JP5537406B2 - Vehicle control system - Google Patents
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Description
電力供給体からの電力供給を受けて動作するシステムに関する。 The present invention relates to a system that operates by receiving power supply from a power supply body.
架線から電力供給を受けて走行する鉄道車両において、その供給元である変電所がダウンした場合や、同一変電区間に車両が大幅に増加した場合には、車両の架線電圧が大幅に低下してしまい、走行性能の大幅な低下による遅延や、場合によっては走行不能になることがある。これを解決するための技術として、特許文献1に示す様に、地上に蓄電装置を置くことで架線電圧を補償する技術がある。また、特許文献2として地上に電力蓄積手段を、各車両には車両位置検出装置と通信装置を設けて、前記通信装置を用いて前記電力蓄積手段に、各車両が検出した車両位置を伝達することで、電力蓄積手段の充放電スケジュールを決定し運用する方式が開示されている。
In a railway vehicle that runs with power supplied from an overhead line, if the substation that is the supply source goes down, or if the number of vehicles increases significantly in the same substation section, the overhead voltage of the vehicle will drop significantly. In other words, there may be a delay due to a significant decrease in running performance, and in some cases, running may become impossible. As a technique for solving this problem, as shown in Patent Document 1, there is a technique for compensating the overhead line voltage by placing a power storage device on the ground. Further, as
しかしながら、特許文献1では、蓄電装置が地上に設置されているため、蓄電装置によって電圧を補償できる範囲が限られていることから、蓄電装置の設置位置から離れた所を走行する車両は、まったく電圧を補償されないケースが存在する。また、蓄電装置が管理する領域に複数車両が存在する場合であっても、蓄電装置の出力が不足すると、各車両が必要とする電圧補償をすることができないという問題がある。なお、蓄電装置を無限に設置することが可能であれば、この問題は解決するがコスト増や設置スペースの問題があるため限界がある。また、特許文献2では、通信装置を経由して得られる各車両位置を用いて充放電スケジュールを決定しなければ効果的な運用ができないという問題がある。本発明の目的は、車両に対する架線電圧の補償をより確実に行うように制御することである。
However, in Patent Document 1, since the power storage device is installed on the ground, the range in which the voltage can be compensated by the power storage device is limited. Therefore, a vehicle traveling away from the installation position of the power storage device is completely There are cases where the voltage is not compensated. In addition, even when there are a plurality of vehicles in a region managed by the power storage device, there is a problem that voltage compensation required for each vehicle cannot be performed if the output of the power storage device is insufficient. Note that if the power storage device can be installed indefinitely, this problem can be solved, but there is a limit because of an increase in cost and installation space. Moreover, in
本発明は上記目的を達成するために、外部の電力供給手段と電力を送受給する電力送受給部と、電力を蓄積する電力蓄積手段と、電力送受給部および電力蓄積手段からの電力により車両を駆動可能な駆動手段と、電力送受給部の電圧に基づき、電力蓄積手段へ充放電制御指令を与える統括制御手段を有することにより実現できる。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides a vehicle that uses external power supply means, a power transmission / reception unit that transmits and receives power, a power storage unit that stores power, and power from the power transmission / reception unit and the power storage unit. This can be realized by having driving means capable of driving the power supply and general control means for giving a charge / discharge control command to the power storage means based on the voltage of the power transmission / reception unit.
好ましくは、統括制御手段は、電力送受給部の電圧と電力蓄積手段の充電量情報を基に、電力蓄積手段に対する充放電制御指令を決定することにより実現できる。 Preferably, the overall control unit can be realized by determining a charge / discharge control command for the power storage unit based on the voltage of the power transmission / reception unit and the charge amount information of the power storage unit.
好ましくは、電力送受給部の電圧が第1の電圧閾値よりも小さい場合に、充放電制御指令として電力蓄積手段に放電を行わせる指令を生成する。 Preferably, when the voltage of the power transmission / reception unit is smaller than the first voltage threshold, a command for causing the power storage means to discharge is generated as a charge / discharge control command.
好ましくは、電力送受給部の電圧が第2の電圧閾値よりも大きく、第1の電圧閾値よりも小さい場合に、充放電制御指令として、電力蓄積手段の最大放電電力および駆動手段での必要電力よりも小さい電力値の放電指令を生成する。 Preferably, when the voltage of the power transmission / reception unit is larger than the second voltage threshold and smaller than the first voltage threshold, the maximum discharge power of the power storage unit and the necessary power in the driving unit are used as the charge / discharge control command. A discharge command having a smaller power value is generated.
好ましくは、電力送受給部の電圧が第3の電圧閾値よりも大きい場合に、充放電制御指令として電力蓄積手段に充電を行わせる指令を生成する。 Preferably, when the voltage of the power transmission / reception unit is larger than the third voltage threshold, a command for causing the power storage means to charge is generated as a charge / discharge control command.
