入力としてこれを直流電力に変換して出力する。ここで、コンバータ装置13は、制御装置51からの指令Scに基づいた直流電圧となるように電圧制御する。インバータ装置21は、コンバータ装置13から出力される直流電力を入力として、これを3相交流電力に変換して出力する。誘導電動機22は、インバータ装置21が出力する3相交流電力を入力として、これを軸トルクに変換して出力する。ここで、インバータ装置21は、誘導電動機22の出力トルクが制御装置51からの指令Siに基づいたトルクを出力するように、インバータ装置21の出力電圧および交流電流周波数を可変制御する。減速器23は誘導電動機22の軸トルク出力を回転数の減速により増幅して出力し、輪軸24を駆動して電気車を加減速する。
FIG. 7 shows a basic configuration of a railway vehicle hybrid system proposed in
制御装置51は、蓄電装置30の内部状態信号Sp1を入力として、エンジン11に運転指令Se、コンバータ装置13に運転指令Sc、インバータ装置21に運転指令Si、遮断器14a、14b、14c、14dに動作指令Sb、蓄電装置30内に配置する充放電制御装置への動作指令Sp2を出力し、2次電池蓄電量を一定範囲内とするようにこれらの機器の総合的な動作状態を制御する。
The
サービス電源用インバータ装置41は、コンバータ装置13とインバータ装置21間の直流電力を入力としてこれを3相交流電力に変換して出力する。さらにサービス電源用変圧器42により電気車の照明や空調機などに供給するサービス電源電圧に調整して各サービス機器に供給する。
The service power
遮断器14aは、コンバータ装置13とインバータ装置21の間の直流電力部のうちコンバータ装置13の出力端子の直近に配置し、制御装置51からの動作指令Sbに基づいてコンバータ装置13からインバータ装置21、蓄電装置30に供給する電力を遮断する。遮断器14bは、コンバータ装置13、インバータ装置21の間の直流電力部とサービス電源用インバータ装置41の間に配置し、制御装置51からの動作指令Sbに基づいてコンバータ装置13、インバータ装置21からサービス電源用インバータ装置41に供給する電力を遮断する。遮断器14cは、コンバータ装置13とインバータ装置21の間の直流電力部と蓄電装置30の入出力端子の間に配置し、制御装置51からの動作指令Sbに基づいてコンバータ装置13とインバータ装置21間の直流電力部から蓄電装置30に供給する電力を遮断する。遮断器14dは、コンバータ装置13とインバータ装置21の間の直流電力部のうちインバータ装置21の入力端子の直近に配置し、制御装置51からの動作指令Sbに基づいてコンバータ装置13および/または蓄電装置30からインバータ装置21に供給する電力を遮断する。
特許文献1に提案されている方式では、蓄電装置30の制御は、制御装置51によるシステムの内部情報のみに基づいて行われている。
In the method proposed in
実際の鉄道車両の走行では、路線の勾配状況など、車両に作用する負荷は常に変化する。蓄電エネルギにより車両を駆動する場合、蓄電量の増減は車両に作用する負荷により大きく変化する。蓄電装置の制御を、システムの内部情報のみで行う場合、車両に作用する負荷に応じた蓄電量管理ができないため、勾配等の状況により、加速時に所定の加速性能を確保すること、また減速時に有効に回生エネルギを吸収することが困難になる。 In actual travel of a railway vehicle, the load acting on the vehicle, such as the gradient of the route, always changes. When a vehicle is driven by stored energy, the increase or decrease in the amount of stored energy varies greatly depending on the load acting on the vehicle. When controlling the power storage device using only the internal information of the system, it is impossible to manage the amount of power stored according to the load acting on the vehicle. It becomes difficult to effectively absorb the regenerative energy.
本発明の課題は、蓄電装置のエネルギ管理を、路線の勾配状況などの車両に作用する負荷を考慮して行うことにより、勾配など車両に作用する負荷が変化した場合でも、車両の所定の加速性能を確保し、また減速時に有効に回生エネルギを吸収できる電気車両の制御装置を提供することである。 An object of the present invention is to perform energy management of a power storage device in consideration of a load acting on a vehicle such as a slope condition of a route, so that even when a load acting on the vehicle such as a slope changes, a predetermined acceleration of the vehicle is achieved. It is an object of the present invention to provide an electric vehicle control device that ensures performance and can effectively absorb regenerative energy during deceleration.
