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JP5043162B2 - Drive system - Google Patents

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JP5043162B2
JP5043162B2 JP2010173679A JP2010173679A JP5043162B2 JP 5043162 B2 JP5043162 B2 JP 5043162B2 JP 2010173679 A JP2010173679 A JP 2010173679A JP 2010173679 A JP2010173679 A JP 2010173679A JP 5043162 B2 JP5043162 B2 JP 5043162B2
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豊田  瑛一
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
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    • B60L2200/00Type of vehicles
    • B60L2200/26Rail vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T30/00Transportation of goods or passengers via railways, e.g. energy recovery or reducing air resistance

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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Description

本発明は、例えば、電力貯蔵装置等のエネルギー蓄積装置とディーゼルエンジン発電機等の発電装置を搭載した少なくとも2車両以上から編成してなる車両の駆動システムに関する。 The present invention relates to a vehicle drive system formed from at least two vehicles equipped with an energy storage device such as a power storage device and a power generation device such as a diesel engine generator.

従来より、エンジン発電機のほかにバッテリ、キャパシタ等の電力貯蔵装置を搭載して電動機へ電力を供給するハイブリッド車両が知られている。このような車両を複数連結した列車において、動力を分散して保持する複数のエンジンを、列車の必要とする負荷に応じ、燃費が最小となるように当該複数のエンジンの回転数を個別に制御し、エンジンの出力が不足した場合、不足したエネルギーを電力貯蔵装置から補充するものが知られている(例えば特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a hybrid vehicle that is equipped with a power storage device such as a battery and a capacitor in addition to an engine generator and supplies electric power to the motor. In a train with a plurality of such vehicles connected, a plurality of engines that distribute and hold power are individually controlled according to the load required by the train so that the fuel consumption is minimized. However, when the output of the engine is insufficient, it is known to replenish the insufficient energy from the power storage device (see, for example, Patent Document 1).

特開平8−198102号公報Japanese Patent Laid-Open No. 8-198102

しかし、上記特許文献1に記載の列車は、登坂などの運転時にエンジンの出力が不足した場合にエネルギーを電力貯蔵装置から補充するものであり、電力貯蔵装置への充電電流及び電力貯蔵装置からの放電電流による劣化については考慮されていない。このような電力貯蔵装置においては、装置に対する充放電電流が小さいほど、エネルギーロスが発生しにくく、逆に装置に対する充放電電流が急峻になればなるほど、エネルギーロスが発生しやすくなる。このエネルギーロスは、熱へと変化して、そのまま電力貯蔵装置の温度上昇につながり、電力貯蔵装置の内部材料の物性を変化させてしまう。その結果、電力貯蔵装置の最大蓄電量の低下や、蓄電速度の遅延化に繋がるといった問題が生じる。   However, the train described in Patent Document 1 replenishes energy from the power storage device when the output of the engine is insufficient during driving such as climbing, and the charging current to the power storage device and the power storage device Deterioration due to the discharge current is not considered. In such a power storage device, energy loss is less likely to occur as the charge / discharge current for the device is smaller, and conversely, energy loss is more likely to occur as the charge / discharge current for the device becomes steeper. This energy loss changes to heat, which directly leads to a temperature rise of the power storage device, and changes the physical properties of the internal material of the power storage device. As a result, problems such as a decrease in the maximum amount of electricity stored in the power storage device and a delay in the electricity storage speed arise.

また列車の制動時は、電動機から電力貯蔵装置への回生により電動機に制動力を発生させ、電力貯蔵装置を回生により充電する良い機会である。しかし、回生による過充電で電力貯蔵装置の充電量が一杯の場合にはこれ以上の回生が望めない。このため、電動機に連結される車軸又は車輪に対して空気ブレーキを作動させる必要があるが、空気ブレーキによる制動は車軸又は車輪に対する摩擦を伴うため、ブレーキシュー等の磨耗により、列車のメンテナンスや部品交換の手間がかかるという問題が生じる。   When the train is braked, it is a good opportunity to generate braking force on the motor by regeneration from the electric motor to the power storage device and to charge the power storage device by regeneration. However, when the amount of charge of the power storage device is full due to overcharging due to regeneration, further regeneration cannot be expected. For this reason, it is necessary to operate the air brake for the axle or wheel connected to the electric motor. However, since braking by the air brake involves friction with the axle or wheel, train maintenance and parts are caused by wear of brake shoes and the like. There arises a problem that it takes time and effort for replacement.

そこで本発明は、当該電力貯蔵装置に対する急峻な充放電電流を回避し、電力貯蔵装置の長寿命化を図り、列車のメンテナンスや部品交換の手間を省くことができる駆動システムを提供することを課題とするものである。 Therefore, the present invention aims to provide a drive system that avoids steep charge / discharge current to the power storage device, extends the life of the power storage device, and saves time and labor for train maintenance and parts replacement. It is what.

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明は、燃料により発電する複数の発電装置の電力を変換する第1の電力変換装置と、前記第1の電力変換装置によって変換された電力を蓄える電力貯蔵装置と、前記第1の電力変換装置の出力電力及び/又は前記電力貯蔵装置の電力と車両を駆動する電動機の電力とを相互に変換する第2の電力変換装置と、前記電力貯蔵装置の温度に基づいて前記複数の発電装置の起動/未起動を制御し、起動状態の前記発電装置の出力電力に応じて前記電力貯蔵装置の放電電流を制御する列車制御装置と、を有するものである。 To solve the above problems and achieve an object of the present invention, the present invention is converted first and the power conversion apparatus for converting power of the plurality of power generating equipment for generating power by the fuel, by the first power converter A power storage device that stores the generated power, and a second power conversion device that mutually converts output power of the first power conversion device and / or power of the power storage device and power of an electric motor that drives a vehicle, A train control device that controls activation / non-activation of the plurality of power generation devices based on a temperature of the power storage device, and controls a discharge current of the power storage device according to output power of the power generation device in an activated state; , Has.

好ましくは、前記列車制御装置は、全ての前記発電装置が高効率点で運転され、かつ前記電力貯蔵装置の放電電流が前記電力貯蔵装置の温度に基づいて定められた第1の閾値を上回った場合、前記複数の発電装置を順次最大出力点で運転させることである。
また好ましくは、前記列車制御装置は、前記電力貯蔵装置の温度に基づいて前記電力貯蔵装置の電流の第2の閾値を決定し、少なくとも一つの前記発電装置が動作している場合であって、前記電力貯蔵装置の充電電流が前記第2の閾値を上回った場合、最大出力点で運転している前記発電装置を順次高効率点で運転させ、また全ての前記発電装置が高効率点で運転している場合は、順次停止することである。
また好ましくは、前記列車制御装置は、前記複数の発電装置を起動するにあたり、前記発電装置の燃料消費量または残存燃料量に基づいて起動順を変化させることである。
Preferably, in the train control device, all the power generation devices are operated at a high efficiency point, and a discharge current of the power storage device exceeds a first threshold value determined based on a temperature of the power storage device . In this case, the plurality of power generators are sequentially operated at the maximum output point.
Also preferably, the train control device, based on the temperature before Symbol power storage device to determine a second threshold current of said power storage device, in a case where at least one of the power generating device is operating When the charging current of the power storage device exceeds the second threshold, the power generating devices operating at the maximum output point are sequentially operated at the high efficiency point, and all the power generating devices are at the high efficiency point. If you are driving, stop sequentially.
Preferably, the train control device changes a startup order based on a fuel consumption amount or a remaining fuel amount of the power generation device when starting the plurality of power generation devices.

また好ましくは、前記列車制御装置は、前記運転台からの駆動指令及び前記駆動指令に対する前記発電装置の出力を検出し、前記駆動指令による運転状態及び前記複数の発電装置の燃料消費率に基づいて、前記複数の発電装置のうち優先的に起動させる発電装置を決定することである。 Preferably, the train control device detects a drive command from the cab and an output of the power generation device in response to the drive command, and based on an operation state based on the drive command and a fuel consumption rate of the plurality of power generation devices. And determining a power generation device to be preferentially activated among the plurality of power generation devices.