好ましくは、第1乃至第3の電圧閾値の少なくとも一つを、電力蓄積手段の充電量の増減に応じて同様に増減させる。 Preferably, at least one of the first to third voltage thresholds is similarly increased or decreased according to an increase or decrease in the charge amount of the power storage unit.
好ましくは、前記第3の電圧閾値は回生電流の絞込みを開始する電圧とする。 Preferably, the third voltage threshold is a voltage at which the regenerative current starts to be narrowed.
または、統括制御手段は、車両位置を計測する車両位置計測手段と、車両速度を計測する車両速度計測手段とを備え、駆動手段へ送信される駆動指令と、電力送受給部の電圧と、車両位置と、車両速度に基づいて、充放電制御指令を生成する。 Alternatively, the overall control unit includes a vehicle position measurement unit that measures the vehicle position and a vehicle speed measurement unit that measures the vehicle speed, and includes a drive command transmitted to the drive unit, a voltage of the power transmission / reception unit, and the vehicle A charge / discharge control command is generated based on the position and the vehicle speed.
または、電力蓄積手段を電力発電手段と置き換え、放電指令を発電指令と、充電指令をエンジンブレーキ指令と置き換えても良い。 Alternatively, the power storage unit may be replaced with a power generation unit, the discharge command may be replaced with a power generation command, and the charge command may be replaced with an engine brake command.
車両に対する架線電圧の補償をより確実に実施することが可能となり、走行性能の大幅な低下を防ぎダイヤを遵守することが可能となる。 It is possible to more reliably carry out overhead line voltage compensation for the vehicle, and to prevent a significant drop in running performance and to comply with the schedule.
図面を用いて、各実施形態について、詳細に説明する。 Each embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明を実現するための車両システム構成図の一例である。 FIG. 1 is an example of a vehicle system configuration diagram for realizing the present invention.
本発明を実現する車両システム100(例えば、予め定められた軌道上を走行する鉄道車両)は、自車両の外部の電力供給体101(例えば、変電所)と電力102を送受する送受給部103(例えば、集電装置)と、車両システムを駆動するための駆動手段104(例えば、インバータ及び電動機)と、電力を蓄積する電力蓄積手段105と、前記駆動手段104に駆動指令106を与える統括制御手段107とを備えている。また、前記統括制御手段107は、送受給部103の電圧108および前記電力蓄積手段105の充電量情報109を基に、前記電力蓄積手段105に対して充放電制御指令110を与える。本実施例では、統括制御手段107が駆動指令106および充放電制御指令110を出力する例を示すが、充放電制御指令110の出力は統括制御手段107により行い、駆動指令106の出力は他の装置により行っても良い。
A vehicle system 100 (for example, a railway vehicle that travels on a predetermined track) that implements the present invention transmits and receives
図2に、前記統括制御手段107の処理ブロックを示す。 FIG. 2 shows a processing block of the overall control means 107.
前記統括制御手段107は、電圧閾値設定手段201と、充放電指令決定手段202と、駆動指令を生成する駆動指令生成部909より構成される。電圧閾値設定手段201は、充電量情報109を基に、前記電力蓄積手段105から電力の供給を実施するかどうかを判断するために使用する第1の電圧閾値203、車両システムとして走行時間を遵守するために最低限必要な電圧である第2の電圧閾値204および、前記電力蓄積手段105に対して充電するかどうかを判断するために使用する第3の電圧閾値205を求める。前記充放電指令決定手段202は、前記第1の電圧閾値203,前記第2の電圧閾値204,前記第3の電圧閾値205および前記電圧108を用いて充放電制御指令110を決定する。
The
図3に、電圧閾値設定手段201における前記第1の電圧閾値203,前記第2の電圧閾値204,前記第3の電圧閾値205の算出方法の一例を示す。横軸は電力蓄積手段の充電量、縦軸は電圧閾値とする。本例では、電力蓄積手段の蓄電量が低ければ低いほど、それぞれの電圧閾値を低くなるようにしている。つまり、電力蓄電手段の充電量の増加に対応して増加し、電力蓄電手段の充電量の減少に対応して減少するように各電圧閾値を設定する。このように設定することで、充電量が少ない場合において、車両が回生中である場合には低い電圧から充電を開始することができ充電量を向上させることが可能となる。また、車両が駆動中である場合には、電圧の補償範囲が下がることになるため、蓄電装置の充電量に応じた電圧補償範囲が設定できることになる。次に、充電量が多い場合において、車両が回生中である場合には、充電開始電圧が高くなるため充電量を一定に保つ効果が得られる。また、車両が駆動中である場合には、電圧の補償範囲が上がり、効果的な運用が期待できる。なお、本例ではそれぞれの電圧閾値(第1〜第3の閾値)が平行となるように設定しているが、お互いが重ならない範囲であれば、必ずしも平行でなくても良い。また、電圧閾値(第1〜第3の閾値)は、充電量に依らず一定値として設定しても問題はない。なお、通常は定格電圧の90%程度で走行できることを前提としていることから、第1の電圧閾値としては、定格電圧の90%程度にすることが望ましい。また、第2の電圧閾値としては定格電圧の80%程度にすることが望ましい。また、回生時はある一定の電圧を超えると回生性能を絞り込む軽負荷回生が行われるのが一般的であるため、軽負荷回生を開始する電圧を第3の電圧閾値とすることが望ましい。
FIG. 3 shows an example of a method for calculating the
次に、図4に、統括制御手段107における充放電制御指令113の算出方法の一例について示す。 Next, FIG. 4 shows an example of a method for calculating the charge / discharge control command 113 in the overall control means 107.