走行位置と勾配量を対応させるデータベースを備え、電動機の基準回転速度(電動機の現実の回転速度)を積算することにより車両の走行位置を算出し、走行位置に応じた前方の勾配量を算出する。この勾配量に適切な蓄電量管理基準を選択し蓄電装置の蓄電量を、前記勾配量に適切な蓄電量管理基準と、前記電動機の基準回転速度に基づいて管理する。 It has a database that correlates the travel position with the gradient amount, calculates the vehicle travel position by integrating the reference rotation speed of the motor (actual rotation speed of the motor), and calculates the forward gradient amount according to the travel position . A storage amount management criterion appropriate for the gradient amount is selected, and the storage amount of the power storage device is managed based on the storage amount management criterion appropriate for the gradient amount and the reference rotation speed of the motor.
本発明は、エンジンにより駆動される発電手段が発生する交流電力を直流電力に変換するコンバータ手段を有する直流電力発生手段と、前記直流電力を交流電力に変換するインバータ手段と、前記直流電力を充電および放電する機能を持つ電力蓄積手段と、これらの各手段を制御する第1の制御手段と、鉄道車両を駆動する電動機を備えた電気車両の制御装置において、前記電動機の回転速度を検出する手段と、前記電動機の回転速度から車両の速度を演算する速度演算部と、前記速度演算部の出力を用いて車両の走行位置を演算する走行位置演算部と、前記車両の走行位置より前方の勾配を平均値演算して算出される平均前方勾配を演算する前方勾配演算部と、前記前方勾配演算部が演算した平均前方勾配をもとに、前記電力蓄電手段における蓄電量と走行速度の関係を規定する蓄電量管理基準パターンを出力するパターン制御部とを備え、前記パターン制御部から出力される前記蓄電量管理基準パターンに従って、第1の制御手段によりエンジンおよびコンバータ装置ならびにインバータ装置を制御するようにした。
また、前記パターン制御部は、前記電力蓄電手段における蓄電量と走行速度の関係を、勾配条件に対応して規定した減速時の放電余力限界パターンと加速時の放電余力限界パターンをそれぞれ複数個有し、平均前方勾配を前記勾配条件として放電余力限界パターンと充電余力限界パターンを選択して出力するようにしてもよい。
The present invention includes DC power generation means having converter means for converting AC power generated by power generation means driven by an engine into DC power, inverter means for converting the DC power to AC power, and charging the DC power And means for detecting the rotational speed of the electric motor in the electric vehicle control device comprising an electric power storage means having a function of discharging, a first control means for controlling each of these means, and an electric motor for driving the railway vehicle When, a speed calculator for calculating the speed of the vehicle from the rotational speed of the motor, the train location calculating unit for calculating a traveling position of the vehicle using the output of the speed calculating part, the front slope than the running position of the vehicle based the front slope calculator for calculating the average forward slope is calculated by calculating the average value, the average front slope the front slope calculation unit has calculated a, your to the power storage means A that charge reservoir amount and the traveling speed of the related storage amount managing pattern control unit for the reference pattern and outputs defining a according to the storage amount management reference pattern output from the pattern control unit, the engine and the first control means The converter device and the inverter device were controlled.
In addition, the pattern control unit has a plurality of discharge remaining power limit patterns at the time of deceleration and a discharge remaining power limit pattern at the time of acceleration, each of which defines the relationship between the storage amount and the running speed in the power storage means corresponding to the gradient condition. Then, the remaining discharge capacity limit pattern and the remaining charge capacity limit pattern may be selected and output using the average forward gradient as the gradient condition.