また好ましくは、前記列車制御装置は、駆動指令による運転状態が制動時において前記電力貯蔵装置の充電可能な電力量が0(ゼロ)になった場合、排気ブレーキを作動させることである。 Also preferably, the train control device, when the operation by driving kinematic command state chargeable electric energy of the power storage device at the time of braking becomes 0 (zero), is to operate the exhaust brake.

また本発明における前記列車制御装置は、前記電力貯蔵装置の温度に対する第1の閾値の関係の履歴を記憶する駆動システムである。
また本発明における前記列車制御装置は、前記電力貯蔵装置の総使用時間による劣化を考慮した前記履歴を記憶する駆動システムである。
また本発明における前記列車制御装置は、周期的又は任意のタイミングで前記電力貯蔵装置の温度に対する第1の閾値の関係を更新することが好ましい。
The train control device according to the present invention is a drive system that stores a history of a relationship of a first threshold value with respect to a temperature of the power storage device.
The train control device according to the present invention is a drive system that stores the history in consideration of deterioration due to the total usage time of the power storage device.
Moreover, it is preferable that the said train control apparatus in this invention updates the relationship of the 1st threshold value with respect to the temperature of the said electric power storage apparatus periodically or at arbitrary timings.

本発明によれば、電力貯蔵装置への急峻な充放電を回避し、エネルギーロスを防ぐとともに、電力貯蔵装置の温度を適切な温度に保つことで、電力貯蔵装置の長寿命化を図ることができる。
また本発明によれば、列車のメンテナンスや部品交換の手間を省くことができる。
According to the present invention, it is possible to avoid a sudden charge / discharge to the power storage device, prevent energy loss, and extend the life of the power storage device by maintaining the temperature of the power storage device at an appropriate temperature. it can.
Further, according to the present invention, it is possible to save time and labor for train maintenance and parts replacement.

本発明の一実施形態による列車の概略構成図を示す。The schematic block diagram of the train by one Embodiment of this invention is shown. 発電装置の動力制御ノッチとその動力装置回転数、出力、及び燃料消費率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the power control notch of a power generator, its power device rotation speed, an output, and a fuel consumption rate. 発電装置の動力制御ノッチとその動力装置回転数、出力、及び燃料消費率の数値例を示す図である。It is a figure which shows the numerical example of the power control notch of a power generator, its power device rotation speed, an output, and a fuel consumption rate. 動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement. 運転台指令とその運転状態、電力貯蔵装置の制御指令、発電装置の制御指令の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a cab instruction | command, its driving | running state, the control instruction | command of an electric power storage apparatus, and the control instruction | command of an electric power generating apparatus. 動作を示すタイムチャートであり、図6Aは運転状態、図6Bは使用範囲の蓄電容量、図6Cは電力貯蔵装置充放電電流、図6Dはエンジン運転パターンである。FIG. 6A is an operation state, FIG. 6B is a storage capacity in a use range, FIG. 6C is a power storage device charge / discharge current, and FIG. 6D is an engine operation pattern. 電力貯蔵装置の温度と動力装置の起動停止条件である第1の閾値、第2の閾値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the temperature of an electric power storage apparatus, and the 1st threshold value and 2nd threshold value which are the starting / stopping conditions of a motive power apparatus.

以下に、本発明の実施の形態について、適宜、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態による列車の概略構成図である。
この図では、複数の車両1、1−2、・・・、1−nから編成される列車を示し、列車のうち3つの車両1、1−2、1−nに電動機2、2−2、2−nが搭載され、この複数の電動機2、2−2、2−nによって電動機に連結される車軸及び車輪を回転させることにより列車全体が駆動される。なお、電動機2、2−2、2−nが搭載されている車両は3両に限られるものではなく、また運転台10が搭載されている先頭車両1に電動機2が搭載されていなくても良い。なお、電動機2、2−2、2−nが搭載されていない車両は、電動機2、2−2、2−nが搭載されている車両に従動する車軸及び車輪のみを有している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings as appropriate.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a train according to an embodiment of the present invention.
In this figure, a train formed from a plurality of vehicles 1, 1-2,..., 1-n is shown, and three vehicles 1, 1-2, 1-n out of the trains have electric motors 2, 2-2. , 2-n is mounted, and the entire train is driven by rotating the axles and wheels connected to the motors by the plurality of motors 2, 2-2, 2-n. The number of vehicles on which the motors 2, 2-2, 2-n are mounted is not limited to three, and even if the motor 2 is not mounted on the leading vehicle 1 on which the cab 10 is mounted. good. Note that a vehicle on which the motors 2, 2-2, 2-n are not mounted has only axles and wheels that follow the vehicle on which the motors 2, 2-2, 2-n are mounted.

電動機2、2−2、2−nとしては、3相交流電動機(誘導電動機又は同期電動機)が一般的である。この電動機2、2−2、2−nに電力を供給するために、通常は電力貯蔵装置6の直流電力が電力変換装置5、5−2、5−nで交流化されて電動機2、2−2、2−nに供給される。またこの電力変換装置5、5−2、5−nには、電力貯蔵装置6からの電力のみならず、発電装置4、4−2、4−nから電力変換装置3、3−2、3−nを介して電力が供給される。   As the motors 2, 2-2, and 2-n, a three-phase AC motor (induction motor or synchronous motor) is generally used. In order to supply electric power to the electric motors 2, 2-2, 2-n, the DC power of the power storage device 6 is normally converted into AC by the power converters 5, 5-2, 5-n and the electric motors 2, 2 -2, 2-n. The power converters 5, 5-2, and 5-n include not only the power from the power storage device 6, but also the power generators 4, 4-2, and 4-n to the power converters 3, 3-2, and 3 Power is supplied via -n.

発電装置4、4−2、4−nは、例えばディーゼルエンジン等の動力発生装置(以下、エンジンと略称する)と発電機が組合されて構成される。このエンジンは、排気を制御することによって逆噴射状態とすることにより、排気ブレーキとして働かせることが可能である。尚、発電装置4、4−2、4−nはディーゼルエンジンと発電機の組合せに限られるものではなく、例えば燃料電池を採用しても良い。またこの発電装置4、4−2、4−nを制御する制御装置13、13−2、13−nは、エンジンの燃料消費量や残存燃料量を監視する機能を有していることが好ましい。   The power generators 4, 4-2, and 4-n are configured by combining a power generator (hereinafter abbreviated as an engine) such as a diesel engine and a generator, for example. This engine can be operated as an exhaust brake by controlling the exhaust to be in a reverse injection state. The power generators 4, 4-2, and 4-n are not limited to the combination of a diesel engine and a generator, and for example, a fuel cell may be adopted. The control devices 13, 13-2 and 13-n for controlling the power generation devices 4, 4-2 and 4-n preferably have a function of monitoring the fuel consumption amount and the remaining fuel amount of the engine. .

電力貯蔵装置6は、ニッケルカドミウム電池、リチウムイオン電池、鉛電池などの2次電池から構成された充放電可能な電力貯蔵装置である。この電力貯蔵装置6を制御する制御装置14は、例えば電力貯蔵装置6の充放電電流を検出してそれを積算することにより電力貯蔵装置6の蓄電量を把握する機能を有する。
温度検出部15は、電力貯蔵装置6が使用されているときの温度を検出する手段である。
The power storage device 6 is a chargeable / dischargeable power storage device composed of a secondary battery such as a nickel cadmium battery, a lithium ion battery, or a lead battery. The control device 14 that controls the power storage device 6 has a function of, for example, detecting the charge / discharge current of the power storage device 6 and accumulating it, thereby grasping the storage amount of the power storage device 6.
The temperature detector 15 is means for detecting the temperature when the power storage device 6 is used.

列車制御装置9は、運転台10から運転手の指令を受取って、発電装置4、4−2、4−nの制御装置13、13−2、13−n、電力変換装置3、3−2、3−nの制御装置12、12−2、12−n、電力変換装置5、5−2、5−nの制御装置11、11−2、11−n、電力貯蔵装置6の制御装置14、また図示しない空気ブレーキ制御装置を制御する。   The train control device 9 receives a driver's command from the cab 10, and controls the control devices 13, 13-2, 13-n of the power generation devices 4, 4-2, and 4-n, and the power conversion devices 3 and 3-2. , 3-n control devices 12, 12-2, 12-n, power conversion devices 5, 5-2, 5-n control devices 11, 11-2, 11-n, and power storage device 6 control device 14 Further, an air brake control device (not shown) is controlled.

