JP4940234B2

JP4940234B2 - 電気車の制御装置

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Publication number: JP4940234B2
Application number: JP2008515403A
Authority: JP
Inventors: 英俊北中; 雅樹河野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-05-15
Filing date: 2006-05-15
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Description

この発明は、交流電動機を駆動源とし、この交流電動機を可変電圧可変周波数形インバータにより制御する電気車の制御装置に関する。

電気車は、通常制動中には、回生制動による電気的制動を行ない、車両の慣性エネルギーを電気エネルギーに変換して、回生エネルギーを架線すなわち直流給電線路に戻している。この回生制動では、直流給電線路側に回生能力があるか、または直流給電線路側に回生負荷となる力行運転中の他の電気車が存在することが不可欠である。

ここで、力行運転状態にある電気車で消費するパワーよりも、回生制動状態にある電気車の回生パワーが大きい場合には、架線電圧やインバータの前段に設けたフィルタキャパシタの電圧が増加し、過電圧となって保護機能が作動する場合がある。この問題を改善する手段として、回生制動状態にある電気車からの回生パワーを絞り込み、回生制動による制動力を低下させ、低下した制動力を機械的制動で補足するのが通例である。しかし、この場合、機械的制動によりブレーキシューが磨耗するため、ある一定期間でブレーキシューのメンテナンスを行なう必要が生じる。

このブレーキシュ−の磨耗を回避するため、インバータの直流側にスイッチング素子と抵抗からなるブレーキチョッパを設けることが知られている。この場合、電気的制動による回生パワーが大きく、インバータの直流出力電圧が上昇したときに、ブレーキチョッパを動作させ、回生パワーを消費させている。しかし、この場合、制御装置にブレーキチョッパを追加するため、制御装置が大型化、製作コストが高くなる問題があった。

特開２００３−１９９２０４号公報（特許文献１）の図１には、ブレーキチョッパに代わり、回生エネルギーを蓄積できる電気２重層キャパシタを用いることが開示されている。この特許文献１には、集電シューを介して直流給電線路に接続される直流給電回路に平滑キャパシタを設け、この平滑キャパシタにより平滑化された直流電圧を可変電圧可変周波数インバータに供給する電気車の制御装置において、スイッチング素子を有するＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記平滑キャパシタに並列に電気２重層キャパシタを接続し、回生制動状態ではインバータからの回生エネルギーを電気２重層キャパシタに蓄積し、力行運転状態または惰行運転状態には、この電気２重層キャパシタに蓄積されたエネルギーを、給電線路またはインバータに給電している。

また、特開２００４−１０４９７６号公報（特許文献２）の図１０にも、ブレーキチョッパ回路に代えて、回生エネルギーを蓄積する目的で、電気２重層キャパシタを用いることが開示されている。

特開２００３−１９９２０４号公報（請求項１、図1）特開２００４−１０４９７６号公報（段落００７２、図１０）

以上のように、従来の電気車の制御装置では、ブレーキシューの磨耗を回避し、回生エネルギーを有効利用するために、ブレーキチョッパを取り付けること、また回生エネルギーを蓄積できる電気２重層キャパシタを用いることが知られているが、ブレーキチョッパまたは電気２重層キャパシタを追加する必要があり、制御装置が大型化し、製作コストが高くなるという不都合があった。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、ブレーキチョッパまたは電気２重層キャパシタを追加することなく、補助電源装置の負荷を利用して余剰な回生エネルギーを消費することができる改良された電気車の制御装置を提案することを目的としている。

この発明の第１の観点による電気車の制御装置は、電気車を駆動する交流電動機と、この交流電動機を制御する可変電圧可変周波数形インバータを備え、前記可変電圧可変周波数形インバータは、電気車の直流給電回路に接続された直流側端子と、前記交流電動機に接続された交流側端子を有し、電気車の力行運転状態では、前記直流給電回路から前記直流側端子に供給される直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を前記交流側端子から前記交流電動機に供給し、また電気車の回生制動状態では、前記交流電動機から前記交流側端子に供給される交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を前記直流側端子から前記直流給電回路に供給するように構成された電気車の制御装置であって、さらに、前記直流給電回路に接続された補助電源装置と、前記補助電源装置に接続された負荷を制御する負荷制御手段を備え、前記可変電圧可変周波数形インバータは、力行運転指令に基づき前記電気車の前記力行運転状態を表わすインバータ状態信号を生成し、または、回生制動指令に基づき前記電気車の前記回生制動状態を表わすインバータ状態信号を生成し、または、力行運転指令と回生制動指令に基づき前記電気車の前記力行運転状態と前記回生制動状態を表わすインバータ状態信号を生成し、前記負荷制御手段は、前記可変電圧可変周波数形インバータが生成する前記インバータ状態信号に基づき、前記負荷をオン状態とする制御を行うことを特徴とする。

また、この発明の第２観点による電気車の制御装置は、電気車を駆動する交流電動機と、この交流電動機を制御する可変電圧可変周波数形インバータを備え、前記可変電圧可変周波数形インバータは、電気車の直流給電回路に接続された直流側端子と、前記交流電動機に接続された交流側端子を有し、電気車の力行運転状態では、前記直流給電回路から前記直流側端子に供給される直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を前記交流側端子から前記交流電動機に供給し、また電気車の回生制動状態では、前記交流電動機から前記交流側端子に供給される交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を前記直流側端子から前記直流給電回路に供給するように構成された電気車の制御装置であって、さらに、前記直流給電回路に接続された補助電源装置と、前記補助電源装置に接続された車室内ヒーターと車室内空気調節装置を制御する負荷制御手段と、前記直流給電回路の直流給電状態を表わす直流給電情報を検出する検出手段を備え、前記負荷制御手段は、前記直流給電情報に応じて前記車室内ヒーターと車室内空気調節装置の両方が、同時にオン状態となるように制御することを特徴とする。

この発明の第１の観点による電気車の制御装置では、負荷制御手段は、可変電圧可変周波数形インバータが生成するインバータ状態信号に基づき、補助電源装置に接続された負荷をオン状態とする制御を行うので、直流給電回路にブレーキチョッパおよび電気２重層キャパシタを設けることなく、直流給電回路の回生エネルギーを補助電源装置の負荷で消費させることができる。

この発明の第２の観点による電気車の制御装置では、負荷制御手段は、直流給電回路の直流給電情報に応じて補助電源装置に接続された車室内ヒーターと車室内空気調節装置の両方が、同時にオン状態となるように制御するので、直流給電回路にブレーキチョッパおよび電気２重層キャパシタを設けることなく、直流給電回路の回生エネルギーを補助電源装置の負荷で消費させることができる。

以下この発明による電気車の制御装置のいくつかの実施の形態について、図面を参照して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明による電気車の制御装置の実施の形態１を示すブロック図である。この実施の形態１の電気車の制御装置１０は、電気車１に搭載された制御装置である。電気車１は、車輪２と、集電シュー３を備えている。車輪２は、線路４の上を走行し、集電シュー３は、架線、すなわち直流給電線路５に接触し、この直流給電線路５から直流電力の供給を受ける。直流給電線路５は、電気車１を含む複数の電気車に直流電力を給電する。この直流給電線路５の規定電圧ＶＤ０は、例えば１５００（Ｖ）または７５０（Ｖ）とされる。