ステップ401では、電圧閾値設定手段111によって設定した第1の電圧閾値203,第2の電圧閾値204,第3の電圧閾値205をそれぞれ内部値V1,V2,V3とする。
In
ステップ402では、駆動手段へ与えた駆動指令から駆動手段で必要な電力P0を算出する。次に、ステップ403に進む。
In
ステップ403ではステップ402で求めた駆動手段の必要電力P0が正かどうかを判断し、正であれば駆動であるのでステップ404に進む。負であれば回生であるのでステップ410に進む。
In
次に、ステップ404では、電力蓄積手段の最大放電電力BDmaxとステップ402で得た駆動手段で必要な電力P0を比較し、小さい方を必要電力Pとする。次に、ステップ405に進む。
Next, in
ステップ405では、送受給部の電圧V0がステップ401で設定したV1以下かどうかをチェックし、Yesであればステップ406に進む。大きくなければステップ408に進む。
In
ステップ406では、送受給部の電圧V0がV2よりも大きいかどうかをチェックし、大きければステップ407に進む。大きくなければステップ409に進む。
In
ステップ407では、ステップ702で算出した必要電力Pと、送受給部の電圧V0とV1およびステップ401で設定したV2を用いて電力蓄積手段への放電電力指令Xを決定する。例えば、図5に示す形を用いれば、
X=P・(V0−V1)/(V2−V1)
で求めることが可能である。以上で終了となる。なお、これは1次曲線で記述している場合であるが、図6のように高次曲線で記述しても本発明の内容を妨げない。
In
X = P · (V0−V1) / (V2−V1)
It is possible to ask for. This is the end. Although this is a case where it is described by a linear curve, even if it is described by a high-order curve as shown in FIG. 6, the contents of the present invention are not disturbed.
このように送受給部の電圧が第1の閾値と第2の閾値の間の値である場合に、必要電力P(電力蓄電手段の最大放電電力BDmaxと前記駆動手段で必要な電力P0の小さい方)よりも小さい電力を放電するように電力蓄電装置へ指令することにより、駆動手段の入力電圧を車両システムとして最低限必要な電圧である第2の閾値電圧よりも高く保つことができる。また、図5と図6に記載の電力決定方法は、どちらも駆動手段の入力電圧をV2以上に保つという点では共通している。この2つの電力決定方法による効果の違いとしては、図5の方が、V2からV1の間はPを高めに制御しているため、より多く電流を出すことになるため、時間的にはよりV1に近づきやすいが、図6に比べて蓄電装置の負担が大きくなります。図6は電圧が上がるにつれて、電流の絞りを多くしているため、長時間かけてV1に近づけようとするので、図5に比べて蓄電装置の負担は減ります。これらの電力決定方法は、路線/走行本数等に応じて好ましい方を選択すれば良い。 Thus, when the voltage of the transmission / reception unit is a value between the first threshold value and the second threshold value, the required power P (the maximum discharge power BDmax of the power storage unit and the power P0 required by the driving unit are small). By instructing the electric power storage device to discharge the electric power smaller than the second one, the input voltage of the driving means can be kept higher than the second threshold voltage that is the minimum necessary voltage for the vehicle system. Further, the power determination methods described in FIG. 5 and FIG. 6 are common in that the input voltage of the driving means is kept at V2 or higher. The difference in effect between the two power determination methods is that in FIG. 5, since P is controlled to be higher between V2 and V1, a larger amount of current is output. Although it is easy to approach V1, the burden on the power storage device is greater than that in Fig. 6. In FIG. 6, as the voltage increases, the current restriction is increased, so it tries to approach V1 over a long time, so the burden on the power storage device is reduced compared to FIG. These electric power determination methods may be selected in accordance with the route / the number of travels.