ここで、列車制御装置9は、電力貯蔵装置6の温度を温度検出部15で検出し、電力貯蔵装置6の温度に基づいて電力貯蔵装置6の放電電流の許容値を決定する。そして、列車制御装置9は、電力貯蔵装置6の放電電流の許容値が、第1の閾値を上回った場合に、複数の発電装置4、4−2、4−nのうち未起動の発電装置を起動し、当該発電装置を高効率点で運転させる。   Here, the train control device 9 detects the temperature of the power storage device 6 with the temperature detection unit 15, and determines the allowable value of the discharge current of the power storage device 6 based on the temperature of the power storage device 6. And when the allowable value of the discharge current of the power storage device 6 exceeds the first threshold value, the train control device 9 is an unstarted power generation device among the plurality of power generation devices 4, 4-2, 4-n. And the power generator is operated at a high efficiency point.

これとともに、列車制御装置9は、電力貯蔵装置6の放電電流と電力貯蔵装置6の電圧から求まる電力貯蔵装置6の電力と、起動済みの発電装置の出力電力の和が、運転台10からの駆動指令に基づいて求められる走行に必要な電力量となるように、電力貯蔵装置6の放電電流を制御する。   At the same time, the train control device 9 determines that the sum of the power of the power storage device 6 determined from the discharge current of the power storage device 6 and the voltage of the power storage device 6 and the output power of the activated power generator from the cab 10. The discharge current of the power storage device 6 is controlled so that the amount of electric power required for traveling is obtained based on the drive command.

また、列車制御装置9は、全ての発電装置4、4−2、4−nが高効率点で運転され、かつ電力貯蔵装置6の放電電流の許容値が第1の閾値を上回った場合、複数の発電装置4、4−2、4−nを順次最大出力点で運転させる。   Moreover, when all the power generation devices 4, 4-2, 4-n are operated at a high efficiency point and the allowable value of the discharge current of the power storage device 6 exceeds the first threshold, the train control device 9 The plurality of power generators 4, 4-2, 4-n are sequentially operated at the maximum output point.

また、列車制御装置9は、温度検出部15で検出された電力貯蔵装置6の温度に基づいて電力貯蔵装置6の充電電流の許容値を決定する。そして、少なくとも一つの発電装置4、4−2、または4−nが動作している場合であって、電力貯蔵装置6の充電電流の許容値が第2の閾値を上回った場合、最大出力点で運転している発電装置4、4−2、4−nを順次高効率点で運転させる。また、全ての発電装置4、4−2、4−nが高効率点で運転している場合は、発電装置4、4−2、4−nを順次停止させる。   Moreover, the train control device 9 determines the allowable value of the charging current of the power storage device 6 based on the temperature of the power storage device 6 detected by the temperature detection unit 15. When at least one power generation device 4, 4-2, or 4-n is operating and the allowable value of the charging current of the power storage device 6 exceeds the second threshold, the maximum output point The power generators 4, 4-2, and 4-n that are operating in the above are sequentially operated at high efficiency points. Moreover, when all the power generation devices 4, 4-2, and 4-n are operating at high efficiency points, the power generation devices 4, 4-2, and 4-n are sequentially stopped.

また、列車制御装置9は、複数の発電装置4、4−2、4−nを起動あるいは停止するにあたり、発電装置4、4−2、4−nの燃料消費量または残存燃料量に基づいて起動の順序を変化させるようにしている。
また、列車制御装置9は、運転台10からの駆動指令及び駆動指令に対する発電装置4、4−2、4−nの出力を検出し、駆動指令による運転状態及び複数の発電装置4、4−2、4−nの燃料消費率に基づいて、複数の発電装置4、4−2、4−nのうち起動させる発電装置4、4−2、4−nの台数を決定する。
In addition, the train control device 9 starts or stops the plurality of power generation devices 4, 4-2, 4-n based on the fuel consumption amount or the remaining fuel amount of the power generation devices 4, 4-2, 4-n. The order of activation is changed.
In addition, the train control device 9 detects the drive command from the cab 10 and the output of the power generation devices 4, 4-2, 4-n in response to the drive command, the operation state according to the drive command, and the plurality of power generation devices 4, Based on the fuel consumption rate of 2, 4-n, the number of power generation devices 4, 4-2, 4-n to be activated among the plurality of power generation devices 4, 4-2, 4-n is determined.

さらに、列車制御装置9は、運転台10からの駆動指令及び電力貯蔵装置6の電力量を検出し、駆動指令による運転状態が制動時において電力貯蔵装置6の充電可能な電力量が0(ゼロ)になった場合、排気ブレーキを作動させる。
また、列車制御装置9は、運転台10からの駆動指令及び電力貯蔵装置6の温度を検出し、駆動指令による運転状態が制動時以外において電力貯蔵装置6の温度に基づいて、複数の発電装置4、4−2、4−nのうち起動させる発電装置4、4−2、4−nの台数を決定する。
Furthermore, the train control device 9 detects the drive command from the cab 10 and the amount of power of the power storage device 6, and the chargeable power amount of the power storage device 6 is 0 (zero) when the operation state by the drive command is braking. ), Activate the exhaust brake.
Further, the train control device 9 detects a drive command from the cab 10 and the temperature of the power storage device 6, and a plurality of power generation devices based on the temperature of the power storage device 6 when the operation state based on the drive command is not during braking. The number of power generation devices 4, 4-2, 4-n to be activated among 4, 4-2, 4-n is determined.

また、列車制御装置9は、電力貯蔵装置6の温度に対する第1の閾値又は第2の閾値の関係の履歴を内部のメモリにテーブルなどとして記憶する。例えば、温度が定常使用温度を超えて上昇する毎に第1の閾値又は第2の閾値の値を小さくする。
また、列車制御装置9は、電力貯蔵装置6の総使用時間による劣化を考慮した履歴を記憶する。例えば、電力貯蔵装置6の総使用時間が大きくなる毎に第1の閾値又は第2の閾値の値を小さくする。
In addition, the train control device 9 stores a history of the relationship of the first threshold value or the second threshold value with respect to the temperature of the power storage device 6 as a table or the like in an internal memory. For example, the value of the first threshold value or the second threshold value is decreased every time the temperature rises beyond the steady use temperature.
In addition, the train control device 9 stores a history in consideration of deterioration due to the total usage time of the power storage device 6. For example, the value of the first threshold value or the second threshold value is decreased every time the total usage time of the power storage device 6 increases.

また、列車制御装置9は、周期的又は任意のタイミングで電力貯蔵装置6の温度に対する第1の閾値又は第2の閾値の関係を更新する。例えば、履歴から温度が定常使用温度に戻ったときは第1の閾値又は第2の閾値の値を大きくする。また、例えば、24時間毎又は1週間毎に切替操作により新しい履歴に更新する。
なお、電力貯蔵装置6および列車制御装置9は、運転台10のある車両に搭載されていなくても良い。
Moreover, the train control device 9 updates the relationship of the first threshold value or the second threshold value with respect to the temperature of the power storage device 6 periodically or at an arbitrary timing. For example, when the temperature returns to the steady use temperature from the history, the value of the first threshold value or the second threshold value is increased. Also, for example, a new history is updated by a switching operation every 24 hours or every week.
Note that the power storage device 6 and the train control device 9 may not be mounted on a vehicle having the cab 10.

図2及び図3に発電装置4のエンジンの動力制御ノッチとその動力装置回転数、出力、及び燃料消費率の関係及び数値例を示す。図2はエンジンの特性を示すものであり、エンジンによって異なる。ここで挙げた例では、動力制御ノッチが“2”のとき、24で示すように200(g/kwh)で一番燃料消費率が良く、26で示す中程度の出力特性となり、以下ではこれを高効率点とする。また動力制御ノッチが“3”のときが25で示す最大出力点となる。このとき、21と22の中間で示すように225(g/kwh)で一番燃料消費率が悪い。また動力制御ノッチが“1”のときが最低出力(曲線27参照)となる。このとき、22で示すように220(g/kwh)で燃料消費率が悪い。   FIG. 2 and FIG. 3 show the relationship between the power control notch of the engine of the power generation device 4, the power device rotation speed, the output, and the fuel consumption rate, and numerical examples. FIG. 2 shows the characteristics of the engine, and differs depending on the engine. In the example given here, when the power control notch is “2”, the fuel consumption rate is the best at 200 (g / kwh) as shown by 24, and the medium output characteristic shown by 26 is obtained. Is the high efficiency point. The maximum output point indicated by 25 is when the power control notch is “3”. At this time, as shown in the middle of 21 and 22, the fuel consumption rate is the worst at 225 (g / kwh). When the power control notch is “1”, the minimum output (see curve 27) is obtained. At this time, as indicated by 22, the fuel consumption rate is poor at 220 (g / kwh).