制御装置１０は、交流電動機１１と、インバータ１２と、直流給電回路１５と、交流給電回路１８と、補助電源装置２２と、負荷２５と、負荷制御手段３０を備えている。

交流電動機１１は、電気車１の駆動源であり、車輪２を駆動する。この交流電動機１１は、例えば三相の交流誘導電動機である。インバータ１２は、可変電圧可変周波数形インバータ（ＶＶＶＦ形インバータ）であり、例えばサイリスタを用いて構成される。インバータ１２は、一対の直流側端子１３と、三相の交流側端子１４を有する。直流側端子１３は、直流給電回路１５に接続される。この直流給電回路１５の直流電圧をＶＤとする。交流側端子１４は交流給電回路１８を通じて交流電動機１１に接続される。交流給電回路１８は、三相の交流給電回路である。交流給電回路１８の三相交流電圧をＶＡＣとする。

直流給電回路１５は、リアクトル１６と平滑キャパシタ１７を含み、インバータ１２の直流側端子１３と、集電シュー３および車輪２とを接続する。リアクトル１６の一端は集電シュー３に接続され、その他端は、インバータ１２の直流側端子１３の正側端子に接続される。直流側端子１３の負側端子は、直接車輪２に接続され、車輪２と線路４を通じてアースされる。平滑キャパシタ１７の一端は、リアクトル１６と直流側端子１３の正側端子との間に接続され、その他端は直流側端子１３の負側端子に接続される。この平滑キャパシタ１７は、一対の直流側端子１３の間に、並列に接続される。

インバータ１２には、電気車１の運転台から力行運転指令ＦＤと、回生制動指令ＦＢが与えられる。力行運転指令ＦＤと回生制動指令ＦＢは、電気車の走行状態において、インバータ１２に与えられる。力行運転指令ＦＤは、電気車１を力行運転する状態で与えられる。この力行運転指令ＦＤが与えられると、インバータ１２は、直流給電回路１５からの直流電力を、三相交流電力に変換する変換動作を行ない、この変換動作に基づき、変換出力電圧を発生する。インバータ１２から出力される三相交流電圧ＶＡＣの交流電圧値および周波数は、力行運転指令ＦＤの指令内容に応じて、制御される。インバータ１２から出力される三相交流電力は、交流給電回路１８を通じて交流電動機１１に供給され、交流電動機１１を駆動する。

回生制動指令ＦＢは、電気車１の走行中に、電気車１を回生制動する状態で与えられる。この回生制動指令ＦＢが与えられると、インバータ１２は、交流給電回路１８から、交流電動機１１が発生する三相交流電力の供給を受けて、この三相交流電力を直流電力に変換する変換動作を行ない、この変換動作に基づき、変換出力電圧を発生する。インバータ１２から出力される直流電力は、インバータ１２から直流給電回路１５に供給される。

インバータ１２は、力行運転指令ＦＤおよび回生制動指令ＦＢを受けないときに、インバータ停止状態ＳＣとなる。電気車１が走行状態にあっても、惰行走行状態になれば、インバータ１２はインバータ停止状態ＳＣとなる。また、電気車１が一時停止しても、インバータ１２はインバータ停止状態ＳＣとなる。このインバータ停止状態ＳＣでは、インバータ１２は直流電力と交流電力との間の変換動作を停止するので、変換出力電圧は発生しない。このインバータ停止状態ＳＣでは、インバータ１２の直流側端子１３に直流給電回路１５から直流電力が供給されるが、その直流電力を三相交流電力に変換することはない。また、インバータ停止状態ＳＣでは、交流電動機１１が三相交流電力を発生しても、この三相交流電力が直流電力に変換されることはない。

補助電源装置２２は、例えば定電圧定周波数形インバータであり、一対の直流側端子２３と、単相の一対の交流側端子２４を有する。この補助電源装置２２の直流側端子２３は、直流給電回路１５に接続され、その交流側端子２４は、負荷２５に接続される。

負荷２５は、電気車１の交流の電気機器であり、少なくとも電気車１の車室内ヒーター２６と車室内空気調節装置２７を含む。車室内ヒーター２６は、例えば電気車１の車室内の座席の下に配置され、車室内空気調節装置２７は、電気車１の車室内の天井に配置される。これらの車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７は、補助電源装置２２の交流側端子２４から単相交流電圧の供給を受け、負荷制御手段３０の制御によりオン、オフされる。なお、負荷２５には、図示しないが、電気車１の車室内照明ランプも含まれる。この照明ランプは、負荷制御手段３０によらずに、補助電源装置２２から常時単相交流電圧の給電を受けるように接続される。しかし、この照明ランプも、車室内ヒーター２６、車室内空気調節装置２７とともに、負荷制御手段３０によりオン、オフすることもできる。

負荷制御手段３０は、例えばマイクロコンピュータにより構成され、ＣＰＵとメモリを有する。この実施の形態１の負荷制御手段３０は、インバータ１２から、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢを受けて、このインバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢに基づいて、車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７をオン、オフ制御する。インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢは、実施の形態１では、インバータ１２に力行運転指令ＦＤが与えられた状態、およびインバータ１２に回生制動指令ＦＢが与えられた状態を表わし、インバータ１２に力行運転指令ＦＤが与えられた状態、およびインバータ１２に回生制動指令ＦＢが与えられた状態で、高レベル信号となる。

図２は、実施の形態１における負荷制御手段３０の詳細を示すブロック図である。負荷制御手段３０は、電圧発生テーブル３１を有する。負荷制御手段３０は、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢを受け、電圧発生テーブル３１を利用して、負荷起動信号ＬＤＳ１、ＬＤＳ２を発生する。負荷起動信号ＬＤＳ１は、車室内ヒーター２６に対する起動信号であり、負荷起動信号ＬＤＳ２は、車室内空気調節装置２７に対する起動信号である。電圧発生テーブル３１は、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢに基づき、このインバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢが高レベル信号となったとき、言い換えれば、インバータ１２が変換出力電圧を発生しているときに、負荷起動信号ＬＤＳ１、ＬＤＳ２をオン信号とし、車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７を同時にオン状態とする。インバータ１２が、インバータ停止状態ＳＣとなれば、インバータ１２は変換出力電圧を発生せず、また、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢは低レベル信号となるので、負荷起動信号ＬＤＳ１、ＬＤＳ２はオフ信号となり、車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７は、ともにオフ状態とされる。

次に動作について説明する。インバータ１２に力行運転指令ＦＤが与えられと、インバータ１２は、直流給電回路１５からの直流電力を三相交流電力に変換して、交流電動機１１に供給するので、直流電圧ＶＤは低下する。また、インバータ１２に回生制動指令ＦＢが与えられると、直流給電線路５側の回生負荷が少なければ、直流電圧ＶＤは上昇する。実施の形態１では、インバータ１２に力行運転指令ＦＤが与えられた状態、およびインバータ１２に回生制動指令ＦＢが与えられた状態において、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢが高レベル信号となり、このインバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢに基づいて、負荷制御手段３０の負荷起動信号ＬＤＳ１、ＬＤＳ２がともにオン信号となって、車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７がオン状態となり、補助電源装置２２からこれらの車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７に同時に給電される。

車室内ヒーター２６と車室内空気調節装置２７が同時に動作する状態においても、それらの調整設定温度を適切に設定することにより、車室内の温度を快適に調整することができる。例えば車室内ヒーター２６と車室内空気調節装置２７の調整温度を、ともに快適温度、例えば２０（℃）に設定することにより、例えば夏季においては、車室内を車室外よりも冷房された状態とし、また冬季においては車室内を車室外よりも暖房された状態とし、快適な温度とすることができる。

インバータ１２に力行運転指令ＦＤが与えられた状態では、インバータ１２と補助電源装置２２の負荷２５が、同じ直流給電線路５に接続された他の電気車の回生負荷となり、この他の電気車の回生エネルギーを消費することができる。また、インバータ１２に回生制動指令ＦＢが与えられた状態では、補助電源装置２２の負荷２５がインバータ１２の回生エネルギーを消費する。また、インバータ１２がインバータ停止状態ＳＣとなれば、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢが低レベル信号となり、負荷制御手段３０の負荷起動信号ＬＤＳ１、ＬＤＳ２がともにオフ信号となるので、補助電源装置２２の負荷２５の車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７はともにオフ状態とされる。