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明していく。図1は、本発明の電気車両の制御装置における一実施形態の基本構成を示す図である。本発明に係る電気車両の制御装置は、エンジン11と、誘導発電機12と、コンバータ装置13と、インバータ装置21と、誘導電動機22と、減速器23と、輪軸24と、蓄電装置30と、第1の制御装置51と、サービス電源用インバータ装置41と、変圧器42と、遮断器14a〜14dを有して構成される。本発明においては、さらに、誘導電動機22の回転速度を検出する回転速度検出器61および速度演算部62と、走行位置演算部52および前方勾配演算部53およびパターン選択部54ならびに前記第1の制御装置51からなるシステム統括装置50とを有することを特徴とする。走行位置演算部52および前方勾配演算部53およびパターン選択部54とで、第2の制御装置を構成する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a basic configuration of an embodiment of a control device for an electric vehicle according to the present invention. An electric vehicle control device according to the present invention includes an engine 11, an
エンジン11は、制御装置51の指令Seに基づいた軸トルクを出力する。誘導発電機12は、エンジン11の軸トルクを入力としてこれを3相交流電力に変換して出力する。コンバータ装置13は、誘導発電機12から出力される3相交流電力を入力としてこれを直流電力に変換して出力する。ここで、コンバータ装置13は、制御装置51からの指令Scに基づいた直流電圧となるように電圧制御する。
The engine 11 outputs a shaft torque based on the command Se of the
インバータ装置21は、コンバータ装置13から出力される直流電力を入力としてこれを3相交流電力に変換して出力する。誘導電動機22は、インバータ装置21が出力する3相交流電力を入力としてこれを軸トルクに変換して出力する。ここで、インバータ装置21は、誘導電動機22の出力トルクが制御装置51からの指令Siに基づいたトルクを出力するように、後述の基準回転速度信号Frを参照し、インバータ装置21の出力電圧および交流電流周波数を可変制御する。減速器23は、誘導電動機22の軸トルク出力を回転数の減速により増幅して出力し、輪軸24を駆動して電気車を加減速する。
The
制御装置51は、蓄電装置30の内部状態信号Sp1を入力として、エンジン11に運転指令Se、コンバータ装置13に運転指令Sc、インバータ装置21に運転指令Si、遮断器14a、14b、14c、14dに動作指令Sb、蓄電装置30内に配置する充放電制御装置への動作指令Sp2を出力し、2次電池蓄電量を一定範囲内とするようにこれらの機器の総合的な動作状態を制御する。
The
サービス電源用インバータ装置41は、コンバータ装置13とインバータ装置21間の直流電力を入力としてこれを3相交流電力に変換して出力する。さらにサービス電源用変圧器42により電気車の照明や空調機などに供給するサービス電源電圧に調整して各サービス機器に供給する。
The service power
遮断器14aは、コンバータ装置13とインバータ装置21の間の直流電力部のうちコンバータ装置13の出力端子の直近に配置し、制御装置51からの動作指令Sbに基づいてコンバータ装置13からインバータ装置21および/または蓄電装置30に供給する電力を遮断する。遮断器14bは、コンバータ装置13とインバータ装置21の間の直流電力部とサービス電源用インバータ装置41の間に配置し、制御装置51からの動作指令Sbに基づいてコンバータ装置13および/またはインバータ装置21からサービス電源用インバータ装置41に供給する電力を遮断する。遮断器14cは、コンバータ装置13とインバータ装置21の間の直流電力部と蓄電装置30の入出力端子の間に配置し、制御装置51からの動作指令Sbに基づいてコンバータ装置13とインバータ装置21間の直流電力部から蓄電装置30に供給する電力を遮断する。また、遮断器14cは、制御装置51からの動作指令Sbに基づいて蓄電装置30からインバータ装置21へ供給する電力を遮断する。遮断器14dは、コンバータ装置13とインバータ装置21の間の直流電力部のうちインバータ装置21の入力端子の直近に配置し、制御装置51からの動作指令Sbに基づいてコンバータ装置13および/または蓄電装置30からインバータ装置21に供給する電力を遮断する。
The
回転速度検出器61は、誘導電動機22の回転速度を検出し、速度演算部62において基準回転速度信号Frに変換する。
The
走行位置演算部52は、基準回転速度信号Frを入力とし、これを積算処理した走行距離と、図示していない駅キロ程データベースを参照して駅到着を認識し、各駅キロ程を基準とした走行位置キロ程Dis_hを算出する。
The travel
前方勾配演算部53は、走行位置キロ程Dis_hを入力とし、所定距離間隔毎の勾配量である平均前方勾配Inc_hを、図示していない勾配データベースを参照して算出する。
The forward
パターン選択部54は、平均前方勾配Inc_hと基準回転速度信号Frを入力とし、平均前方勾配Inc_hをもとに、図示していない蓄電量管理基準パターンデータベースに予め用意する複数の管理パターンのうち、適切な回生電力の吸収を可能とする充電余力限界パターンChg_pat、放電余力限界パターンDch_patを選択する。
The
この構成により、以下の動作を実現できる。電気車を加速するときは、インバータ装置21の入力電力をコンバータ装置13が出力する直流電力と蓄電装置30が出力する直流電力で負担する。すなわち、誘導電動機22の軸トルク出力を得るために必要なインバータ装置21の入力電力をコンバータ装置13が出力する直流電力だけで負担できない場合には、蓄電装置30が出力する直流電力で補足する。
With this configuration, the following operations can be realized. When the electric vehicle is accelerated, the input power of the