また、動力制御ノッチ1よりも低い動力装置回転数で図示しないアイドル状態がある。
ここで設定したノッチはアイドルを含めて4ポジションであるが、用途に応じてポジション数が4ではなくても、本発明の実施の形態に適用可能である。
Further, there is an idle state (not shown) at a power device rotational speed lower than that of the power control notch 1.
The notches set here are four positions including idle, but can be applied to the embodiment of the present invention even if the number of positions is not four according to the application.

図3に具体的な数値例を示すように、動力制御ノッチ31が1のとき、動力装置回転数32は1300(rpm)、出力33は150(kw)、燃料消費率34は208(g/kwh)である。また、動力制御ノッチ31が2のときは、動力装置回転数32は1600(rpm)、出力33は300(kw)、燃料消費率34は200(g/kwh)となる。動力制御ノッチ31が3のときは、動力装置回転数32は2200(rpm)、出力33は450(kw)、燃料消費率34は215(g/kwh)である。そして、動力制御ノッチ31がアイドルのときは、動力装置回転数32は600(rpm)、出力33は10(kw)、燃料消費率34は350(g/kwh)となっている。   As shown in a specific numerical example in FIG. 3, when the power control notch 31 is 1, the power unit rotational speed 32 is 1300 (rpm), the output 33 is 150 (kw), and the fuel consumption rate 34 is 208 (g / g). kwh). When the power control notch 31 is 2, the power device rotational speed 32 is 1600 (rpm), the output 33 is 300 (kw), and the fuel consumption rate 34 is 200 (g / kwh). When the power control notch 31 is 3, the power device rotational speed 32 is 2200 (rpm), the output 33 is 450 (kw), and the fuel consumption rate 34 is 215 (g / kwh). When the power control notch 31 is idle, the power device rotational speed 32 is 600 (rpm), the output 33 is 10 (kw), and the fuel consumption rate 34 is 350 (g / kwh).

また電力貯蔵装置6の充電量を調整する出力点として1ノッチを設定し、また出力10(kw)、動力装置回転数600(rpm)の点をアイドルとした。以下の実施形態ではこの動力制御ノッチ1及びアイドルの二つのノッチ位置について言及しないが、電力貯蔵装置6の充電状態や列車の運転状態により、列車制御装置9はこの二つのノッチ位置を任意に使用可能である。例えば以下で「停止」とするところを、アイドルに置き換えることが可能である。   Moreover, 1 notch was set as an output point for adjusting the amount of charge of the power storage device 6, and a point at an output of 10 (kw) and a power device rotational speed of 600 (rpm) was set as idle. In the following embodiment, the power control notch 1 and the two notch positions of idle are not mentioned, but the train control device 9 arbitrarily uses these two notch positions depending on the charging state of the power storage device 6 and the operation state of the train. Is possible. For example, it is possible to replace the place of “stop” in the following with idle.

以下、このように構成された車両の動作について図面に基づいて説明する。
図4は、本実施形態の列車制御装置9の動作を示すフローチャートである。図5は運転台10の指令とその運転状態、電力貯蔵装置6の制御指令、発電装置4の制御指令の関係を示す図である。図6は、車両の動作を示すタイムチャートであり、図6Aは運転状態、図6Bは使用範囲の蓄電容量、図6Cは電力貯蔵装置充放電電流、図6Dはエンジン運転パターンである。図7は、電力貯蔵装置6の温度と動力装置の起動停止条件である第1の閾値、第2の閾値との関係を示す図である。
Hereinafter, the operation of the vehicle configured as described above will be described with reference to the drawings.
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the train control device 9 of the present embodiment. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the command of the cab 10 and its operation state, the control command of the power storage device 6, and the control command of the power generator 4. FIG. 6 is a time chart showing the operation of the vehicle, FIG. 6A is the driving state, FIG. 6B is the storage capacity of the usage range, FIG. 6C is the power storage device charging / discharging current, and FIG. 6D is the engine operating pattern. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the temperature of the power storage device 6 and the first threshold value and the second threshold value that are the start / stop conditions of the power plant.

図6における期間TA、TB、TCは、図6Aに示すように、運転状態が加速61状態であることを示している。このとき、図5に示されるように、運転台10の指令51がパワーノッチ、運転状態52が加速状態、バッテリ制御指令53が放電状態、発電装置指令54が高効率点〜最大出力点での運転の状態となるか、あるいは運転台10の指令51が定速ボタン(ON状態)であるとき、運転状態52が定速状態、バッテリ制御指令53が充電又は放電状態、発電装置指令54が高効率点〜最大出力点での運転又は排気ブレーキによる平地または登坂時の運転の状態となる。   Periods TA, TB, and TC in FIG. 6 indicate that the driving state is the acceleration 61 state, as shown in FIG. 6A. At this time, as shown in FIG. 5, the command 51 of the cab 10 is a power notch, the operation state 52 is an acceleration state, the battery control command 53 is a discharge state, and the power generator command 54 is a high efficiency point to a maximum output point. When the operation state is entered, or when the command 51 of the cab 10 is a constant speed button (ON state), the operation state 52 is a constant speed state, the battery control command 53 is a charged or discharged state, and the power generator command 54 is high. It will be in the state of the driving | operating at the time of the driving | running | working from the efficiency point-the maximum output point, or the flat ground by an exhaust brake, or uphill.

次に、図4のフローチャートを用いて、列車制御装置9の動作を詳細に説明する。
図4のステップS1で制御開始後、ステップS2で運転台10からの指令がブレーキであるかどうかが判断される。運転状態が加速状態の場合は指令がブレーキではないので、ステップS3に進む。ステップS3では、電力貯蔵装置6の放電電流が閾値αを上回ったかどうか判断される。
Next, operation | movement of the train control apparatus 9 is demonstrated in detail using the flowchart of FIG.
After starting control in step S1 of FIG. 4, it is determined in step S2 whether the command from the cab 10 is a brake. When the driving state is the acceleration state, the command is not a brake, and the process proceeds to step S3. In step S3, it is determined whether or not the discharge current of the power storage device 6 exceeds the threshold value α.

ここで、電力貯蔵装置6の閾値αは、予め電力貯蔵装置6の温度によって決定されるのが望ましい。すなわち、列車運転開始前の電力貯蔵装置6の温度は、列車運転中と比較して温度が低いことから、寿命に影響を与えにくい、できるだけ大きい電流値とすべきであり、省エネルギーの観点から考えると、1台の発電装置4が高効率点で運転したときに賄えるエネルギーであることが望ましい。   Here, the threshold value α of the power storage device 6 is preferably determined in advance according to the temperature of the power storage device 6. That is, since the temperature of the power storage device 6 before the start of train operation is lower than that during train operation, the current storage device 6 should have a current value that is as large as possible and hardly affects the service life. It is desirable that the energy be provided when one power generation device 4 is operated at a high efficiency point.

例えば、定常温度時の閾値αは、図3の数値例であれば、動力制御ノッチ31が2のとき出力33が300(kw)となる電流である(例えば、定格1500(V)の2次電池を用いた場合には、200(A)である)。一方、列車が運転されていくにつれ、電力貯蔵装置6の充放電が進み、充放電のロスにより電力貯蔵装置6の電池温度が上昇している場合には、閾値αは、少しずつ最初の値よりも下げていくことが望ましい。例えば、電力貯蔵装置6の充電量まで下げる。   For example, in the numerical example of FIG. 3, the threshold value α at the steady temperature is a current at which the output 33 is 300 (kw) when the power control notch 31 is 2 (for example, a secondary having a rating of 1500 (V)). When a battery is used, it is 200 (A)). On the other hand, as the train is operated, charging / discharging of the power storage device 6 proceeds, and when the battery temperature of the power storage device 6 rises due to loss of charging / discharging, the threshold value α is gradually increased to the initial value. It is desirable to lower it. For example, the charging amount of the power storage device 6 is lowered.