このように、実施の形態１の電気車の制御装置１０においては、インバータ１２に力行運転指令ＦＤが与えられた状態では、負荷制御手段３０が、補助電源装置２２の負荷２５である車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７をともにオン状態とするので、インバータ１２と補助電源装置２２の負荷２５が他の電気車の回生負荷となり、他の電気車の回生エネルギーを消費することができる。また、インバータ１２に回生制動指令ＦＢが与えられた状態でも、負荷制御手段３０が、補助電源装置２２の負荷２５である車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７をともにオン状態とするので、補助電源装２２の負荷２５をインバータ１２の回生負荷とすることができ、直流給電線路５側の回生負荷が足りなくても、補助電源装置２２の負荷２５をインバータ１２の回生負荷とすることができ、直流給電回路１５の電圧上昇を抑制できる。したがって、制御装置１０にブレーキチョッパまたは電気２重層キャパシタを追加することなく、回生エネルギーを消費でき、回生制動時に機械的制動を与えるブレーキシューの磨耗をなくすことができ、制御装置１０を小型化できる効果がある。

また、実施の形態１では、負荷制御手段３０により、電気車１の車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７を同時にオン、オフするが、車室内ヒーター２６と車室内空気調節装置２７が同時に動作する状態でも、それらの調整設定温度を適切に設定することにより、電気車１の車室内の温度を快適な温度に調整することができる。

実施の形態２．
図３は、この発明による電気車の制御装置の実施の形態２を示すブロック図であり、図４は、この実施の形態２で使用される負荷制御手段３０Ａの詳細を示すブロック図である。

実施の形態１では、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢに基づき、負荷制御手段３０により、補助電源装置２２の負荷２５である車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７を同時にオン、オフ制御するようにしたが、この実施の形態２では、直流給電回路１５の直流給電情報ＤＩＦを検出する検出手段２０を直流給電回路１５に追加し、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢと直流給電情報ＤＩＦとに基づき、負荷制御手段３０Ａにより、補助電源装置２２の負荷２５である車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７を同時にオン、オフ制御する。その他は、実施の形態１と同じに構成される。

この実施の形態２によれば、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢと、直流給電回路１５の直流給電情報ＤＩＦとに基づき、補助電源装置２２の負荷２５である車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７を同時にオン、オフ制御するので、直流給電線路５側の負荷状態に応じて、より的確に、補助電源装置２２の負荷２５である車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７を制御することができる。

実施の形態２の電気車の制御装置は、符号１０Ａで示される。この電気車の制御装置１０Ａでは、実施の形態１の制御装置１０に検出手段２０が追加されている。この検出手段２０は、具体的には、電圧センサであり、平滑キャパシタ１７に印加される直流電圧ＶＤを検出し、この直流電圧ＶＤを表わす直流給電情報ＤＩＦを負荷制御手段３０Ａに供給する。

実施の形態２における負荷制御手段３０Ａは、図４に示すように、電圧発生テーブル３１に加えて、電圧発生テーブル３２と、論理積回路（ＡＮＤ回路）３３を有する。電圧発生テーブル３１の出力と、電圧発生テーブル３２の出力が、ともに論理積回路３３に入力され、この論理積回路３３が負荷起動信号ＬＤＳ１、ＬＤＳ２を発生する。電圧発生テーブル３２には、検出手段２０からの直流給電情報ＤＩＦが供給される。この電圧発生テーブル３２は、直流給電回路１５における直流電圧ＶＤが、直流給電線路５の規定電圧ＶＤ０よりも大きな所定電圧値ＶＤ１を超えたときに、オン信号を出力する。例えば、直流給電線路５の規定電圧ＶＤ０が１５００（Ｖ）である場合には、所定電圧値ＶＤ１は１８５０〜１９００（Ｖ）に設定され、規定電圧ＶＤ０が７５０（Ｖ）である場合には、所定電圧値ＶＤ１は、８５０〜９００（Ｖ）に設定される。

負荷制御手段３０Ａの電圧発生テーブル３２は、直流給電回路１５における直流電圧ＶＤが、所定電圧値ＶＤ１を超えたときに、オン信号を出力する。具体的には、インバータ１２に力行運転指令ＦＤが与えられた状態では、インバータ１２は直流電力を三相交流電力に変換し、交流電動機１１に給電するので、直流電圧ＶＤは低下するが、直流給電線路５に接続された他の複数の電気車からの回生エネルギーが大きい場合には、直流電圧ＶＤは、所定電圧値ＶＤ１を超える。また、インバータ１２に回生制動指令ＦＢが与えられた状態では、インバータ１２は交流電動機１１が発生した三相交流電力を直流電力に変換して、直流給電回路１５に供給するので、直流給電線路５側の回生負荷が小さければ、直流電圧ＶＤは上昇し、所定電圧値ＶＤ１を超える。

電圧発生テーブル３１は、実施の形態１と同様に、インバータ１２に力行運転指令ＦＤが与えられた状態、およびインバータ１２に回生制動指令ＦＢが与えられた状態において、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢに基づき、このインバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢが高レベル信号となったとき、言い換えれば、インバータ１２が変換出力電圧を発生しているときに、オン信号を出力する。論理積回路３３は、電圧発生テーブル３１、３２がともにオン信号を出力したときに、負荷起動信号ＬＤＳ１、ＬＤＳ２をオン信号とし、負荷２５の車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７をともにオン状態とする。

この実施の形態２では、インバータ１２に力行運転指令ＦＤが与えられた状態において、直流電圧ＶＤが所定電圧値ＶＤ１を超えたとき、およびインバータ１２に回生制動指令ＦＢが与えられた状態において直流電圧ＶＤが所定電圧値ＶＤ１を超えたとき、補助電源装置２２の出力電圧に基づいて、負荷２５の車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７を同時に起動し、直流給電回路１５の直流電力を、効果的に消費することができる。

インバータ１２に力行運転指令ＦＤが与えられた状態、およびインバータ１２に回生制動指令ＦＢが与えられた状態においても、直流給電回路１５における直流電圧ＶＤが所定電圧値ＶＤ１以下に低下したときには、電圧発生テーブル３２からオン信号が出力されなくなるので、負荷起動信号ＬＤＳ１、ＬＤＳ２はともにオフ信号となり、負荷２５の車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７への給電が停止される。インバータ１２が、インバータ停止状態ＳＣとなれば、電圧発生テーブル３１からオン信号が出力されなくなるので、同様に、負荷２５の車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７への給電は停止される。

実施の形態２では、実施の形態１と同様に、制御装置１０Ａに、ブレーキチョッパまたは電気２重層キャパシタを追加することなく、回生エネルギーを効果的に消費でき、回生制動時に機械的制動を与えるブレーキシューの磨耗をなくすことができ、制御装置１０Ａを小型化できる効果が得られるともに、直流給電回路１５の直流給電情報ＤＩＦにも基づいて、補助電源装置２２の負荷２５の車室内空気調節装置および車室内ヒーターを起動するので、直流給電線路５側の負荷が少ない時のみに、補助電源装置２２の負荷２５を起動することができ、効果的にエネルギーを消費できる効果が得られる。

なお、実施の形態２では、検出手段２０を電圧センサとし、平滑キャパシタ１７の電圧から直流電圧ＶＤを検出したが、リアクトル１６の入力側において、直流給電線路５の直流電圧を検出することもでき、この場合にも同じ効果を得ることができる。また、リアクトル１６と直列に電流センサを設け、検出手段２０の電圧センサ出力と、電流センサ出力に基づき直流給電回路１５の直流電力を演算し、この直流電力を直流給電情報ＤＩＦとすれば、より正確な直流給電情報ＤＩＦを得ることができる。