また、蓄電装置30の蓄電量は、前方勾配演算部53により演算される平均前方勾配Inc_hに関して最適とする放電余力限界パターンDch_patをパターン選択部54にて選択し、蓄電装置30の蓄電量が放電余力限界パターンDch_patを下回らないように制御装置51を介してエンジン11およびコンバータ装置13の出力、またはインバータ装置21の出力を制御する。これにより、蓄電装置の過放電状態を防止し、適切な蓄電量を維持できる。
In addition, the power storage amount of the
同様に、誘導電動機22の軸トルク出力を得るために必要なインバータ装置21の入力電力を蓄電装置30が出力する直流電力だけで負担できない場合には、コンバータ装置13が出力する直流電力で補足することできる。また、誘導電動機22で必要な出力軸トルクを得るために必要なインバータ装置21の入力電力に対してコンバータ装置13が出力する直流電力が過剰な場合には、蓄電装置30により余剰な電力を吸収する。特に、この構成によると、コンバータ装置13または蓄電装置30の一方から電力を得られない場合でも他方から電力を得ることができ、次駅まで退避する等の必要最小限の運転を継続できる。
Similarly, when the input power of the
一方、電気車を減速するときは、誘導電動機22がブレーキトルクを出力するようにインバータ装置21を回生動作させ、インバータ装置21が出力する回生電力を蓄電装置30で吸収する。減速時に蓄電装置30で吸収した電力は、前述の電気車を加速するときに優先的に活用することにより、電気車の運転に必要なエネルギを有効活用できる。
On the other hand, when the electric vehicle is decelerated, the
また、蓄電装置30の蓄電量は、前方勾配演算部53によりされる前方平均勾配Inc_hに関して最適とする充電余力限界パターンChg_patをパターン選択部54にて選択し、蓄電装置30の蓄電量が充電余力限界パターンChg_patを下回らないように制御装置51を介してインバータ装置21の回生電力を制御する。これにより、蓄電装置の過充電状態を防止し、適切な蓄電量を維持できる。
In addition, the power storage amount of the
エンジン11およびコンバータ装置13が故障等により動作しない間は、遮断器14aのオフによりコンバータ装置13への電力供給を遮断して機器の安全性を確保する。また、コンバータ装置13とインバータ装置21の間の直流電力部の電圧が過大になったとき、遮断器14aのオフによりコンバータ装置13への電力供給を遮断してコンバータ装置13の故障を防止する。
While the engine 11 and the
直流電力部の電圧がサービス電源用インバータ装置41の入力許容電圧を超過したとき、遮断器14bのオフによりコンバータ装置13および/またはインバータ装置21からサービス電源用インバータ装置41に供給する電力を遮断して電源用インバータ装置41の故障を防止する。
When the voltage of the DC power unit exceeds the allowable input voltage of the service power
蓄電装置30の蓄電許容量が超過したとき、あるいは、直流電力部との入出力電流が蓄電装置30の入出力許容電流値を超過したとき、遮断器14cのオフによりコンバータ装置13とインバータ装置21間の直流電力部から蓄電装置30に供給する電力を遮断して蓄電装置30の故障を防止する。
When the allowable storage amount of
インバータ装置21が故障等により動作しない間は、遮断器14dのオフによりインバータ装置21への電力供給を遮断して誤動作を防止する。また、コンバータ装置13および/または蓄電装置30からインバータ装置21への供給電力が過大になったとき、遮断器14dのオフによりインバータ装置21への電力供給を遮断して故障を防止する。
While the
図2は、本発明の電気車両の制御装置の一実施形態における走行位置演算部52の構成を示す図である。走行位置演算部52は、積分器521と、駅番号カウンタ522と、繰り上げ駅数523と、第1の加算器524−1と、駅キロ程データベース525と、駅判定最大値526と、第2の加算器524−2と、駅判定最小値527と、駅到着判定部528と、減算器529とを有している。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the traveling
積分器521は、基準回転速度信号Frを積算して走行位置キロ程Dis_hを算出する。ここで、積分器521は駅到着フラグFlg_arrにより、出発駅キロ程Dis_depを初期値設定する機能を設ける。
The
出発駅キロ程Dis_depは、駅番号カウンタ522の出力する出発駅番号Num_depをもとに、駅キロ程データベース525を参照することにより算出する。また、出発駅番号Num_depに第1の加算器524−1により繰り上げ駅数Num_stnを加算した到着駅番号Num_arrをもとに、駅キロ程データベース525を参照することにより、到着駅キロ程Dis_arrを算出する。繰り上げ駅数Num_stnには通常、「1」とすればよい。
The departure station kilometer distance Dis_dep is calculated by referring to the station
駅範囲最小値Spc_minは、減算器529で到着駅キロ程Dis_arrから駅判定距離最小値527を減算することにより算出する。駅範囲最大値Spc_maxは、第2の加算器524−2で駅到着キロ程Dis_arrから駅判定距離最大値526を加算することにより算出する。ここで、駅判定距離最大値526および駅判定距離最小値527は、駅ホーム中心(駅位置キロ程)からホーム両端までの距離を想定して100〜200mの範囲で設定する。
The station range minimum value Spc_min is calculated by subtracting the station determination distance
駅到着判定部528では、基準回転速度信号Fr、駅範囲最小値Spc_min、駅範囲最大値Spc_maxおよび走行位置キロ程Dis_hを入力とし、走行位置キロ程Dis_hが、駅範囲最小値Spc_minと駅範囲最大値Spc_maxの範囲内にある状態で、基準回転速度信号Frが零、あるいは零近傍の所定値以下となったときに、駅到着判定フラグFlg_arrを出力する。
In the station