図3の数値例を用いて説明すると、動力制御ノッチ31が“1”のとき、出力33が150(kw)となる電流量まで順次リニア又は段階的に下げていくことになる(例えば、定格1500(V)の2次電池を用いた場合には、100(A)である。)。ただし、冷却設備により電力貯蔵装置6の温度が定常温度時まで下がっていった場合には、再び閾値αを定常温度時まで上昇させていくことが望ましい(図7参照)。なお、温度上昇時の閾値αの下げ幅については電力貯蔵装置6の種類や使用頻度、使用時間などによる劣化を考慮して変えていくものとする。   Referring to the numerical example of FIG. 3, when the power control notch 31 is “1”, the output 33 is sequentially decreased linearly or stepwise until the current amount reaches 150 (kw) (for example, rated (When a secondary battery of 1500 (V) is used, it is 100 (A).) However, when the temperature of the power storage device 6 is lowered to the steady temperature by the cooling facility, it is desirable to increase the threshold value α again to the steady temperature (see FIG. 7). It should be noted that the reduction range of the threshold value α when the temperature rises is changed in consideration of deterioration due to the type, usage frequency, usage time, and the like of the power storage device 6.

図7では、電力貯蔵装置6の電池温度が0〜30度までの定常温度時には閾値αは、発電装置4、4−2、4−nの最大効率出力電流に相当する電流である。これに対して、電力貯蔵装置6の電池温度が30,40,50、60度までの温度上昇時には閾値αは、発電装置4の充電調整出力電流に相当する電流まで順次リニア又は段階的に下げた値である。   In FIG. 7, when the battery temperature of the power storage device 6 is a steady temperature of 0 to 30 degrees, the threshold value α is a current corresponding to the maximum efficiency output current of the power generation devices 4, 4-2, and 4-n. On the other hand, when the battery temperature of the power storage device 6 rises to 30, 40, 50, and 60 degrees, the threshold value α is sequentially decreased linearly or stepwise to a current corresponding to the charge adjustment output current of the power generation device 4. Value.

次に、ステップS3で電力貯蔵装置6の放電電流が閾値αを上回った場合には、ステップS4で起動していない発電装置4、4−2、4−nがあるかどうかを判断する。起動していない発電装置4、4−2、4−nがあった場合には、ステップS5で起動していない発電装置4、4−2、4−nを起動し、それを高効率点とする。すなわち当該発電装置4、4−2、4−nの動力制御ノッチを“2”で運転させる。   Next, when the discharge current of the power storage device 6 exceeds the threshold value α in step S3, it is determined whether or not there are power generation devices 4, 4-2, and 4-n that are not activated in step S4. If there are power generators 4, 4-2, 4-n that have not been started, the power generators 4, 4-2, 4-n that have not been started in step S5 are started, and this is regarded as the high efficiency point. To do. That is, the power control notches of the power generators 4, 4-2, 4-n are operated at “2”.

その後ステップS6において、電力貯蔵装置6の放電電流と電圧から決まる出力電力量と起動済みの発電装置4、4−2、4−nの出力電力量の和が、運転台10からの駆動指令に基づいて求められる列車の走行に必要な必要電力量となるように、電力貯蔵装置6の放電電流を制御する。   Thereafter, in step S6, the sum of the output power amount determined from the discharge current and voltage of the power storage device 6 and the output power amount of the activated power generators 4, 4-2, and 4-n is used as a drive command from the cab 10. The discharge current of the power storage device 6 is controlled so as to obtain the necessary power amount required for the traveling of the train determined based on the above.

上記のステップS2〜ステップS6までの処理は全ての発電装置4、4−2、4−nが高効率点で運転するまで継続される。図6における期間TAがこのステップS2〜ステップS6までの処理に相当する。例えば、図6Cの電力貯蔵装置充放電電流が期間TAで1番目に閾値α(放電電流)に到達した時点で、図6Dのエンジン運転パターンの1台目を停止状態から最適出力状態(動力制御ノッチ2)に制御する。   The processes from step S2 to step S6 are continued until all the power generation devices 4, 4-2, 4-n are operated at the high efficiency point. A period TA in FIG. 6 corresponds to the processing from step S2 to step S6. For example, when the charge / discharge current of the power storage device in FIG. 6C reaches the first threshold value α (discharge current) in the period TA, the first engine operation pattern in FIG. Control to notch 2).

次に、図6Cの電力貯蔵装置充放電電流が2番目に閾値α(放電電流)に到達した時点で、図6Dのエンジン運転パターンの2台目を停止状態から最適出力状態に制御する。また、図6Cの電力貯蔵装置充放電電流が3番目に閾値α(放電電流)に到達した時点で、図6Dのエンジン運転パターンの3台目を停止状態から最適出力状態に制御する。さらに、図6Cの電力貯蔵装置充放電電流が4番目に閾値α(放電電流)に到達した時点で、図6Dのエンジン運転パターンの4台目を停止状態から最適出力状態に制御する。   Next, when the power storage device charge / discharge current in FIG. 6C reaches the second threshold value α (discharge current), the second engine operation pattern in FIG. 6D is controlled from the stop state to the optimum output state. When the charge / discharge current of the power storage device in FIG. 6C reaches the third threshold value α (discharge current), the third engine operation pattern in FIG. 6D is controlled from the stop state to the optimum output state. Furthermore, when the charge / discharge current of the power storage device in FIG. 6C reaches the fourth threshold value α (discharge current), the fourth engine operation pattern in FIG. 6D is controlled from the stop state to the optimum output state.

図4のステップS3で電力貯蔵装置6の放電電流が閾値αを上回り、かつステップS4で全ての発電装置4、4−2、4−nが起動済みであった場合には、ステップS8へ進む。ステップS8で起動済み発電装置4、4−2、4−nのうち最大出力点で運転されていないものがあるか否かを判断し、ステップS9で起動済み発電装置4、4−2、4−nのうち最大出力点で運転されていないもののうちの1台を順次最大出力点(動力制御ノッチ3)で運転させる。その後ステップS6に移行する。   If the discharge current of the power storage device 6 exceeds the threshold value α in step S3 of FIG. 4 and all the power generation devices 4, 4-2, 4-n have been activated in step S4, the process proceeds to step S8. . In step S8, it is determined whether or not any of the activated power generators 4, 4-2, 4-n is not operated at the maximum output point. In step S9, the activated power generators 4, 4-2, 4 are activated. One of -n not operated at the maximum output point is sequentially operated at the maximum output point (power control notch 3). Thereafter, the process proceeds to step S6.

上記のステップS3、ステップS4、ステップS8、ステップS9までの処理は全ての発電装置4、4−2、4−nが最大出力点で運転するまで継続される。図6では期間TBがステップS3、ステップS4、ステップS8、ステップS9までの処理に相当する。例えば、図6Cの電力貯蔵装置充放電電流が期間TBで1番目に閾値α(放電電流)に到達した時点で、図6Dのエンジン運転パターンの1台目を最適出力状態から最大出力状態(動力制御ノッチ3)に制御する。   The processes up to step S3, step S4, step S8, and step S9 are continued until all the power generation devices 4, 4-2, and 4-n are operated at the maximum output point. In FIG. 6, the period TB corresponds to the processing up to step S3, step S4, step S8, and step S9. For example, when the charge / discharge current of the power storage device in FIG. 6C reaches the first threshold value α (discharge current) in the period TB, the first engine operation pattern in FIG. Control to control notch 3).