実施の形態３．
図５は、この発明による電気車の制御装置の実施の形態３を示すブロック図であり、図６は、この実施の形態３で使用される負荷制御手段３０Ｂの詳細を示すブロック図である。この実施の形態３の電気車の制御装置は符号１０Ｂで示される。この電気車の制御装置１０Ｂは、実施の形態２における負荷制御手段３０Ａを負荷制御手段３０Ｂに置換えたものであり、その他は実施の形態２と同じに構成される。

実施の形態３で使用される負荷制御手段３０Ｂは、実施の形態２で使用された負荷制御手段３０Ａと同様に、電圧発生テーブル３１、３２と、論理積回路３３を有するが、電圧発生テーブル３１には、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤが入力される。このインバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤは、インバータ１２に与えられる力行指令信号ＦＤを表わす信号であり、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤは、インバータ１２に力行指令信号ＦＤが与えられた状態で高レベル信号となり、インバータ１２に回生制動指令ＦＢが与えられた状態、およびインバータ１２がインバータ停止状態ＳＣとなった状態では、ともに低レベル信号となる。

負荷制御手段３０Ｂの電圧発生テーブル３１は、インバータ１２に力行運転指令ＦＤが与えられた状態で、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤが高レベル信号となったとき、言い換えれば、インバータ１２が交流の変換出力電圧を発生しているときに、オン信号を出力する。インバータ１２に回生制動指令ＦＢが与えられた状態、およびインバータ１２がインバータ停止状態ＳＣとなった状態では、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤが低レベル信号となるので、電圧発生テーブル３１はオフ信号を出力する。負荷制御手段３０Ｂの電圧発生テーブル３２は、実施の形態２と同様に、直流給電回路１５における直流電圧ＶＤが所定電圧値ＶＤ１を超えたときに、オン信号を出力する。インバータ１２に力行運転指令ＦＤが与えられた状態では、インバータ１２は直流給電回路１５からの直流電力を三相交流電力に変換し、交流電動機１１に給電するので、直流電圧ＶＤは低下するが、直流給電線路５に接続された他の複数の電気車からの回生電力が大きい場合には、直流電圧ＶＤは、所定電圧値ＶＤ１を超える。

実施の形態３の論理積回路３３は、電圧発生テーブル３１、３２がともにオン信号を発生した状態で、負荷起動信号ＬＤＳ１、ＬＤＳ２をオン信号として、補助電源装置２２の負荷２５の車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７を同時に起動する。この実施の形態３では、インバータ１２に力行運転指令ＦＤが与えられた状態において、直流電圧ＶＤが所定電圧値ＶＤ１を超えたときに、負荷起動信号ＬＤＳ１、ＬＤＳ２がオン信号となって負荷２５の車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７が同時に起動され、直流給電回路１５の直流エネルギーを効果的に消費する。

したがって、実施の形態３でも、実施の形態１と同様に、制御装置１０Ｂに、ブレーキチョッパまたは電気２重層キャパシタを追加することなく、回生エネルギーを効果的に消費でき、回生制動時に機械的制動を与えるブレーキシューの磨耗をなくすことができ、制御装置１０Bを小型化できる効果が得られるともに、直流給電回路１５の直流給電情報ＤＩＦに応じて車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７を同時に起動するので、直流給電線路５側の負荷が少ない時のみに、補助電源装置２２の負荷２５の車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７を起動することができる。

実施の形態４．
図７は、この発明による電気車の制御装置の実施の形態４を示すブロック図であり、図８は、この実施の形態４における負荷制御手段３０Ｃの詳細を示すブロック図である。この実施の形態４の電気車の制御装置は符号１０Ｃで示される。この電気車の制御装置１０Ｃは、実施の形態２における負荷制御手段３０Ａを負荷制御手段３０Ｃに置換えたものであり、その他は実施の形態２と同じに構成される。

実施の形態４で使用される負荷制御手段３０Ｃは、実施の形態２で使用された負荷制御手段３０Ａと同様に、電圧発生テーブル３１、３２と、論理積回路３３を有するが、電圧発生テーブル３１には、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＢが入力される。このインバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＢは、インバータ１２に与えられる回生制動指令ＦＢを表わす信号であり、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＢは、インバータ１２に回生制動指令ＦＢが与えられた状態で高レベル信号となり、インバータ１２に力行運転指令ＦＤが与えられた状態、およびインバータ１２がインバータ停止状態ＳＣとなった状態では、ともに低レベル信号となる。

負荷制御手段３０Cの電圧発生テーブル３１は、インバータ１２に回生制動指令ＦＢが与えられた状態で、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＢが高レベル信号となったとき、言い換えれば、インバータ１２が直流変換出力電圧を発生しているときに、オン信号を出力する。インバータ１２に力行運転指令ＦＤが与えられた状態、およびインバータ１２がインバータ停止状態ＳＣとなった状態では、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＢは低レベル信号となるので、電圧発生テーブル３１はオフ信号を出力する。負荷制御手段３０Ｃの電圧発生テーブル３２は、実施の形態２と同様に、例えば直流給電回路１５における直流電圧ＶＤが所定電圧値ＶＤ１を超えたときに、オン信号を出力する。インバータ１２に回生制動指令ＦＢが与えられた状態では、インバータ１２は交流電動機１１が発生した三相交流電力を直流電力に変換して、直流給電回路１５に供給するので、直流給電線路５側の回生負荷が小さければ、直流給電回路１５の直流電圧ＶＤは上昇し、所定電圧値ＶＤ１を超える。

実施の形態４の論理積回路３３は、電圧発生テーブル３１、３２がともにオン信号を発生した状態で、負荷起動信号ＬＤＳ１、ＬＤＳ２をオン信号として、補助電源装置２２の負荷２５の車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７を同時に起動する。この実施の形態４では、インバータ１２に回生制動指令ＦＢが与えられた状態において、直流電圧ＶＤが所定電圧値ＶＤ１を超えたときに、負荷起動信号ＬＤＳ１、ＬＤＳ２がオン信号となって車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７が同時に起動され、直流給電回路１５の回生エネルギーを効果的に消費する。

したがって、実施の形態４でも、実施の形態１と同様に、制御装置１０Ｃに、ブレーキチョッパまたは電気２重層キャパシタを追加することなく、回生エネルギーを効果的に消費でき、回生制動時に機械的制動を与えるブレーキシューの磨耗をなくすことができ、制御装置１０Ｃを小型化できる効果が得られるともに、直流給電回路１５の直流給電情報ＤＩＦに応じて車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７を起動するので、直流給電線路５側の負荷が少ない時のみに、補助電源装置２２の負荷２５の車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７を起動することができる。

実施の形態５．
図９は、この発明による電気車の制御装置の実施の形態５を示すブロック図であり、図１０は、この実施の形態５において使用される負荷制御手段３０Ｄの詳細を示すブロック図である。

この実施の形態５の電気車の制御装置は符号１０Ｄで示される。この電気車の制御装置１０Ｄは、負荷制御手段３０Ｄを有し、この負荷制御手段３０Ｄにより、補助電源装置２２の負荷２５に含まれた車室内ヒーター２６と車室内空気調節装置２７を制御する。負荷制御手段３０Ｄには、インバータ１２からインバータ状態信号ＩＣＳが供給されるが、このインバータ状態信号ＩＣＳは、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢ／ＳＣと、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢを含む。負荷制御手段３０Ｄは、これらのインバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢ／ＳＣおよびＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢに基づき、車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７をオン、オフ制御するとともに、それらの負荷状態を制御する。その他は、実施の形態１と同じに構成される。

インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢ／ＳＣは、インバータ１２に力行運転指令ＦＤが与えられた状態、インバータ１２に回生制動指令ＦＢが与えられた状態、およびインバータ１２がインバータ停止状態ＳＣとなった状態のいずれの状態でも、高レベル信号となる。

負荷制御手段３０Ｄは、図１０に示すように、４つの電圧発生テーブル３４、３５、３６、３７を有する。電圧発生テーブル３４には、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢ／ＳＣが供給される。インバータ状態信号ＩＣｓ−ＦＤ／ＦＢ／ＳＣは、インバータ１２に力行運転指令ＦＤが与えられた状態、インバータ１２に回生制動指令ＦＢが与えられた状態、およびインバータ１２がインバータ停止状態ＳＣとなった状態のいずれの状態でも、高レベル信号となるので、電圧発生テーブル３４は、インバータ１２が変換出力電圧を発発生しているときにも、また変換出力電圧を発生していないときにも、常時負荷起動信号ＬＤＳａをオン信号とする。
電圧発生テーブル３５には、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢが供給される。このインバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢは、インバータ１２に力行運転指令ＦＤが与えられた状態、およびインバータ１２に回生制動指令ＦＢが与えられた状態で高レベル信号となる。電圧発生テーブル３５は、このインバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢに基づき、このインバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢが高レベル信号となったとき、言い換えれば、インバータ１２が変換出力電圧を発生しているときに、負荷起動信号ＬＤＳｂをオン信号とする。

電圧発生テーブル３６、３７には、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢが供給される。電圧発生テーブル３６は、このインバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢに基づき、このインバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢが高レベル信号となったとき、言い換えれば、インバータ１２が変換出力電圧を発生しているときに、高負荷信号ＬＤＴａをオン信号とする。また、電圧発生テーブル３７も、電圧発生テーブル３６と同様に、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢに基づき、このインバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢが高レベル信号となったとき、言い換えれば、インバータ１２が変換出力電圧を発生しているときに、高負荷信号ＬＤＴｂをオン信号とする。高負荷信号ＬＤＴａ、ＬＤＴｂは、それぞれがオン信号となったときに、車室内ヒーター２６と車室内空気調節装置２７を、低負荷状態から高負荷状態に変化させる。

負荷制御手段３０Ｄから出力される負荷起動信号ＬＤＳａ、ＬＤＳｂ、および高負荷信号ＬＤＴａ、ＬＤＴｂは、夏季には、次の第１状態に設定される。
負荷起動信号ＬＤＳａ：車室内空気調節装置２７に対する起動信号
負荷起動信号ＬＤＳｂ：車室内ヒーター２６に対する起動信号
高負荷信号ＬＤＴａ：車室内空気調節装置２７を高負荷状態に変化させる信号
高負荷信号ＬＤＴｂ：車室内ヒーター２６を高負荷状態に変化させる信号

具体的には、夏季において、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢ／ＳＣに基づき、電圧発生テーブル３４の負荷起動信号ＬＤＳａが常時オン信号となり、この負荷起動信号ＬＤＳａのオン信号により、車室内空気調節装置２７が常時起動される。インバータ１２に力行運転指令ＦＤまたは回生制動指令ＦＢが与えられると、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢが高レベル信号となるので、電圧発生テーブル３５、３６、３７から出力される負荷起動信号ＬＤＳｂ、高負荷信号ＬＤＴａ、ＬＤＴｂがすべてオン信号となる。この負荷起動信号ＬＤＳｂのオン信号により、車室内ヒーター２６が起動される。また、高負荷信号ＬＤＴａのオン信号により車室内空気調節装置２７の調整設定温度が下げられ、車室内空気調節装置２７が高負荷状態に変化する。また、高負荷信号ＬＤＴｂのオン信号により、車室内ヒーター２６の調整設定温度が上げられ、車室内ヒーター２６が高負荷状態となる。

言い換えれば、夏季においては、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢ／ＳＣに基づき、車室内空気調節装置２７が常時オン状態とされ、車室内を常時冷房するが、この車室内空気調節装置２７のオン状態において、インバータ１２に力行運転指令ＦＤまたは回生制動指令ＦＢが与えられると、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢに基づき、車室内空気調節装置２７は高負荷状態に変化し、また車室内ヒーター２６が高負荷状態で動作する。車室内ヒーター２６が高負荷状態になることにより、車室内ヒーター２６の消費エネルギーが増大する。また車室内空気調節装置２７が高負荷状態となることにより、車室内空気調節装置２７の消費エネルギーも増大する。この車室内空気調節装置２７と車室内ヒーター２６の高負荷状態での動作により、直流給電回路１５の回生エネルギーを、より大きく消費することができる。

負荷制御手段３０Ｄから出力される負荷起動信号ＬＤＳａ、ＬＤＳｂ、および高負荷信号ＬＤＴａ、ＬＤＴｂは、冬季には、次の第２状態に設定される。
負荷起動信号ＬＤＳａ：車室内ヒーター２６に対する起動信号
負荷起動信号ＬＤＳｂ：車室内空気調節装置２７に対する起動信号
高負荷信号ＬＤＴａ：車室内空気調節装置２７を高負荷状態に変化させる信号
高負荷信号ＬＤＴｂ：車室内ヒーター２６を高負荷状態に変化させる信号

具体的には、冬季において、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢ／ＳＣに基づき、電圧発生テーブル３４の負荷起動信号ＬＤＳａが常時オン信号となり、この負荷起動信号ＬＤＳａのオン信号により、車室内ヒーター２６が常時起動される。インバータ１２に力行運転指令ＦＤ、または回生制動指令ＦＢが与えられると、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢが高レベル信号となるので、電圧発生テーブル３５、３６、３７の負荷起動信号ＬＤＳｂ、高負荷信号ＬＤＴａ、ＬＤＴｂがすべてオン信号となる。負荷起動信号ＬＤＳｂのオン信号により、車室内空気調節装置２７が起動される。また、高負荷信号ＬＤＴａのオン信号により車室内空気調節装置２７の調整設定温度が下げられ、車室内空気調節装置２７が高負荷状態に変化する。また、高負荷信号ＬＤＴｂのオン信号により、車室内ヒーター２６の調整設定温度が上げられ、車室内ヒーター２６が高負荷状態となる。

言い換えれば、冬季においては、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢ／ＳＣに基づき、車室内ヒーター２６が常時動作して、車室内を常時暖房するが、この車室内ヒーター２６のオン状態において、インバータ１２に力行運転指令ＦＤまたは回生制動指令ＦＢが与えられると、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢに基づき、車室内ヒーター２６は高負荷状態に変化し、また車室内空気調節装置２７が高負荷状態で動作する。車室内ヒーター２６が高負荷状態になることにより、車室内ヒーター２６の消費エネルギーが増大する。また車室内空気調節装置２７が高負荷状態となることにより、車室内空気調節装置２７の消費エネルギーも増大する。この車室内ヒーター２６と車室内空気調節装置２７の高負荷状態での動作により、直流給電回路１５の回生エネルギーを、より大きく消費することができる。

この実施の形態５では、インバータ１２に力行運転指令ＦＤ、または回生制動指令ＦＢが与えられると、車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７をともに高負荷状態で動作させるので、直流給電回路１５の回生エネルギーを効果的に消費し、したがって、実施の形態５でも、実施の形態１と同様に、制御装置１０Ｄにブレーキチョッパまたは電気２重層キャパシタを追加することなく、回生エネルギーを効果的に消費でき、回生制動時に機械的制動を与えるブレーキシューの磨耗をなくすことができ、制御装置１０Dを小型化できる効果が得られる。また、車室内ヒーター２６と車室内空気調節装置２７の調整設定温度を同時に変更することによって、快適な車室内温度を実現しつつ、直流給電回路１５の回生エネルギーを更に消費させることできる効果がある。