この構成により、以下の動作を実現する。走行位置キロ程Dis_hは、基準回転速度信号Frを積分器521で積算することで得られるが、駅に到着した時点で、駅キロ程データベース525の駅位置キロ程データを初期値として、積分器をリセットする。これにより、精度よい走行位置キロ程の演算を可能とする。
With this configuration, the following operation is realized. The travel position kilometer Dis_h is obtained by integrating the reference rotational speed signal Fr by the
図3は、本発明の電気車両の制御装置の一実施形態における平均前方勾配演算部53の構成を示す図である。平均前方勾配演算部53は、データ間隔531と、複数の加算器532と、勾配データベース533と、勾配データ数534と、乗・除算器535とを有している。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the average forward
前方位置データX00は、平均前方勾配算出の基点として、走行位置キロ程Dis_hをそのまま設定する。 The forward position data X00 sets the travel position kilometer Dis_h as it is as a base point for calculating the average forward gradient.
前方位置データX01は、加算器524において前方位置データX00とデータ間隔28を加算することにより算出する。同じく。前方位置データX02は、加算器524において前方位置データX01とデータ間隔28を加算することにより算出する。以下、同様に前方位置データX30まで算出する。この例では、前方位置データ数はX00〜X30までの31点としたが、これは算出する前方位置データ数を限定するものではない。前方位置データ数は平均前方勾配を求める距離およびその間隔により総合的に決定する。鉄道車両では、制動距離は600m以内であること、また台車間距離(約10m)の2倍以下の距離間隔の勾配変化は、車両側から見たとき判別できないことから、前方位置データ数を600m/20m+1=31としたものである。 The forward position data X01 is calculated by adding the forward position data X00 and the data interval 28 in the adder 524. Same. The forward position data X02 is calculated by adding the forward position data X01 and the data interval 28 in the adder 524. Thereafter, the calculation is similarly performed up to the forward position data X30. In this example, the number of forward position data is 31 points from X00 to X30, but this does not limit the number of forward position data to be calculated. The number of forward position data is comprehensively determined by the distance for obtaining the average forward gradient and its interval. In railway vehicles, the braking distance is 600 m or less, and the change in the gradient of the distance interval less than twice the distance between the carriages (about 10 m) cannot be determined when viewed from the vehicle side. / 20m + 1 = 31.
前方位置データX00〜X30をもとに、勾配データベース29を参照することで、前方勾配データInc00〜Inc30を算出する。平均前方勾配Inc_hは、加算器524で前方勾配データInc00〜Inc30を全加算し、さらに乗・除算器31で全加算した前方勾配データInc_sumに対して、勾配データ数30を除算することで算出する。
By referring to the gradient database 29 based on the forward position data X00 to X30, the forward gradient data Inc00 to Inc30 are calculated. The average forward gradient Inc_h is calculated by fully adding the forward gradient data Inc00 to Inc30 by the adder 524, and further dividing the
この構成により、以下の動作を実現する。平均前方勾配Inc_hは、走行位置キロ程Dis_hをベースに算出する前方位置データX00〜X30に対応する前方勾配データInc00〜Inc30をもろに、これを平均化することで求められる。これにより、前方600mまでの起伏状態を含めた線路状態を考慮した平均前方勾配の様子を把握できる。 With this configuration, the following operation is realized. The average forward gradient Inc_h is obtained by averaging the forward gradient data Inc00 to Inc30 corresponding to the forward position data X00 to X30 calculated based on the travel position kilometer Dis_h. As a result, it is possible to grasp the state of the average forward gradient in consideration of the track state including the undulating state up to 600 m ahead.