次に、図6Cの電力貯蔵装置充放電電流が2番目に閾値α(放電電流)に到達した時点で、図6Dのエンジン運転パターンの2台目を最適出力状態から最大出力状態に制御する。また、図6Cの電力貯蔵装置充放電電流が3番目に閾値α(放電電流)に到達した時点で、図6Dのエンジン運転パターンの3台目を最適出力状態から最大出力状態に制御する。さらに、図6Cの電力貯蔵装置充放電電流が4番目に閾値α(放電電流)に到達した時点で、図6Dのエンジン運転パターンの4台目を最適出力状態から最大出力状態に制御する。   Next, when the charge / discharge current of the power storage device in FIG. 6C reaches the second threshold value α (discharge current), the second engine operation pattern in FIG. 6D is controlled from the optimum output state to the maximum output state. When the charge / discharge current of the power storage device in FIG. 6C reaches the third threshold value α (discharge current), the third engine operation pattern in FIG. 6D is controlled from the optimum output state to the maximum output state. Furthermore, when the charge / discharge current of the power storage device in FIG. 6C reaches the fourth threshold value α (discharge current), the fourth engine operation pattern in FIG. 6D is controlled from the optimum output state to the maximum output state.

ここで全ての発電装置4、4−2、4−nが最大出力点で運転されている場合には、電力貯蔵装置6の放電電流が閾値αを超えた場合でも、ステップS6で不足するエネルギーを補うために電力貯蔵装置6から供給する。図6では期間TCがこれに相当する。例えば、図6Cの電力貯蔵装置充放電電流が期間TCで閾値α(放電電流)超えて最高放電電流に到達した時点まで、図6Bの電力貯蔵装置6の使用範囲の蓄電容量は放電電流を補うように減少する。   Here, when all the power generation devices 4, 4-2, 4-n are operated at the maximum output point, even if the discharge current of the power storage device 6 exceeds the threshold value α, the energy that is insufficient in step S6. Is supplied from the power storage device 6. In FIG. 6, the period TC corresponds to this. For example, the storage capacity of the power storage device 6 in FIG. 6B supplements the discharge current until the charging / discharging current of the power storage device in FIG. 6C reaches the maximum discharge current exceeding the threshold value α (discharge current) in the period TC. To decrease.

このように発電装置4、4−2、4−nを順次起動させることにより、発電装置4、4−2、4−nを一括起動した場合に比べ、必要な電力量に見合った起動台数に抑えることができ、燃費を向上することが可能となる。   By sequentially starting the power generation devices 4, 4-2, 4-n in this way, the number of startups corresponding to the required amount of electric power can be achieved compared to when the power generation devices 4, 4-2, 4-n are collectively started. It is possible to suppress the fuel consumption.

また、電力貯蔵装置6の放電電流と電圧から決まる出力電力量が、発電装置4、4−2、4−nの1台分の出力電力に相当する電力量を供給した場合には、その出力電力を発電装置4、4−2、4−nが肩代わりするかたちで順次起動することなる。これにより、電力貯蔵装置6の連続的な電流の放電を抑えることができるので、電力貯蔵装置6の急峻な出力を回避することができ、電力貯蔵装置6の長寿命化を可能にするという効果が期待できる。   Further, when the output power amount determined from the discharge current and voltage of the power storage device 6 supplies the power amount corresponding to the output power for one of the power generation devices 4, 4-2, 4-n, the output The power generators 4, 4-2, and 4-n are activated sequentially in the form of taking over. Thereby, since it is possible to suppress the discharge of the continuous current of the power storage device 6, it is possible to avoid a steep output of the power storage device 6 and to increase the life of the power storage device 6. Can be expected.

なお、ステップS5及びステップS9において、次に起動する発電装置4、4−2、4−n又は最大出力点で運転させる発電装置4、4−2、4−nは、各発電装置4、4−2、4−nの制御装置13、13−2、13−nが把握しているエンジンの燃料消費量や残存燃料量に基づき決定することが好ましい。すなわち燃料消費量が相対的に多かった発電装置4、4−2、4−nよりも燃料消費量が少なかった発電装置4、4−2、4−nを優先的に起動又は最大出力点運転とする。又は残存燃料量が多い発電装置4、4−2、4−nを優先的に起動又は最大出力点運転とすることにより、各発電装置4、4−2、4−nの燃料消費や発熱の偏りを回避し、各発電装置4、4−2、4−nの長寿命化を図ることができる。また、このような運転の手法をとることにより、各発電装置4、4−2、4−nの燃料供給時期の調整を有利に進めることができる。   In step S5 and step S9, the power generators 4, 4-2, 4-n to be started next, or the power generators 4, 4-2, 4-n operated at the maximum output point are the power generators 4, 4 It is preferable to make a determination based on the fuel consumption amount and the remaining fuel amount of the engine which are grasped by the control devices 13, 13-2, 13-n of -2, 4-n. In other words, the power generators 4, 4-2, and 4-n that consume less fuel than the power generators 4, 4-2, and 4-n that consume relatively large amounts of fuel are preferentially activated or operated at the maximum output point. And Alternatively, the power generation devices 4, 4-2, and 4-n having a large amount of remaining fuel are preferentially started up or operated at the maximum output point, so that the power consumption and heat generation of each power generation device 4, 4-2, and 4-n are reduced. The bias can be avoided and the life of each of the power generation devices 4, 4-2, 4-n can be extended. Further, by adopting such a method of operation, adjustment of the fuel supply timing of each power generation device 4, 4-2, 4-n can be advantageously advanced.

また、ステップS5で起動させる発電装置4、4−2、4−nの台数を、鉄道車両の運転状態及び各発電装置の燃料消費率に基づいて決定することが有効である。列車の運転状態や経年変化などにより、それぞれの発電装置4、4−2、4−nの燃料消費率は互いに異なる。そこで燃料消費率が良い(燃費が良い)発電装置4、4−2、4−nを優先的に使用することによって、列車全体の燃費を向上することが可能である。   It is also effective to determine the number of power generation devices 4, 4-2, 4-n to be activated in step S5 based on the operating state of the railway vehicle and the fuel consumption rate of each power generation device. The fuel consumption rates of the respective power generators 4, 4-2, and 4-n are different from each other depending on the operation state of the train and aging. Therefore, the fuel consumption of the entire train can be improved by preferentially using the power generators 4, 4-2, and 4-n that have good fuel consumption rates (good fuel consumption).

図6における期間TDは、図6Aに示すように、運転状態52が62で示す惰行状態となる。図5においては運転台10の指令51が“0(ゼロ)”、運転状態52が惰行状態、バッテリ制御指令53が充電又は放電、発電装置指令54が高効率点〜最大出力点での運転又は停止の場合である。   In the period TD in FIG. 6, the operating state 52 is in a coasting state indicated by 62 as shown in FIG. 6A. In FIG. 5, the command 51 of the cab 10 is “0 (zero)”, the operating state 52 is the coasting state, the battery control command 53 is charged or discharged, the power generator command 54 is operated at the high efficiency point to the maximum output point, or This is the case of a stop.

この場合も図4のステップS1で制御開始後、ステップS2で運転台10の指令がブレーキであるかどうかが判断される。運転台10の指令が惰行状態の場合は指令がブレーキではないので、ステップS3に進む。ステップS3では、電力貯蔵装置6の放電電流が閾値αを上回ったかどうか判断されるが、ここで電力貯蔵装置6は充電状態であり、閾値αを上回ることはない。従ってステップS10に進む。   Also in this case, after the control is started in step S1 in FIG. 4, it is determined in step S2 whether the command of the cab 10 is a brake. If the command of the cab 10 is in a coasting state, the command is not a brake, and the process proceeds to step S3. In step S3, it is determined whether or not the discharge current of the power storage device 6 exceeds the threshold value α, but here the power storage device 6 is in a charged state and does not exceed the threshold value α. Accordingly, the process proceeds to step S10.

ステップS10では、電力貯蔵装置6の充電により、電力貯蔵装置6の充電電流が閾値βを上回ったかどうかが判断される。閾値βを上回らなかった場合はステップS13に進み、電力貯蔵装置6に充電する。
ステップS10で電力貯蔵装置6の充電電流が閾値βを上回った場合には、ステップS11で起動済み発電装置4、4−2、4−nのうち最大出力点で運転されているものがあるか否かを判断し、ステップS12で起動済み発電装置4、4−2、4−nのうち最大出力点で運転されているもののうちの1台を順次高効率点(動力制御ノッチ2)で運転させる。その後ステップS13に移行する。
In step S <b> 10, it is determined whether or not the charging current of the power storage device 6 has exceeded the threshold value β due to the charging of the power storage device 6. When it does not exceed the threshold value β, the process proceeds to step S13 and the power storage device 6 is charged.
If the charging current of the power storage device 6 exceeds the threshold value β in step S10, is any of the activated power generation devices 4, 4-2, 4-n being operated at the maximum output point in step S11? In step S12, one of the generators 4, 4-2, and 4-n that have been activated at the maximum output point is sequentially operated at the high efficiency point (power control notch 2). Let Thereafter, the process proceeds to step S13.