次に、ステップ405から派生したステップ408では、電力蓄積手段への放電電力指令Xは0として終了となる。次に、ステップ406から派生したステップ409では、電力蓄積手段への放電電力指令XはPとして終了となる。
Next, in
一方、ステップ410では、電力蓄積手段の最大充電電力BCmaxとステップ402で得た駆動手段で必要な電力P0について絶対値を比較し、絶対値の小さい方を必要電力Pとする。次に、ステップ411に進む。
On the other hand, in
ステップ411では、送受給部の電圧V0がステップ401で設定したV3以上かどうかをチェックし、送受給部の電圧V0がV3以上であればステップ412に進む。上記が成立しなければステップ413に進む。
In
ステップ412では、ステップ408で算出した必要電力Pを蓄電装置に充電するように指令する。以上で終了となる。
In
また、ステップ413では、電力蓄積手段への放電電力指令Xは0として終了となる。
In
なお、送受給部の電圧V0を送受給部の電圧の履歴から予測した電圧Vxとしても本発明は差し支えない。 Note that the present invention does not interfere with the voltage V0 of the transmission / reception unit as the voltage Vx predicted from the voltage history of the transmission / reception unit.
図7に本実施形態を鉄道車両に適用した場合の動作について4つのグラフを用いて説明する。横軸は時刻を表し、縦軸は、速度,架線電圧,充電量,位置を表す。また、本実施形態を実施する場合については実線で示す。また、速度,位置および、架線電圧(時刻t0−t3)については、比較対象として本実施形態を実施しない場合を点線で示す。なお、点線がないところは実線と同じ動きとなる。時刻毎についてそれぞれ示す。 The operation when the present embodiment is applied to a railway vehicle will be described with reference to four graphs in FIG. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents speed, overhead line voltage, charge amount, and position. Moreover, the case where this embodiment is implemented is shown with a continuous line. Further, the speed, position, and overhead line voltage (time t0-t3) are indicated by dotted lines when the present embodiment is not implemented as a comparison target. Where there is no dotted line, the movement is the same as the solid line. This is shown for each time.
時刻t0−t1間は、車両が加速する場合を表している。この時刻中における架線電圧はV1以上であるため、電力蓄積手段からの供給はなしとなることから、充電量は変化しない。このため、本実施形態を実施する、実施しないに関わらず、同じ動きとなる。 Between time t0-t1, the case where a vehicle accelerates is represented. Since the overhead line voltage at this time is V1 or higher, the power storage means is not supplied, so the amount of charge does not change. For this reason, it becomes the same movement irrespective of whether this embodiment is implemented or not.
次に、時刻t1−t2間になると架線電圧がV1よりも下回るため、電力蓄積手段から電力が供給され、架線電圧が一定範囲内に保たれる。このため、本実施形態を適用しない場合に比べて加速性能が上昇する。一方、本実施形態を適用しない場合には架線電圧が下がっていることがわかる。また、基準電圧であるV1,V2,V3は電力蓄積手段の充電量によって変更しており、その電圧を用いて制御されていることも確認できる。 Next, since the overhead wire voltage is lower than V1 between time t1 and time t2, power is supplied from the power storage means, and the overhead wire voltage is kept within a certain range. For this reason, acceleration performance rises compared with the case where this embodiment is not applied. On the other hand, when this embodiment is not applied, it can be seen that the overhead line voltage is lowered. It can also be confirmed that the reference voltages V1, V2, and V3 are changed according to the charge amount of the power storage means and are controlled using the voltages.
次に、時刻t2−t3間では、本実施形態を適用しない場合には加速を続けているが、本実施形態を適用した場合には最高速度に到達するため定速走行へと動作が変わっている。定速走行は加速に比べて電力を使用しないため、架線電圧が上昇しV1よりも大きいため電力蓄積手段からの供給はなく、電力蓄積手段の充電量は変わらない。このため、基準電圧であるV1,V2,V3も変わらない。 Next, between times t2 and t3, acceleration is continued when the present embodiment is not applied, but when the present embodiment is applied, the maximum speed is reached and the operation changes to constant speed traveling. Yes. Since constant speed traveling does not use electric power as compared with acceleration, the overhead line voltage rises and is higher than V1, so there is no supply from the electric power storage means, and the charge amount of the electric power storage means does not change. For this reason, the reference voltages V1, V2, and V3 are not changed.
次に、時刻t3−t4間は、架線電圧がV1以上V3以下であることから電力蓄積手段からの電力の供給は行われず、電力蓄積手段の充電量は変わらない。このため、基準電圧であるV1,V2,V3も変わらない。 Next, during time t3-t4, since the overhead line voltage is V1 or more and V3 or less, power is not supplied from the power storage means, and the charge amount of the power storage means does not change. For this reason, the reference voltages V1, V2, and V3 are not changed.