図4は、本発明の電気車両の制御装置の一実施形態におけるパターン選択部54の構成を示す図である。パターン選択部54は、蓄電量管理基準データベース541と、最適パターン判断部542と、第1の選択器543aと、第2の選択器543bとを有している。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the
蓄電量管理基準データベース541は、走行速度と蓄電量の関係を記述した管理基準データである管理パターン(0)から管理パターン(n)までの、複数の蓄電量管理データを備える。任意の管理基準データ(n)は、基準回転速度信号Frを入力として、充電管理基準Chg_base(n)、放電管理基準Dch_base(n)を出力する。それぞれn+1通りの充電管理基準Chg_base(n)、放電管理基準Dch_base(n)については、走行する区間の勾配量の大きさに対応して決定する。すなわち、n+1通りの異なる勾配量をもつ区間を想定し、それぞれの区間を走行した際の蓄電量の動きを予め算出しておくことにより充電管理基準Chg_base(n)、放電管理基準Dch_base(n)を設定する。
The storage amount
最適パターン判断部542は、平均前方勾配Inc_hを入力とし、その大きさに応じてパターン選択信号Sel_patを出力する。第1の選択器543aはパターン選択信号Sel_patを入力とし、蓄電量管理基準データベース541が出力する充電管理基準Chg_base(n)の内、パターン選択信号Sel_patに対応したひとつを選択し、充電余力限界パターンChg_patを出力する。また、第2の選択器543bはパターン選択信号Sel_patを入力とし、蓄電量管理基準データベース541が出力する放電管理基準Dch_base(n)の内、パターン選択信号Sel_patに対応したひとつを選択し、充電余力限界パターンDch_patを出力する。
The optimum
充電余力限界パターンChg_patおよび放電余力限界パターンDis_patは、平均前方勾配Inc_hを基に、最適な複数の蓄電量管理基準データベースのパターンの中から選択する。これにより、蓄電装置の過充電、過放電を防止できる。 The remaining charge capacity limit pattern Chg_pat and the remaining discharge capacity limit pattern Dis_pat are selected from a plurality of optimum power storage amount management reference database patterns based on the average forward gradient Inc_h. Thereby, overcharge and overdischarge of the power storage device can be prevented.
図5は、本発明の電気車両の制御装置の一実施形態における前方平均勾配の算出を示す図である。車両の走行位置キロ程を前方位置データX00として、これを基点として20m毎にX02、X03・・・と前方位置データを順次算出し、前方位置データX30まで算出する。ここで、前方位置データ数はX00〜X30までの31点としたが、これは算出する前方位置データ数を限定するものではない。前方位置データ数は平均前方勾配を求める距離およびその間隔により総合的に決定する。鉄道車両では、制動距離は600m以内であること、また台車間距離(約10m)の2倍以下の距離間隔の勾配変化は、車両側から見たとき判別できないことから、前方位置データ数を600m/20m+1=31としたものである。 FIG. 5 is a diagram showing calculation of a forward average gradient in an embodiment of the control apparatus for an electric vehicle of the present invention. The vehicle traveling position kilometer is set as the forward position data X00, and X02, X03,... And the forward position data are sequentially calculated every 20 m from this as the base point, and the forward position data X30 is calculated. Here, the number of forward position data is 31 points from X00 to X30, but this does not limit the number of forward position data to be calculated. The number of forward position data is comprehensively determined by the distance for obtaining the average forward gradient and its interval. In railway vehicles, the braking distance is 600 m or less, and the change in the gradient of the distance interval less than twice the distance between the carriages (about 10 m) cannot be determined when viewed from the vehicle side. / 20m + 1 = 31.