なお、春季および秋季においては、前記夏季または冬季のいずれかと同じ状態に設定される。この場合、車室内ヒーター２６または車室内空気調節装置２７が電圧発生テーブル３４により常時起動されるが、インバータ停止状態ＳＣでは、その調整設定温度は春季または秋季に対応して設定され、電圧発生テーブル３４の出力ＬＤＳａで起動される車室内ヒーター２６または車室内空気調節装置２７は低負荷状態とされる。

実施の形態６．
図１１は、この発明による電気車の制御装置の実施の形態６を示すブロック図、図１２は実施の形態６で使用される負荷制御手段３０Ｅの詳細を示すブロック図である。

この実施の形態６の電気車の制御装置は符号１０Ｅで示される。この電気車の制御装置１０Eは、負荷制御手段３０Eを有し、この負荷制御手段３０Eにより、補助電源装置２２の負荷２５である車室内ヒーター２６と車室内空気調節装置２７を制御する。負荷制御手段３０Ｅには、インバータ１２からインバータ状態信号ＩＣＳと、検出手段２０からの直流給電情報ＤＩＦが供給される。インバータ状態信号ＩＣＳは、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢ／ＳＣと、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢを含む。負荷制御手段３０Ｅは、これらのインバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢ／ＳＣ、ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢおよび直流給電情報ＤＩＦに基づき、車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７をオン、オフ制御するとともに、それらの負荷状態を制御する。その他は、実施の形態１と同じに構成される。

負荷制御手段３０Eは、図１２に示すように、４つの電圧発生テーブル４１、４２、４３、４４を有する。電圧発生テーブル４１には、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢ／ＳＣが供給される。インバータ状態信号ＩＣｓ−ＦＤ／ＦＢ／ＳＣは、インバータ１２に力行運転指令ＦＤが与えられた状態、インバータ１２に回生制動指令ＦＢが与えられた状態、およびインバータ１２がインバータ停止状態ＳＣとなった状態のいずれの状態でも、高レベル信号となるので、電圧発生テーブル４１は、インバータ１２が変換出力電圧を発生しているときにも、変換出力電圧を発生していないときにも、常時負荷起動信号ＬＤＳａをオン信号とする。
電圧発生テーブル４２には、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢが供給される。このインバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢは、インバータ１２に力行運転指令ＦＤが与えられた状態、およびインバータ１２に回生制動指令ＦＢが与えられた状態で、高レベル信号となる。電圧発生テーブル４２は、このインバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢに基づき、このインバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢが高レベル信号となったとき、言い換えれば、インバータ１２が変換出力電圧を発生しているときに、負荷起動信号ＬＤＳｂをオン信号とする。

電圧発生テーブル４３、４４には、直流給電情報ＤＩＦが供給される。電圧発生テーブル４３は、直流給電情報ＤＩＦに基づき、ヒーター設定温度制御信号ＬＤＴ１を発生し、また電圧発生テーブル４４は、空気調節装置設定温度制御信号ＬＤＴ２を発生する。直流給電情報ＤＩＦは、実施の形態２と同様に、直流給電回路１５の直流電圧ＶＤを表わす信号である。電圧発生テーブル４３は、直流給電情報ＤＩＦに基づき、直流電圧ＶＤが所定電圧値ＶＤ１を超えたときに、その超過電圧値（ＶＤ−ＶＤ１）の大きさに比例してヒーター設定温度制御信号ＬＤＴ１を大きくし、車室内ヒーター２６に対する調整設定温度を上昇させ、車室内ヒーター２６を高負荷状態に制御する。また、電圧発生テーブル４４は、直流給電情報ＤＩＦに基づき、直流電圧ＶＤが所定電圧値ＶＤ１を超えたときに、その超過電圧値（ＶＤ−ＶＤ１）の大きさに比例して空気調節装置設定温度制御信号ＬＤＴ２を低下させ、車室内空気調節装置２７に対する調整設定温度を低くし、車室内空気調節装置２７を高負荷状態に制御する。

実施の形態５では、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢに基づき、車室内ヒーター２６または車室内空気調節装置２７をオン、オフ制御し、併せて車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７の負荷状態を変化させるように制御したが、この実施の形態６では、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢと直流給電情報ＤＩＦとを負荷制御手段３０Ｅに供給し、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢに基づき、車室内ヒーター２６または車室内空気調節装置２７をオン、オフ制御し、併せて直流給電情報ＤＩＦに基づき、車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７の負荷状態を変化させる。

負荷制御手段３０Ｅから出力される負荷起動信号ＬＤＳａ、ＬＤＳｂは、夏季には、次の第１状態に設定される。
負荷起動信号ＬＤＳａ：車室内空気調節装置２７に対する起動信号
負荷起動信号ＬＤＳｂ：車室内ヒーター２６に対する起動信号

具体的には、夏季において、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢ／ＳＣに基づき、電圧発生テーブル４１の負荷起動信号ＬＤＳａが常時オン信号となり、この負荷起動信号ＬＤＳａのオン信号により、車室内空気調節装置２７が常時起動される。インバータ１２に力行運転指令ＦＤ、または回生制動指令ＦＢが与えられると、電圧発生テーブル４２の負荷起動信号ＬＤＳｂがオン信号となる。この負荷起動信号ＬＤＳｂのオン信号により、車室内ヒーター２６が起動される。また、直流電圧ＶＤが所定電圧値値ＶＤ１を超えると、その超過電圧値（ＶＤ−ＶＤ１）の大きさに比例して、ヒーター設定温度制御信号ＬＤＴ１が上昇し、車室内ヒーター２６の消費エネルギーが超過電圧値（ＶＤ−ＶＤ１）に比例して増大する。同時に、空気調節装置設定温度制御信号ＬＤＴ２が低下して、車室内空気調節装置２７の消費エネルギーが超過電圧値（ＶＤ−ＶＤ１）に比例して増大する。

言い換えれば、夏季においては、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢ／ＳＣに基づき、車室内空気調節装置２７が常時作動し、車室内を常時冷房するが、この車室内空気調節装置２７のオン状態において、インバータ１２に力行運転指令ＦＤまたは回生制動指令ＦＢが与えられると、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢに基づき、車室内ヒーター２６がオン状態とされ、併せて直流電圧ＶＤが所定電圧値ＶＤ１を超えると、その超過電圧値（ＶＤ−ＶＤ１）の大きさに比例して、車室内空気調節装置２７および車室内ヒーター２６が高負荷状態となり、この車室内空気調節装置２７と車室内ヒーター２６の高負荷状態での動作により、直流給電回路１５の回生エネルギーを効果的に消費することができる。

負荷制御手段３０Ｅから出力される負荷起動信号ＬＤＳａ、ＬＤＳｂは、冬季には、次の第２状態に設定される。
負荷起動信号ＬＤＳａ：車室内ヒーター２６に対する起動信号
負荷起動信号ＬＤＳｂ：車室内空気調節装置２７に対する起動信号

具体的には、冬季において、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢ／ＳＣに基づき、電圧発生テーブル４１の負荷起動信号ＬＤＳａが常時オン信号となり、この負荷起動信号ＬＤＳａのオン信号により、車室内ヒーター２６が常時起動される。インバータ１２に力行運転指令ＦＤ、または回生制動指令ＦＢが与えられると、電圧発生テーブル４２の負荷起動信号ＬＤＳｂがオン信号となる。この負荷起動信号ＬＤＳｂのオン信号により、車室内空気調節装置２７が起動される。また、直流電圧ＶＤが所定電圧値ＶＤ１を超えると、その超過電圧値（ＶＤ−ＶＤ１）の大きさに比例して、ヒーター設定温度制御信号ＬＤＴ１が上昇し、また空気調節装置設定温度制御信号ＬＤＴ２が低下して、車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７が高負荷状態とされる。