次に、時刻t4−t5間では、車両が制動を開始したため、架線電圧が上昇するが、架線電圧がV1以上V3以下であることから電力蓄積手段からの電力の供給は行われず、電力蓄積手段の充電量は変わらない。このため、基準電圧であるV1,V2,V3も変わらない。 Next, between times t4 and t5, since the vehicle has started braking, the overhead line voltage rises. However, since the overhead line voltage is not lower than V1 and not higher than V3, power is not supplied from the power storage means, and the power storage means. The amount of charge does not change. For this reason, the reference voltages V1, V2, and V3 are not changed.
次に、時刻t5−t6間では、車両が制動中であり架線電圧が上昇し、架線電圧がV3以上となったことから電力蓄積手段への充電が行われ、電力蓄積手段の充電量が増加する。また、基準電圧であるV1,V2,V3も変化する。 Next, between time t5 and t6, the vehicle is braking and the overhead line voltage rises, and the overhead line voltage becomes V3 or higher, so the power storage means is charged and the amount of charge of the power storage means increases. To do. Further, the reference voltages V1, V2, and V3 also change.
以上の処理により時刻t6には到着位置に到達する。しかし、本実施形態を適用しない場合には時刻t2−t3間での加速が不足するため時刻t6では到達せず、時刻t7に到達することになる。このように、架線電圧の補償をすることで、走行時間の短縮が可能となり、ダイヤを遵守することが可能となる。 With the above processing, the arrival position is reached at time t6. However, when this embodiment is not applied, the acceleration between time t2 and t3 is insufficient, so that it does not reach at time t6 but reaches time t7. Thus, by compensating the overhead line voltage, it is possible to shorten the traveling time and to comply with the diagram.
なお、本例では電力蓄積手段を用いているが、例えば、エンジンのような電力発生手段を用いた場合でも本発明は妨げない。その理由は、駆動時はエンジンを用いて発電すれば良く、回生時にはエンジンブレーキをすることで、発生したエネルギーを消費することが可能であるためである。 In this example, the power storage means is used. However, the present invention does not hinder the use of power generation means such as an engine. The reason is that it is sufficient to generate electricity using the engine during driving, and it is possible to consume the generated energy by applying engine braking during regeneration.
図8は本発明を実現するためのシステム構成図の一例である。なお、図1と同じものについては同じ番号を用いて説明する。 FIG. 8 is an example of a system configuration diagram for realizing the present invention. In addition, the same thing as FIG. 1 is demonstrated using the same number.
本発明を実現する車両システム800は、外部の電力供給体101と電力102を送受する送受給部103と、車両システムを駆動するための駆動手段104と、電力を蓄積する電力蓄積手段105と、前記駆動手段104に駆動指令106を与える統括制御手段801と、車両位置802を計測する車両位置計測手段803,車両速度804を計測する車両速度計測手段805を備えている。また、前記統括制御手段801は、前記駆動指令106と前記送受給部103の電圧108と前記車両位置802および前記車両速度804とを基に、充放電制御指令806を生成し、前記電力蓄積手段105に対して当該充放電制御指令806を与える。本実施例では、統括制御手段801が駆動指令106および充放電制御指令806を出力する例を示すが、充放電制御指令806の出力は統括制御手段801により行い、駆動指令106の生成は他の装置により行っても良い。
A
図9に、前記統括制御手段801の処理ブロックを示す。
FIG. 9 shows a processing block of the
前記統括制御手段801は、供給予測変電所位置入手手段901と、架線電圧予測手段902,充放電指令決定手段903およびすべての変電所位置のデータを登録してあるデータベース904(さらに架線やレールの抵抗値を登録しても良い。)と、駆動指令を生成する駆動指令生成部909により構成される。供給予測変電所位置入手手段901は、前記車両位置802と前記データベース904に基づいて、先頭方向に対して最も近い変電所位置905および後尾方向に対して最も近い変電所位置906と、変電所位置905と変電所位置906間の架線/レール抵抗907を生成する。また、架線電圧予測手段902は、前記駆動指令106,前記車両速度804,前記車両位置802,前記変電所位置905および906、および架線/レール抵抗907から、予測架線電圧908を以下のようにして求める。
PV=変電所の定格電圧−SQRT(P×|A−X|/|A−B|×R)
によって求める。但し、PV:予測架線電圧,P:駆動指令106および車両速度804から求まる電力,X:車両位置802,A:変電所位置905,B:変電所位置906,R:架線/レール抵抗907とする。
The overall control means 801 includes a supply prediction substation position acquisition means 901, an overhead line voltage prediction means 902, a charge / discharge command determination means 903, and a
PV = substation rated voltage−SQRT (P × | A−X | / | A−B | × R)
Ask for. However, PV: Predicted overhead line voltage, P: Electric power obtained from
また、充放電指令決定手段903は、駆動指令106,車両速度804,前記送受給部103の電圧108,予測架線電圧908から充放電制御指令806を以下のようにして求める。
CC=(VT/PV−1)×P
Further, the charge / discharge command determination means 903 obtains the charge /
CC = (VT / PV-1) × P
但し、CC:充放電制御指令806,P:駆動指令106および車両速度804から求まる電力,PV:予測架線電圧908,VT:電圧108。この時、CC=0であれば、実施例1と同様の判断に基づき実施し、それ以外のケースではCCに従い実施する。
However, CC: electric power obtained from charge /