上記のステップS10、ステップS11、ステップS12までの処理は全ての発電装置4、4−2、4−nが高効率点で運転するまで継続される。
ステップS11で起動済みの発電装置4のうち最大出力点で運転しているものがなく、すべての発電装置4、4−2、4−nが高効率運転している場合には、ステップS14で出力している発電装置4、4−2、4−nの中で燃料の一番少ないものの出力を0(ゼロ)にする。又は出力している発電装置4、4−2、4−n順次停止(又はアイドル状態と)する。その後ステップS13に移行する。
The processes up to step S10, step S11, and step S12 are continued until all the power generation devices 4, 4-2, and 4-n are operated at the high efficiency point.
If none of the power generation devices 4 started in step S11 is operating at the maximum output point and all the power generation devices 4, 4-2, 4-n are operating at high efficiency, in step S14 Among the output power generation devices 4, 4-2, and 4-n, the output of the least fuel is set to 0 (zero). Alternatively, the power generators 4, 4-2, and 4-n that are outputting are sequentially stopped (or are in an idle state). Thereafter, the process proceeds to step S13.

ここで閾値βは、閾値αと同様に列車運転開始時は発電装置4、4−2、4−nの1台分の出力であることが好ましく(本実施形態は300kw(例えば、定格1500Vの2次電池を用いた場合には200Aを出力する)である。)、運転中は図7のように電力貯蔵装置6の電池温度に応じて変化させることが望ましい。またステップS14に示すように、残存燃料量が少ないものの出力を0(ゼロ)にするか、もしくは燃料消費量の多いものを優先的に停止することが好ましい。   Here, the threshold value β is preferably the output of one of the power generators 4, 4-2, and 4-n at the start of train operation as in the case of the threshold value α (this embodiment is 300 kW (for example, rated 1500 V). When a secondary battery is used, 200 A is output))), and during operation, it is desirable to change the operation according to the battery temperature of the power storage device 6 as shown in FIG. Further, as shown in step S14, it is preferable to set the output of the fuel with a small amount of remaining fuel to 0 (zero) or to preferentially stop the fuel with a large amount of fuel consumption.

図7では、電力貯蔵装置6の電池温度が0〜30度までの定常温度時には閾値βは、発電装置4、4−2、4−nの最大効率出力電流に相当する電流である。これに対して、電力貯蔵装置6の電池温度が30,40,50、60度までの温度上昇時には閾値βは、発電装置4の充電調整出力電流に相当する電流まで順次リニア又は段階的に下げた値である。   In FIG. 7, when the battery temperature of the power storage device 6 is a steady temperature of 0 to 30 degrees, the threshold value β is a current corresponding to the maximum efficiency output current of the power generation devices 4, 4-2, and 4-n. On the other hand, when the battery temperature of the power storage device 6 rises to 30, 40, 50, and 60 degrees, the threshold value β is sequentially decreased linearly or stepwise to a current corresponding to the charge adjustment output current of the power generation device 4. Value.

例えば、図6Cの電力貯蔵装置充放電電流が期間TDの最初の時点で、図6Dのエンジン運転パターンの1台目を最大出力状態から最適出力状態(動力制御ノッチ2)に制御する。次に、図6Cの電力貯蔵装置充放電電流が1番目に閾値β(充電電流)に到達した時点で、図6Dのエンジン運転パターンの2台目を最大出力状態から最適出力状態に制御する。また、図6Cの電力貯蔵装置充放電電流が2番目に閾値β(充電電流)に到達した時点で、図6Dのエンジン運転パターンの3台目を最大出力状態から最適出力状態に制御する。さらに、図6Cの電力貯蔵装置充放電電流が3番目に閾値β(充電電流)に到達した時点で、図6Dのエンジン運転パターンの4台目を最大出力状態から最適出力状態に制御する。
また、図6Cの電力貯蔵装置充放電電流が4番目に閾値β(充電電流)に到達した時点で、図6Dのエンジン運転パターンの1台目を最適出力状態から停止状態に制御する。
For example, when the charging / discharging current of the power storage device in FIG. 6C is the first time point in the period TD, the first engine operation pattern in FIG. 6D is controlled from the maximum output state to the optimum output state (power control notch 2). Next, when the power storage device charging / discharging current of FIG. 6C first reaches the threshold value β (charging current), the second engine operation pattern of FIG. 6D is controlled from the maximum output state to the optimum output state. When the charge / discharge current of the power storage device in FIG. 6C reaches the second threshold β (charge current), the third engine operation pattern in FIG. 6D is controlled from the maximum output state to the optimum output state. Furthermore, when the charge / discharge current of the power storage device in FIG. 6C reaches the third threshold value β (charge current), the fourth engine operation pattern in FIG. 6D is controlled from the maximum output state to the optimum output state.
Also, when the power storage device charging / discharging current of FIG. 6C reaches the fourth threshold value β (charging current), the first engine operation pattern of FIG. 6D is controlled from the optimum output state to the stopped state.

図6における期間TEは、図6Aの運転状態52が63で示すように制動状態を示す。このとき、図5においては運転台10の指令51がブレーキノッチ(バッテリ充電可能)、運転状態52が減速状態、バッテリ制御指令53が充電状態、発電装置指令54が停止の場合を示している。また、図6における期間TFも、図6Aの運転状態52が61で示すように制動状態を示す。このとき、運転台10の指令51がブレーキノッチ(バッテリ充電不可能)となり、運転状態52は減速状態、かつバッテリ制御指令53はなく、発電装置指令54が排気ブレーキとなる。
また、図5において、運転台10の指令51がブレーキノッチの場合のほかに、定速ボタンON状態における下り坂の場合もある。
A period TE in FIG. 6 indicates a braking state as indicated by 63 in the operation state 52 in FIG. 6A. At this time, FIG. 5 shows a case where the command 51 of the cab 10 is a brake notch (battery charge is possible), the operation state 52 is a deceleration state, the battery control command 53 is a charge state, and the power generator command 54 is stopped. Further, the period TF in FIG. 6 also indicates a braking state as indicated by 61 in the operation state 52 in FIG. At this time, the command 51 of the cab 10 becomes a brake notch (battery charge is impossible), the operation state 52 is a deceleration state, there is no battery control command 53, and the power generator command 54 is an exhaust brake.
In FIG. 5, in addition to the case where the command 51 of the driver's cab 10 is a brake notch, there is a case of downhill in the constant speed button ON state.

次に、ステップS2において運転台10からの指令51がブレーキであると判断された場合は(運転状態52が制動状態63である場合は指令がブレーキであると判断される)、ステップ15で全ての発電装置4、4−2、4−nの出力を停止(又はアイドル状態)とする。図6における期間TEの開始点がこれに相当する。図6Cの電力貯蔵装置充放電電流が期間TEの最初の時点で、図6Dのエンジン運転パターンの2,3,4台目を最適出力状態から停止状態に制御する。   Next, when it is determined in step S2 that the command 51 from the cab 10 is a brake (when the driving state 52 is the braking state 63, it is determined that the command is a brake), all in step 15 The output of the power generation devices 4, 4-2, 4-n is stopped (or in an idle state). This corresponds to the start point of the period TE in FIG. When the charging / discharging current of the power storage device of FIG. 6C is the first time of the period TE, the second, third, and fourth units of the engine operation pattern of FIG. 6D are controlled from the optimum output state to the stopped state.

その後、ステップS16で電力貯蔵装置6が、充電可能かどうかが判断される。電力貯蔵装置6が充電可能の場合は、ステップS13で余剰の電力を電力貯蔵装置6に充電する。図6では期間TEにおいて、図6Cの電力貯蔵装置充放電電流が閾値β(充電電流)を超えて最高充電電流に到達する。   Thereafter, in step S16, it is determined whether or not the power storage device 6 can be charged. When the power storage device 6 can be charged, surplus power is charged into the power storage device 6 in step S13. In FIG. 6, in the period TE, the charge / discharge current of the power storage device of FIG. 6C exceeds the threshold value β (charge current) and reaches the maximum charge current.