前方位置データX00〜X30をもとに、図示していない勾配データベース29を参照することで、前方勾配データInc00〜Inc30を算出する。前方平均勾配Inc_hは、前方勾配データInc00〜Inc30の平均値演算により算出する。 Based on the forward position data X00 to X30, the forward gradient data Inc00 to Inc30 are calculated by referring to the gradient database 29 (not shown). The forward average gradient Inc_h is calculated by calculating the average value of the forward gradient data Inc00 to Inc30.
図6は、本発明の電気車両の制御装置の一実施形態における充放電余力限界パターンの選択方法を示す図である。図6は蓄電管理基準データベース541において、管理基準データ(0)から管理基準データ(n)までを同一の座標系に示したものである。
FIG. 6 is a diagram showing a method for selecting a charge / discharge margin limit pattern in an embodiment of the control apparatus for an electric vehicle of the present invention. FIG. 6 shows management reference data (0) to management reference data (n) in the same coordinate system in the power storage
上り勾配区間で加速する場合、最高速度(基準速度Vav)に達するためには、平坦区間よりも多くの蓄電エネルギの放電を必要とする。このため、上り勾配区間ではより高位の管理基準データを選択することにより、速度零では高蓄電量を確保する蓄電管理基準とする。同様に上り勾配で回生ブレーキにより減速する場合、ある速度(基準速度Vav)から速度零となるまでに、平坦区間よりも回生ブレーキによる蓄電エネルギの充電は少ない。このため、上り勾配区間ではより高位の管理基準データを選択することにより、最高速度で高蓄電量となる蓄電管理基準とする。 When accelerating in an uphill section, in order to reach the maximum speed (reference speed Vav), it is necessary to discharge a larger amount of stored energy than in a flat section. For this reason, by selecting higher-level management reference data in the uphill section, the power storage management reference is set to ensure a high power storage amount at zero speed. Similarly, when the vehicle is decelerated by regenerative braking at an ascending slope, the charged energy of regenerative braking is less than that in a flat section until the speed becomes zero from a certain speed (reference speed Vav). For this reason, in the upslope section, by selecting higher-level management reference data, the power storage management reference is set so that the maximum power storage amount is obtained at the highest speed.
一方、下り勾配区間で加速する場合、最高速度(基準速度Vav)に達するためには、平坦区間よりも蓄電エネルギの放電は少なくなる。このため、下り勾配区間ではより低位の管理基準データを選択することにより、速度零では低蓄電量を確保する蓄電管理基準とする。同様に下り勾配で回生ブレーキにより減速する場合、ある速度(基準速度Vav)から速度零となるまでに、平坦区間よりも多くの回生ブレーキによる蓄電エネルギを充電できる。このため、下り勾配区間ではより低位の管理基準データを選択することにより、最高速度で低蓄電量となる蓄電管理基準とする。 On the other hand, when accelerating in the downward gradient section, the discharge of the stored energy is less than that in the flat section in order to reach the maximum speed (reference speed Vav). For this reason, by selecting lower management reference data in the downward gradient section, it is set as the power storage management standard for securing a low power storage amount at zero speed. Similarly, when the vehicle is decelerated by regenerative braking at a downward slope, the energy stored by the regenerative brake can be charged more than in a flat section until the speed becomes zero from a certain speed (reference speed Vav). For this reason, by selecting lower management reference data in the downward gradient section, the storage management reference is set so that the storage amount is low at the maximum speed.
11…エンジン、12…誘導発電機、13…コンバータ装置、14…遮断器、21…インバータ装置、22…誘導電動機、23…減速機、24…輪軸、30…蓄電装置、41…サービス電源用インバータ装置、42…変圧器、50…システム統括装置、51…制御装置、52…走行位置演算部、53…前方勾配演算部、54…パターン選択部、521…積分器、522…駅番号カウンタ、523…繰り上げ駅数、524…加算器、525…駅キロ程データベース、526…駅判定最大値、527…駅判定最小値、528…駅到着判定部、529…減算器、531…データ間隔設定器、532…加算器、533…勾配データベース、534…演算データ数、535…乗・除算器、541…蓄電量管理基準データベース、542…最適パターン判定部、543…選択器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Engine, 12 ... Induction generator, 13 ... Converter device, 14 ... Circuit breaker, 21 ... Inverter device, 22 ... Induction motor, 23 ... Reduction gear, 24 ... Wheel shaft, 30 ... Power storage device, 41 ... Inverter for service power supply Device, 42 ... Transformer, 50 ... System control device, 51 ... Control device, 52 ... Running position calculation unit, 53 ... Front gradient calculation unit, 54 ... Pattern selection unit, 521 ... Integrator, 522 ... Station number counter, 523 ... Number of train stations 524 ...