以上のように充放電制御することで、他車両の影響を考慮した形で充放電制御指令を生成することができる。すなわち、VT<PV(CC<0)なら同一区間を存在している他車両が力行しているため、電圧VTが予測架線電圧PVよりも低い。この時、自車両の蓄電装置から放電することで、架線からの電流を低減し自車両の電圧VTを予測架線電圧PV付近まで押し上げることで、1車両の時と同様に制御することが可能となる。また、自車両の蓄電装置の充電は、VT>PVの時に充電することで行う。VT>PVの時は、同一区間に存在している他車両が回生している場合である。この時に、車両の通常の走行に必要な電流だけでなく、車両の蓄電装置に充電するように電流を要求する。これにより、電圧VTが予測架線電圧PV付近まで落ちるが、車両の蓄電装置の充電が可能となる。これを繰り返せば、車両は常に1車両で走行している場合と同じ電圧変動で走行することができる。また、CC=0(VT=PV)なら自車両のみ同一変電区間に存在することになるため、1車両の時と同じように制御すればよい。 By performing charge / discharge control as described above, it is possible to generate a charge / discharge control command in consideration of the influence of other vehicles. That is, if VT <PV (CC <0), the other vehicle in the same section is powering, so the voltage VT is lower than the predicted overhead line voltage PV. At this time, by discharging from the power storage device of the host vehicle, the current from the overhead line is reduced, and the voltage VT of the host vehicle is pushed up to the vicinity of the predicted overhead line voltage PV, so that it can be controlled in the same manner as in the case of one vehicle. Become. The power storage device of the host vehicle is charged by charging when VT> PV. When VT> PV, the other vehicle existing in the same section is regenerating. At this time, not only the current required for normal traveling of the vehicle but also the current is requested to charge the power storage device of the vehicle. As a result, the voltage VT drops to the vicinity of the predicted overhead line voltage PV, but the power storage device of the vehicle can be charged. If this is repeated, the vehicle can always travel with the same voltage fluctuation as when traveling with one vehicle. Further, if CC = 0 (VT = PV), only the own vehicle exists in the same substation, and therefore, the control may be performed in the same manner as in the case of one vehicle.
なお、上記した実施例では電力蓄積手段を用いているが、例えば、エンジンのような電力発生手段を用いた場合でも本発明を適用することは可能である。その理由は、上記実施例における電力蓄積手段からの放電時はエンジン/発電機を用いて発電すれば良く、上記実施例における電力蓄積手段への充電時にはエンジンブレーキを利用することで、発生したエネルギーを消費することが可能であるためである。 In the above-described embodiment, the power storage unit is used. However, for example, the present invention can be applied even when a power generation unit such as an engine is used. The reason is that it is sufficient to generate power using the engine / generator when discharging from the power storage means in the above embodiment, and the energy generated by using the engine brake when charging the power storage means in the above embodiment. It is because it is possible to consume.
この実施例の構成について以下に説明する。なお実施例1および2と共通する構成については説明を省略する。 The configuration of this embodiment will be described below. Note that the description of the configuration common to the first and second embodiments is omitted.
本実施例においては、上記各実施例における充放電制御指令は、発電制御指令に置換わる。また、第1の閾値は発電するか否かを決定するための閾値であり、第3の閾値はエンジンブレーキを実施するか否かを決定するための閾値であり、第2の閾値は車両システムとして補償したい最低電圧である。 In the present embodiment, the charge / discharge control command in each of the above embodiments is replaced with a power generation control command. The first threshold value is a threshold value for determining whether to generate power, the third threshold value is a threshold value for determining whether to perform engine braking, and the second threshold value is a vehicle system. Is the lowest voltage you want to compensate.
送受給部の電圧が第3の閾値よりも大きい場合には、発電制御指令としてエンジンブレーキをかける指令が生成される。送受給部の電圧が第1の電圧閾値よりも小さい場合には、発電制御指令として発電動作を行う指令が生成される。また、送受給部の電圧が第1の電圧閾値より小さく、第2の電圧閾値よりも大きい場合は、図5または図6に示す通り、必要電力P(電力発電手段の最大発電電力BDmaxと前記駆動手段で必要な電力P0の小さい方)よりも小さい電力を発電するような発電制御指令が電力発電装置へ出力される。 When the voltage of the transmission / reception unit is larger than the third threshold value, a command for applying engine braking is generated as a power generation control command. When the voltage of the transmission / reception unit is smaller than the first voltage threshold, a command for performing a power generation operation is generated as a power generation control command. Further, when the voltage of the transmission / reception unit is smaller than the first voltage threshold and larger than the second voltage threshold, as shown in FIG. 5 or FIG. 6, the required power P (the maximum generated power BDmax of the power generation means and the A power generation control command is generated to the power generator so as to generate electric power smaller than the smaller electric power P0 required by the driving means.