言い換えれば、冬季においては、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢ／ＳＣに基づき、車室内ヒーター２６が常時オン状態となり、車室内を常時暖房するが、この車室内ヒーター２６のオン状態において、インバータ１２に力行運転指令ＦＤまたは回生制動指令ＦＢが与えられると、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢに基づき、車室内空気調節装置２７がオン状態とされ、併せて直流電圧ＶＤが所定電圧値ＶＤ１を超えると、その超過電圧値（ＶＤ−ＶＤ１）の大きさに比例して、車室内空気調節装置２７および車室内ヒーター２６が高負荷状態となり、この車室内空気調節装置２７と車室内ヒーター２６の高負荷状態での動作により、直流給電回路１５の回生エネルギーを効果的に消費することができる。

この実施の形態６では、インバータ１２に力行運転指令ＦＤが与えられた状態、およびインバータ１２に回生制動指令ＦＢが与えられた状態において、併せて直流電圧ＶＤが所定電圧値ＶＤ１を超えると、車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７をともに高負荷状態で動作させるので、直流給電回路１５の回生エネルギーを効果的に消費し、したがって、実施の形態６でも、実施の形態１と同様に、制御装置１０Ｅにブレーキチョッパまたは電気２重層キャパシタを追加することなく、回生エネルギーを効果的に消費でき、回生制動時に機械的制動を与えるブレーキシューの磨耗をなくすことができ、制御装置１０Ｅを小型化できる効果が得られる。また、車室内ヒーター２６と車室内空気調節装置２７の調整設定温度を同時に変更することによって、快適な車室内温度を実現しつつ、直流給電回路１５の回生エネルギーを更に消費させることできる効果がある。

なお、実施の形態６においても、春季および秋季においては、前記夏季または冬季のいずれかと同じ状態に設定される。この場合、車室内ヒーター２６または車室内空気調節装置２７が電圧発生テーブル４１により常時起動されるが、インバータ停止状態ＳＣでは、その調整設定温度は春季または秋季に対応して設定され、電圧発生テーブル４１の出力ＬＤＳａで起動される車室内ヒーター２６または車室内空気調節装置２７は低負荷状態とされる。

実施の形態７．
図１３は、この発明による電気車の制御装置に実施の形態７を示すブロック図であり、図１４は実施の形態７で使用される負荷制御手段３０Ｆの詳細を示すブロック図である。

この実施の形態７の電気車の制御装置は符号１０Ｆで示される。この電気車の制御装置１０Ｆは、負荷制御手段３０Ｆにより、補助電源装置２２の負荷２５である車室内ヒーター２６および車室内空気調整装置２７を制御する。負荷制御手段３０Ｆは、実施の形態６の負荷制御手段３０Ｅと同様に、４つの電圧発生テーブル４１、４２、４３、４４を有するが、電圧発生テーブル４２には、直流給電情報ＤＩＦが供給される。電圧発生テーブル４２は、直流給電情報ＤＩＦに基づき、負荷起動信号ＬＤＳｂをオン信号とする。その他は、実施の形態６と同じに構成される。

この実施の形態７では、夏季において、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢ／ＳＣに基づき、電圧発生テーブル４１の負荷起動信号ＬＤＳａが常時オン信号となり、この負荷起動信号ＬＤＳａのオン信号により、車室内空気調節装置２７が常時起動される。直流電圧ＶＤが所定電圧値ＶＤ１を超えると、電圧発生テーブル４２の負荷起動信号ＬＤＳｂがオン信号となり、この負荷起動信号ＬＤＳｂのオン信号により、車室内ヒーター２６が起動される。また、直流電圧ＶＤが所定電圧値ＶＤ１を超えると、その超過電圧値（ＶＤ−ＶＤ１）の大きさに比例して、ヒーター設定温度制御信号ＬＤＴ１が上昇し、また空気調節装置設定温度制御信号ＬＤＴ２が低下して、車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７が高負荷状態とされる。

言い換えれば、夏季においては、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢ／ＳＣに基づき、車室内空気調節装置２７が常時作動し、車室内を常時冷房するが、この車室内空気調節装置２７のオン状態において、直流電圧ＶＤが所定電圧値ＶＤ１を超えると、直流給電情報ＤＩＦに基づき、車室内ヒーター２６がオン状態とされ、併せて直流電圧ＶＤが所定電圧値ＶＤ１を超えると、その超過電圧値（ＶＤ−ＶＤ１）の大きさに比例して、車室内空気調節装置２７および車室内ヒーター２６が高負荷状態となり、この車室内空気調節装置２７と車室内ヒーター２６の高負荷状態での動作により、直流給電回路１５の回生エネルギーを効果的に消費することができる。

実施の形態７では、冬季において、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢ／ＳＣに基づき、電圧発生テーブル４１の負荷起動信号ＬＤＳａが常時オン信号となり、この負荷起動信号ＬＤＳａのオン信号により、車室内ヒーター２６が常時起動される。直流電圧ＶＤが所定電圧値ＶＤ１を超えると、電圧発生テーブル４２の負荷起動信号ＬＤＳｂがオン信号となり、この負荷起動信号ＬＤＳｂのオン信号により、車室内空気調節装置２７が起動される。また、直流電圧ＶＤが所定電圧値値ＶＤ１を超えると、その超過電圧値（ＶＤ−ＶＤ１）の大きさに比例して、ヒーター設定温度制御信号ＬＤＴ１が上昇し、また空気調節装置設定温度制御信号ＬＤＴ２が低下して、車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７が高負荷状態とされる。

言い換えれば、冬季においては、インバータ状態信号ＩＣＳ−ＦＤ／ＦＢ／ＳＣに基づき、車室内ヒーター２６が常時オン状態となり、車室内を常時暖房するが、この車室内ヒーターのオン状態において、直流電圧ＶＤが所定電圧値ＶＤ１を超えると、直流給電情報ＤＩＦに基づき、車室内空気調節装置２７がオン状態とされ、併せて直流電圧ＶＤが所定電圧値ＶＤ１を超えると、その超過電圧値（ＶＤ−ＶＤ１）の大きさに比例して、車室内空気調節装置２７および車室内ヒーター２６が高負荷状態となり、この車室内空気調節装置２７と車室内ヒーター２６の高負荷状態での動作により、直流給電回路１５の回生エネルギーを効果的に消費することができる。

この実施の形態７では、直流電圧ＶＤが所定電圧値ＶＤ１を超えると、車室内ヒーター２６および車室内空気調節装置２７をともに高負荷状態で動作させるので、直流給電回路１５の回生エネルギーを効果的に消費し、したがって、実施の形態７でも、実施の形態１と同様に、制御装置１０Ｆにブレーキチョッパまたは電気２重層キャパシタを追加することなく、回生エネルギーを効果的に消費でき、回生制動時に機械的制動を与えるブレーキシューの磨耗をなくすことができ、制御装置１０Ｆを小型化できる効果が得られる。また、車室内ヒーター２６と車室内空気調節装置２７の調整設定温度を同時に変更することによって、快適な車室内温度を実現しつつ、直流給電回路１５の回生エネルギーを更に消費させることできる効果がある。

なお、実施の形態７においても、春季および秋季においては、前記夏季または冬季のいずれかと同じ状態に設定される。この場合、車室内ヒーター２６または車室内空気調節装置２７が電圧発生テーブル４１により常時起動されるが、インバータ停止状態ＳＣでは、その調整設定温度は春季または秋季に対応して設定され、電圧発生テーブル４１の出力ＬＤＳａで起動される車室内ヒーター２６または車室内空気調節装置２７は低負荷状態とされる。