Claims (2)
前記電動機の回転速度を検出する手段と、
前記電動機の回転速度から車両の速度を演算する速度演算部と、
前記速度演算部の出力を用いて車両の走行位置を演算する走行位置演算部と、
前記車両の走行位置より前方の勾配を平均値演算して算出される平均前方勾配を演算する前方勾配演算部と、
前記前方勾配演算部が演算した平均前方勾配をもとに、前記電力蓄電手段における蓄電量と走行速度の関係を規定する蓄電量管理基準パターンを出力するパターン制御部とを備え、
前記パターン制御部から出力される前記蓄電量管理基準パターンに従って、第1の制御手段によりエンジンおよびコンバータ装置ならびにインバータ装置を制御する
ことを特徴とする電気車両の制御装置。 DC power generating means having converter means for converting AC power generated by power generation means driven by the engine into DC power, inverter means for converting the DC power to AC power, and a function of charging and discharging the DC power In an electric vehicle control apparatus comprising a power storage means having a first control means for controlling each of these means, and an electric motor for driving a railway vehicle,
Means for detecting the rotational speed of the electric motor;
A speed calculator that calculates the speed of the vehicle from the rotational speed of the electric motor;
And train location calculating unit for calculating a traveling position of the vehicle using the output of the speed calculating part,
A forward gradient calculation unit for calculating an average forward gradient calculated by calculating an average value of a gradient ahead of the traveling position of the vehicle;
Based on the average forward slope the front slope calculation unit is calculated, and a pattern control unit for outputting a storage amount control standard pattern defining the relationship between the charge reservoir amount and the running speed of the power storage means,
An electric vehicle control device, wherein an engine, a converter device, and an inverter device are controlled by a first control means in accordance with the storage amount management reference pattern output from the pattern control unit .
前記パターン制御部は、前記電力蓄電手段における蓄電量と走行速度の関係を、勾配条件に対応して規定した減速時の放電余力限界パターンと加速時の放電余力限界パターンをそれぞれ複数個有し、平均前方勾配を前記勾配条件として放電余力限界パターンと充電余力限界パターンを選択して出力することを特徴とする電気車両の制御装置。 In the control apparatus of the electric vehicle according to claim 1,
The pattern control unit has a plurality of discharge remaining power limit patterns at the time of deceleration and a discharge remaining power limit pattern at the time of acceleration, each of which defines the relationship between the storage amount and the running speed in the power storage means corresponding to the gradient condition, A control apparatus for an electric vehicle, characterized in that a discharge remaining power limit pattern and a charge remaining capacity limit pattern are selected and output using the average forward gradient as the gradient condition .
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Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5017163B2 (en) * | 2008-04-01 | 2012-09-05 | 株式会社日立製作所 | Railway vehicle drive system |
JP2009254069A (en) * | 2008-04-03 | 2009-10-29 | Hitachi Ltd | Method and device for controlling railway vehicle |
JP5394666B2 (en) * | 2008-06-30 | 2014-01-22 | 株式会社日立製作所 | Railway vehicle drive system |
JP5295139B2 (en) * | 2010-01-13 | 2013-09-18 | 株式会社日立製作所 | Train control system |
JP5295470B1 (en) * | 2012-01-30 | 2013-09-18 | 三菱電機株式会社 | Electric vehicle propulsion control device and control method thereof |
WO2020079728A1 (en) * | 2018-10-15 | 2020-04-23 | 三菱電機株式会社 | Vehicle information management device and charging control method |
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Family Cites Families (6)
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---|---|---|---|---|
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JP3806354B2 (en) * | 2002-01-24 | 2006-08-09 | 三菱自動車工業株式会社 | Electric car |
JP3811894B2 (en) * | 2003-02-14 | 2006-08-23 | 株式会社日立製作所 | Secondary battery device for hybrid railway vehicles |
JP3924725B2 (en) * | 2003-03-14 | 2007-06-06 | 株式会社日立製作所 | Railway vehicle drive system |
JP4593081B2 (en) * | 2003-04-07 | 2010-12-08 | 株式会社日立製作所 | Railway vehicle power converter |
JP2005094837A (en) * | 2003-09-12 | 2005-04-07 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | Electric vehicle control unit |
-
2006
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9415768B2 (en) | 2012-12-14 | 2016-08-16 | Mitsubishi Electric Corporation | Control device for hybrid vehicle |
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