また、電力発電装置には、充電量の概念が無いため、電圧閾値(第1〜第3の閾値)は一定の値となる。なお、電圧閾値は一定値である必要はなく、充電量以外の他のパラメータに応じて変動させても良い。 Moreover, since there is no concept of charge amount in an electric power generator, a voltage threshold value (1st-3rd threshold value) becomes a fixed value. Note that the voltage threshold need not be a constant value, and may be varied according to parameters other than the charge amount.
100,800 車両システム
101 外部の電力供給体
102 電力
103 送受給部
104 駆動手段
105 電力蓄積手段
106 駆動指令
107,801 統括制御手段
108 電圧
109 充電量情報
110,806 充放電制御指令
201 電圧閾値設定手段
202,903 充放電指令決定手段
203 第1の電圧閾値
204 第2の電圧閾値
205 第3の電圧閾値
802 車両位置
803 車両位置計測手段
804 車両速度
805 車両速度計測手段
901 供給予測変電所位置入手手段
902 架線電圧予測手段
904 データベース
905,906 変電所位置
907 架線/レール抵抗
908 予測架線電圧
909 駆動指令生成部
100, 800 Vehicle system 101 External
Claims (6)
前記車両は前記電力供給手段と電力を送受給する電力送受給部と、
電力を蓄積する電力蓄積手段と、
前記電力送受給部および前記電力蓄積手段からの電力により車両を駆動可能な駆動手段と、
前記電力送受給部の電圧に基づき、前記電力蓄積手段へ充放電制御指令を与える統括制御手段を有し、
前記統括制御手段は、前記電力送受給部の電圧と前記電力蓄積手段の充電量情報を基に、前記電力蓄積手段に対する前記充放電制御指令を決定する充放電指令決定手段を備え、
前記充放電指令決定手段は、前記電力蓄積手段から電力供給を実施するか否かを判断するための第1の関数を有し、前記第1の関数は、前記電力蓄積手段の充電量の増加に対応して増加し、前記電力蓄積手段の充電量の減少に対応して減少するものであり、
前記電力送受給部の電圧が前記第1の関数から得られる電圧値よりも小さい場合に、前記充放電制御指令として前記電力蓄積手段に放電を行わせる指令を生成すること
を特徴とする車両制御システム。 In a vehicle control system for a vehicle that transmits and receives power from an external power supply means,
The vehicle has an electric power transmission / reception unit for transmitting / receiving electric power to / from the electric power supply means,
Power storage means for storing power;
Drive means capable of driving a vehicle with electric power from the power transmission / reception unit and the power storage means;
Based on a voltage of the power transmission receiving unit, it has a general control means for providing a charge and discharge control command to said power storage means,
The overall control unit includes a charge / discharge command determination unit that determines the charge / discharge control command for the power storage unit based on the voltage of the power transmission / reception unit and the charge amount information of the power storage unit,
The charge / discharge command determination unit has a first function for determining whether or not to supply power from the power storage unit, and the first function increases an amount of charge of the power storage unit. In response to a decrease in the amount of charge of the power storage means,
When the voltage of the power transmission / reception unit is smaller than the voltage value obtained from the first function, a command for causing the power storage means to discharge is generated as the charge / discharge control command. system.
前記充放電指令決定手段は、前記車両が走行時間を遵守するために用いる電力を判断するための第2の関数を有し、前記第2の関数は、前記電力蓄積手段の充電量の増加に対応して増加し、前記電力蓄積手段の充電量の減少に対応して減少するものであり、
前記電力送受給部の電圧が前記第2の関数から得られる電圧値よりも大きく、前記第1の関数から得られる電圧値よりも小さい場合に、前記充放電制御指令として、前記電力蓄積手段の最大放電電力および前記駆動手段での必要電力よりも小さい電力値の放電指令を生成することを特徴とする車両制御システム。 The vehicle control system according to claim 1,
The charge / discharge command determination means has a second function for determining the electric power used by the vehicle to comply with the travel time, and the second function is for increasing the charge amount of the power storage means. Correspondingly increases, decreases corresponding to a decrease in the amount of charge of the power storage means,
When the voltage of the power transmission / reception unit is larger than the voltage value obtained from the second function and smaller than the voltage value obtained from the first function, as the charge / discharge control command, the power storage means A vehicle control system that generates a discharge command having a power value smaller than a maximum discharge power and a power required by the driving means .