ステップS16で電力貯蔵装置6が充電不可能、すなわち電力貯蔵装置6の充電量が一杯になった場合は、これ以上、電動機2から電力貯蔵装置6へ回生による充電ができないため、他の手段によって制動力を発生する必要がある。このとき、ステップS17で空気ブレーキよりも優先的に発電装置4、4−2、4−nを逆噴射状態にすることにより制動力を発生する排気ブレーキを作動させる。図6の期間TFに図示したように、図6Dのエンジン運転パターンの1台目の発電装置4から順次2,3,4台目の排気ブレーキを作動させても良いが、図6の期間TFの最後の時点に2,3,4台目を示すように一斉に排気ブレーキを作動させても良い。   When the power storage device 6 cannot be charged in step S16, that is, when the amount of charge of the power storage device 6 is full, the motor 2 can no longer be recharged from the electric power storage device 6, and therefore, by other means. It is necessary to generate braking force. At this time, the exhaust brake that generates the braking force is activated by setting the power generators 4, 4-2, and 4-n in the reverse injection state in preference to the air brake in step S17. As illustrated in the period TF in FIG. 6, the second, third, and fourth exhaust brakes may be sequentially operated from the first power generation device 4 in the engine operation pattern in FIG. 6D, but the period TF in FIG. The exhaust brakes may be actuated all at once as shown in the second, third and fourth units at the last point of time.

このようにブレーキシュー等の磨耗を伴う空気ブレーキよりも優先的に排気ブレーキを使用することにより、列車のメンテナンスや部品交換の手間を最小限に留めることができる。   Thus, by using the exhaust brake preferentially over the air brake accompanied by wear of the brake shoes and the like, it is possible to minimize the trouble of train maintenance and parts replacement.

本実施形態によれば、電力貯蔵装置6への急峻な充放電を回避し、電力貯蔵装置6の長寿命化を図ることができる。また本実施形態によれば、列車のメンテナンスや部品交換の手間を省くことができるという効果がある。   According to the present embodiment, it is possible to avoid a rapid charge / discharge to the power storage device 6 and to extend the life of the power storage device 6. In addition, according to the present embodiment, there is an effect that it is possible to save time and labor for train maintenance and parts replacement.

なお、本実施形態は鉄道に限らず、自動車などにおいて、複数の車両からなる場合には適用可能である。また、これに限らず、船体、飛行機などの移動体にも適用可能である。   Note that the present embodiment is not limited to railways, and can be applied to automobiles and the like that include a plurality of vehicles. Further, the present invention is not limited to this, and can be applied to a moving body such as a hull or an airplane.

1…鉄道車両、2…電動機、3、5…電力変換装置、4…発電装置、6…電力貯蔵装置、9…列車制御装置、10…運転台、12、13、14…制御装置、15…温度検出部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Railway vehicle, 2 ... Electric motor, 3, 5 ... Power converter device, 4 ... Power generation device, 6 ... Electric power storage device, 9 ... Train control device, 10 ... Driver's cab, 12, 13, 14 ... Control device, 15 ... Temperature detector

Claims (9)

燃料により発電する複数の発電装置の電力を変換する第1の電力変換装置と、
前記第1の電力変換装置によって変換された電力を蓄える電力貯蔵装置と、
前記第1の電力変換装置の出力電力及び/又は前記電力貯蔵装置の電力と車両を駆動する電動機の電力とを相互に変換する第2の電力変換装置と、
前記電力貯蔵装置の温度に基づいて前記複数の発電装置の起動/未起動を制御し、起動状態の前記発電装置の出力電力に応じて前記電力貯蔵装置の放電電流を制御する列車制御装置と、を有することを特徴とする駆動システム
First a power conversion apparatus for converting power of the plurality of power generating equipment for generating power by the fuel,
A power storage device for storing the power converted by the first power conversion device ;
A second power converter for converting the electric motor power mutually to drive the power and the vehicle output power and / or the power storage device of the first power converter,
A train control device that controls activation / non-activation of the plurality of power generation devices based on the temperature of the power storage device, and controls a discharge current of the power storage device according to output power of the power generation device in an activated state; A drive system comprising:
請求項1に記載の駆動システムであって、
前記列車制御装置は、全ての前記発電装置が高効率点で運転され、前記電力貯蔵装置の放電電流が前記電力貯蔵装置の温度に基づいて定められた第1の閾値を上回った場合に、前記複数の発電装置を順次最大出力点で運転させるようにしたことを特徴とする駆動システム
The drive system according to claim 1,
The train control device, when all the power generation devices are operated at a high efficiency point, and the discharge current of the power storage device exceeds a first threshold determined based on the temperature of the power storage device , A drive system characterized in that a plurality of power generators are sequentially operated at a maximum output point.
請求項1記載の駆動システムであって、
前記列車制御装置は、前記電力貯蔵装置の温度に基づいて前記電力貯蔵装置の電流の第2の閾値を決定し、
少なくとも一つの前記発電装置が動作している場合であって、前記電力貯蔵装置の充電電流が前記第2の閾値を上回った場合に、最大出力点で運転している前記発電装置を順次高効率点で運転させ、また全ての前記発電装置が高効率点で運転している場合は、順次停止することを特徴とする駆動システム
The drive system of claim 1,
The train control device determines a second threshold current of the power storage device based on the temperature of the pre-Symbol power storage device,
A case where at least one of the power generating device is operating, if the charging current of the power storage device exceeds said second threshold value, successively higher the power generator operating at the maximum output point A drive system characterized by operating at an efficiency point and stopping sequentially when all the power generators are operating at a high efficiency point.
請求項1記載の駆動システムであって、
前記列車制御装置は、前記複数の発電装置を起動するにあたり、前記発電装置の燃料消費量又は残存燃料量に基づいて起動順を変化させることを特徴とする駆動システム
The drive system of claim 1,
The train control device, the drive system characterized by Upon activating the plurality of power generation devices, to change the starting order on the basis of the fuel consumption amount or the residual fuel amount of the power generation device.
請求項1記載の駆動システムであって、
前記列車制御装置は、駆動指令による運転状態及び前記駆動指令に対する前記発電装置の出力による前記複数の発電装置の燃料消費率に基づいて、前記複数の発電装置のうち優先的に起動させる発電装置を決定することを特徴とする車両。
The drive system of claim 1,
The train control device, based on the driving fuel consumption rate of the plurality of power generating device according to an output of the power generator for the operation state and the drive command by moving command, the power generation device to activate preferentially among the plurality of power generators A vehicle characterized by determining.
請求項1記載の駆動システムであって、
前記列車制御装置は、駆動指令による運転状態が制動時において前記電力貯蔵装置の充電可能な電力量が0(ゼロ)になった場合に、前記発電装置に対して排気ブレーキを作動させることを特徴とする駆動システム
The drive system of claim 1,
The train control device, when operated by driving movement command state chargeable electric energy of the power storage device at the time of braking becomes 0 (zero), the actuating an exhaust brake to the generator device Feature drive system .
請求項記載の駆動システムにおいて、
前記列車制御装置は、前記電力貯蔵装置の温度に対する第1の閾値の関係の履歴を記憶することを特徴とする駆動システム
The drive system according to claim 2 , wherein
The train control device, a drive system and to store the first history of relationship threshold for the temperature of the power storage device.
請求項記載の駆動システムにおいて、
前記列車制御装置は、前記電力貯蔵装置の総使用時間による劣化を考慮した前記履歴を記憶することを特徴とする駆動システム
The drive system according to claim 7 , wherein
The train control device, a drive system and to store the history in consideration of deterioration due to the total use time of the electric power storage device.
請求項記載の駆動システムにおいて、
前記列車制御装置は、周期的又は任意のタイミングで前記電力貯蔵装置の温度に対する第1の閾値の関係を更新することを特徴とする駆動システム
The drive system according to claim 7 , wherein
The train control device, a drive system and updates the first threshold value of the relationship to the temperature of the power storage device in a periodic or arbitrary timing.
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