この発明による電気車の制御装置は、インバータを搭載した各種の電気車において利用される。

この発明による電気車の制御装置の実施の形態１を示すブロック図である。実施の形態１における負荷制御手段の詳細を示すブロック図である。この発明による電気車の制御装置の実施の形態２を示すブロック図である。実施の形態２における負荷制御手段の詳細を示すブロック図である。この発明による電気車の制御装置の実施の形態３を示すブロック図である。実施の形態３における負荷制御手段の詳細を示すブロック図である。この発明による電気車の制御装置の実施の形態４を示すブロック図である。実施の形態４における負荷制御手段の詳細を示すブロック図である。この発明による電気車の制御装置の実施の形態５を示すブロック図である。実施の形態５における負荷制御手段の詳細を示すブロック図である。この発明による電気車の制御装置の実施の形態６を示すブロック図である。実施の形態６における負荷制御手段の詳細を示すブロック図である。この発明による電気車の制御装置の実施の形態７を示すブロック図である。実施の形態７における負荷制御手段の詳細を示すブロック図である。

符号の説明

１：電気車、１０、１０Ａ〜１０Ｆ：制御装置、１１：交流電動機、
１２：インバータ、１３：直流側端子、１４：交流側端子、
１５：直流給電回路、１８：交流給電回路、
２０：検出手段、２２：補助電源装置、２５：負荷、２６：車室内ヒーター、
２７：車室内空気調節装置、３０、３０Ａ〜３０Ｆ：負荷制御手段、
３１、３２、３４〜３７、４１〜４４：電圧発生テーブル、３３：論理積回路。

Claims

電気車を駆動する交流電動機と、この交流電動機を制御する可変電圧可変周波数形インバータを備え、前記可変電圧可変周波数形インバータは、電気車の直流給電回路に接続された直流側端子と、前記交流電動機に接続された交流側端子を有し、電気車の力行運転状態では、前記直流給電回路から前記直流側端子に供給される直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を前記交流側端子から前記交流電動機に供給し、また電気車の回生制動状態では、前記交流電動機から前記交流側端子に供給される交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を前記直流側端子から前記直流給電回路に供給するように構成された電気車の制御装置であって、さらに、
前記直流給電回路に接続された補助電源装置と、
前記補助電源装置に接続された負荷を制御する負荷制御手段を備え、
前記可変電圧可変周波数形インバータは、力行運転指令に基づき前記電気車の前記力行運転状態を表わすインバータ状態信号を生成し、または、回生制動指令に基づき前記電気車の前記回生制動状態を表わすインバータ状態信号を生成し、または、力行運転指令と回生制動指令に基づき前記電気車の前記力行運転状態と前記回生制動状態を表わすインバータ状態信号を生成し、
前記負荷制御手段は、前記可変電圧可変周波数形インバータが生成する前記インバータ状態信号に基づき、前記負荷をオン状態とする制御を行うことを特徴とする電気車の制御装置。
請求項１記載の電気車の制御装置であって、前記負荷が車室内ヒーターと車室内空気調節装置を含み、前記負荷制御手段は、前記可変電圧可変周波数形インバータが生成する前記インバータ状態信号に応じて、前記車室内ヒーターと車室内空気調節装置の両方が、同時にオン状態となるように制御することを特徴とする電気車の制御装置。
請求項１記載の電気車の制御装置であって、前記負荷制御手段が、ＣＰＵとメモリを有するマイクロコンピュータにより構成されていることを特徴とする電気車の制御装置。
請求項１記載の電気車の制御装置であって、さらに、前記直流給電回路の直流給電状態を表わす直流給電情報を検出する検出手段を備え、前記負荷制御手段は、前記可変電圧可
変周波数形インバータが生成する前記インバータ状態信号と、前記直流給電情報に応じて前記負荷をオン、オフ制御することを特徴とする電気車の制御装置。
請求項４記載の電気車の制御装置であって、前記可変電圧可変周波数形インバータが生成する前記インバータ状態信号が、前記力行運転指令に基づき前記電気車の前記力行運転状態を表わす前記インバータ状態信号と、前記回生制動指令に基づき前記電気車の前記回生制動状態を表わす前記インバータ状態信号の何れかであり、しかも前記直流給電情報が前記直流給電回路の直流電圧を表わし、この直流電圧が所定電圧値を超えたときに、前記負荷制御手段が前記負荷をオン状態に制御することを特徴とする電気車の制御装置。
請求項１記載の電気車の制御装置であって、前記負荷制御手段が、前記可変電圧可変周波数形インバータが生成する前記インバータ状態信号に応じて前記負荷の負荷状態を変化させることを特徴とする電気車の制御装置。
請求項６記載の電気車の制御装置であって、さらに、前記直流給電回路の直流給電状態を表わす直流給電情報を検出する検出手段を備え、前記負荷制御手段は、前記可変電圧可変周波数形インバータが生成する前記インバータ状態信号と、前記直流給電情報に応じて前記負荷の負荷状態を変化させることを特徴とする電気車の制御装置。
請求項６記載の電気車の制御装置であって、前記可変電圧可変周波数形インバータが生成する前記インバータ状態信号が、前記力行運転指令に基づき前記電気車の前記力行運転状態を表わす前記インバータ状態信号と、前記回生制動指令に基づき前記電気車の前記回生制動状態を表わす前記インバータ状態信号の何れかであるときに、前記負荷制御手段が前記負荷を高負荷状態に変化させることを特徴とする電気車の制御装置。
請求項４記載の電気車の制御装置であって、前記検出手段が、電圧センサにより構成されていることを特徴とする電気車の制御装置。
電気車を駆動する交流電動機と、この交流電動機を制御する可変電圧可変周波数形インバータを備え、前記可変電圧可変周波数形インバータは、電気車の直流給電回路に接続された直流側端子と、前記交流電動機に接続された交流側端子を有し、電気車の力行運転状態では、前記直流給電回路から前記直流側端子に供給される直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を前記交流側端子から前記交流電動機に供給し、また電気車の回生制動状態では、前記交流電動機から前記交流側端子に供給される交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を前記直流側端子から前記直流給電回路に供給するように構成された電気車の制御装置であって、さらに、
前記直流給電回路に接続された補助電源装置と、
前記補助電源装置に接続された車室内ヒーターと車室内空気調整装置を制御する負荷制御手段と、
前記直流給電回路の直流給電状態を表わす直流給電情報を検出する検出手段を備え、
前記負荷制御手段は、前記直流給電情報に応じて前記車室内ヒーターと車室内空気調節装置の両方が、同時にオン状態となるように制御することを特徴とする電気車の制御装置。
請求項１０記載の電気車の制御装置であって、前記直流給電情報が前記直流給電回路の直流電圧を表わし、この直流電圧が所定電圧値を超えたときに、前記負荷制御手段は、前記車室内ヒーターと車室内空気調節装置の両方が、同時にオン状態となるように制御することを特徴とする電気車の制御装置。
請求項１０記載の電気車の制御装置であって、前記直流給電情報が前記直流給電回路の
直流電圧を表わし、この直流電圧が所定電圧値を超えたときに、前記負荷制御手段が前記車室内ヒーターと車室内空気調節装置をともに高負荷状態に制御することを特徴とする電気車の制御装置。
請求項１０記載の電気車の制御装置であって、前記負荷制御手段が、ＣＰＵとメモリを有するマイクロコンピュータにより、また、前記検出手段が、電圧センサにより、それぞれ構成されたことを特徴とする電気車の制御装置。