前記充放電指令決定手段は、前記電力蓄電手段に対して充電するか否かを判断するための第3の関数を有し、前記第3の関数は、前記電力蓄積手段の充電量の増加に対応して増加し、前記電力蓄積手段の充電量の減少に対応して減少するものであり、
前記電力送受給部の電圧が前記第3の関数から得られる電圧値よりも大きい場合に、前記充放電制御指令として前記電力蓄積手段に充電を行わせる指令を生成することを特徴とする車両制御システム。 In the vehicle control system according to claim 1 or 2,
The charge / discharge command determination means has a third function for determining whether or not to charge the power storage means, and the third function is for increasing the charge amount of the power storage means. correspondingly increased, which correspondingly reduced reduction of the amount of charge of the power storage means,
Vehicle, characterized in that the voltage of the power transmission receiving portion when not larger than a voltage value obtained from the third function, to generate a command to perform charging to the power storage unit as the charge and discharge control command Control system.
前記車両は前記電力供給手段と電力を送受給する電力送受給部と、
電力を蓄積する電力蓄積手段と、
前記電力送受給部および前記電力蓄積手段からの電力により車両を駆動可能な駆動手段と、
前記電力送受給部の電圧に基づき、前記電力蓄積手段へ充放電制御指令を与える統括制御手段を有し、
前記統括制御手段は、
車両位置を計測する車両位置計測手段と、
車両速度を計測する車両速度計測手段と、
変電所の位置が登録されたデータベースと、
前記車両位置および前記データベースから得られる変電所の位置に基づいて、先頭方向で最も近い変電所位置と後尾方向で最も近い変電所位置と、前記2つの変電所間の架線およびレール抵抗と、を求める供給予測変電所位置入手手段と、
前記駆動手段へ送信される駆動指令、前記車両速度、前記車両位置、前記2つの変電所位置、および前記2つの変電所間の架線およびレール抵抗から予測架線電圧を求める架線電圧予測手段と、
前記予測架線電圧と、前記電力送受給部の電圧と、前記駆動指令及び前記車両速度から求まる電力と、前記予測架線電圧と前記電力送受給部の電圧との大小に基づいて前記充放電制御指令を決定する充放電指令決定手段と、により構成すること
を特徴とする車両制御システム。 In a vehicle control system for a vehicle that transmits and receives power from an external power supply means,
The vehicle has an electric power transmission / reception unit for transmitting / receiving electric power to / from the electric power supply means,
Power storage means for storing power;
Drive means capable of driving a vehicle with electric power from the power transmission / reception unit and the power storage means;
Based on the voltage of the power transmission / reception unit;
The overall control means includes
Vehicle position measuring means for measuring the vehicle position;
Vehicle speed measuring means for measuring the vehicle speed;
A database of registered substation locations;
Based on the position of the substation obtained from the vehicle position and the database, the substation position closest in the head direction and the substation position closest in the tail direction, and the overhead line and rail resistance between the two substations, The required supply substation location acquisition means,
Overhead wire voltage prediction means for obtaining a predicted overhead voltage from a drive command transmitted to the drive means, the vehicle speed, the vehicle position, the two substation positions, and an overhead wire and rail resistance between the two substations;
The charge / discharge control command based on the predicted overhead line voltage, the voltage of the power transmission / reception unit, the power obtained from the drive command and the vehicle speed, and the magnitude of the predicted overhead line voltage and the voltage of the power transmission / reception unit. And a charge / discharge command determination means for determining the vehicle control system.
前記充放電指令決定手段は、
前記予測架線電圧の方が前記電力送受給部の電圧よりも大きい場合、放電制御指令を出力し、
前記予測架線電圧の方が前記電力送受給部の電圧よりも小さい場合、充電制御指令を出力すること
を特徴とする車両制御システム。 The vehicle control system according to claim 4, wherein
The charge / discharge command determination means includes
If the predicted overhead line voltage is greater than the voltage of the power transmission / reception unit, a discharge control command is output,
A vehicle control system that outputs a charge control command when the predicted overhead wire voltage is smaller than the voltage of the power transmission / reception unit .
前記車両は、予め定められた軌道上を走行する鉄道車両であり、
前記外部の電力供給手段は、変電所であり、
前記電力送受給部は、前記変電所からの電力を電力線を介して授受する集電装置であり、
前記駆動手段は、車両駆動用の電動機および当該電動機を制御する電力変換器であること
を特徴とする車両制御システム。 In the vehicle control system according to claim 1 or 4,
The vehicle is a railway vehicle that travels on a predetermined track,
The external power supply means is a substation;
The power transmission / reception unit is a current collector that transmits and receives power from the substation via a power line,
The vehicle control system , wherein the drive means is a motor for driving a vehicle and a power converter for controlling the motor .
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