KR101476558B1

KR101476558B1 - 디젤 하이브리드 차량 시스템

Info

Publication number: KR101476558B1
Application number: KR1020137001838A
Authority: KR
Inventors: 게이타 하타나카
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2010-06-24
Filing date: 2010-06-24
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2030-06-24
Also published as: KR20130045337A; CN102947158A; BR112012031636A2; JP4846875B1; EP2586673A1; US20130049365A1; JPWO2011161794A1; EP2586673A4; EP2586673B1; US8884451B2; WO2011161794A1

Abstract

별도로 모의음 발생 장치를 마련할 필요가 없고, 차량의 소형 경량화 및 저비용화를 도모하는 것을 가능하게 하는 디젤 하이브리드 차량 시스템을 얻는 것이다. 차량의 주행 중 뿐만 아니라, 차량의 기동시 및 브레이크 제어시에 있어서 디젤 엔진(1)을 정지시킨 경우나, 타행시에 있어서 디젤 엔진(1)의 출력을 저하시킨 경우에도, 라디에이터(7)의 프로펠러 팬(8)을 강제적으로 구동하여 프로펠러 팬(8)에 의한 풍음을 발생시키도록 했다.

Description

디젤 하이브리드 차량 시스템{DIESEL HYBRID VEHICLE SYSTEM}

본 발명은 디젤 하이브리드 차량 시스템에 관한 것이다.

종래의 디젤 하이브리드 차량 시스템에서는, 배기가스 저감을 위해, 차량의 기동시(정지중의 재기동시를 포함함) 또는 브레이크 제어시에는, 디젤 엔진을 정지하여 축전지로부터 공급되는 전력에 의해 주행하는 제어가 행해진다. 또, 디젤 하이브리드 시스템을 철도 차량용으로서 이용하는 경우, 차량의 타행시에 있어서도, 디젤 엔진을 정지하던지, 출력을 저하시킬지에 대한 제어를 한다.

디젤 엔진을 정지 혹은 출력을 저하시킨 경우, 차량의 발생하는 소음이 작아지기 때문에, 차량의 주위에 대해 차량의 존재를 인지시키는 음(音)(차량 인지음)의 크기가 저하된다. 이 차량 인지음의 크기의 저하를 보충하기 위해, 종래의 디젤 하이브리드 차량 시스템에서는, 주행음을 모의(模擬)한 모의음을 발생시키는 모의음 발생 장치를 차량에 탑재하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1).

[특허 문헌 1] 일본국 특개평 7－182587호 공보

상술한 바와 같이, 종래의 디젤 하이브리드 차량 시스템에서는, 차량 인지음의 증대책으로서 별도로 모의음 발생 장치를 마련할 필요가 있어, 비용이나 장치 사이즈·질량의 증가를 초래하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로, 모의음 발생 장치를 별도로 마련할 필요가 없는 디젤 하이브리드 차량 시스템을 얻는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 디젤 하이브리드 차량 시스템은, 디젤 엔진과, 상기 디젤 엔진의 압축 공기 또는 냉각수를 냉각하는 라디에이터와, 차량을 구동하는 모터와, 상기 디젤 엔진에 의해 구동되는 발전기와, 직류 전력을 충방전(充放電)하는 전력 저장 장치와, 상기 발전기가 발전한 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 출력하는 컨버터와, 상기 전력 저장 장치가 방전한 직류 전력 혹은 상기 컨버터가 출력한 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 상기 모터를 구동하는 제1 인버터와, 상기 전력 저장 장치가 방전한 직류 전력 혹은 상기 컨버터가 출력한 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 상기 라디에이터의 프로펠러 팬을 구동하는 제2 인버터를 구비하고, 상기 제2 인버터는 차량의 주행 중, 또는 정차 중에 있어서 상기 디젤 엔진을 정지, 혹은 출력을 저하시킨 경우에도, 상기 프로펠러 팬을 구동하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 모의음 발생 장치를 별도로 마련할 필요가 없는 디젤 하이브리드 차량 시스템을 얻을 수 있어, 저비용, 소형·경량화라는 효과를 달성한다.

도 1은 실시 형태 1에 관한 디젤 하이브리드 차량 시스템의 1 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2는 차량의 기동에서부터 정지까지의 시간 축에 대한 차량의 속도, 축전지 전류, 디젤 엔진의 출력의 변화의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 실시 형태 4에 관한 디젤 하이브리드 차량 시스템의 1 구성예를 나타내는 도면이다.

이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 관한 디젤 하이브리드 차량 시스템에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

실시 형태 1.

도 1은 실시 형태 1에 관한 디젤 하이브리드 차량 시스템의 1 구성예를 나타내는 도면이다. 도 1에 있어서, 실시 형태 1에 관한 디젤 하이브리드 차량 시스템은 철도 차량용의 디젤 하이브리드 시스템으로, 디젤 엔진(1)과, 디젤 엔진(1)의 압축 공기 또는 냉각수 중 한쪽 혹은 양쪽 모두를 냉각하는 라디에이터(7)와, 라디에이터(7)에 바람을 흡입시키는 프로펠러 팬(8)과, 프로펠러 팬(8)을 구동하는 프로펠러 팬 구동 모터(9)와, 차량을 구동하는 모터(5)와, 디젤 엔진(1)에 의해 구동되는 발전기(2)와, 직류 전력을 충방전하는 축전지(전력 저장 장치)(6)와, 발전기(2)가 발전한 교류 전력을 직류 전력으로 변환하고, 축전지(6)가 방전한 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 컨버터(3)와, 컨버터(3) 또는 축전지(6)로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 모터(5)에 공급하는 인버터(4)와, 컨버터(3) 또는 축전지(6)로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 프로펠러 팬 구동 모터(9)에 공급하는 프로펠러 팬 구동 모터용 인버터(10)와, 인버터(4)를 제어하는 인버터 제어 장치(12)와, 컨버터(3)를 제어하는 컨버터 제어 장치(13)와, 디젤 엔진(1)을 제어하는 엔진 제어 장치(14)와, 프로펠러 팬 구동 모터(9)를 제어하는 프로펠러 팬 구동 모터용 인버터 제어 장치(15)와, 운전대로부터의 지령 에 의해, 인버터 제어 장치(12), 컨버터 제어 장치(13), 엔진 제어 장치(14), 및 프로펠러 팬 구동 모터용 인버터 제어 장치(15)에 대해서 각종 지령을 출력하는 시스템 제어 장치(11)과를 구비하고 있다.

또한, 이하의 설명을 명확하고 간결하게 행하기 위해, 「인버터(4)」를 「 제1 인버터(4)」, 「인버터 제어 장치(12)」를 「제1 인버터 제어 장치(12)」, 「프로펠러 팬 구동 모터용 인버터(10)」을 「제2 인버터(10)」, 「프로펠러 팬 구동 모터용 인버터 제어 장치(15)」를 「제2 인버터 제어 장치(15)」로서 표기한다.

다음으로, 디젤 하이브리드 차량 시스템의 기본적인 동작예에 대해서, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 차량의 기동에서부터 정지까지의 시간 축에 대한 차량의 속도, 축전지 전류, 디젤 엔진의 출력의 변화의 일례를 나타내는 도면이다.

시스템 제어 장치(11)는 운전대로부터 역행(力行) 지령이 입력되면, 제1 인버터 제어 장치(12)에 모터 구동 지령을 출력한다. 제1 인버터 제어 장치(12)는 제1 인버터(4)를 동작시켜, 모터(5)에 공급되는 교류 전력의 전압 진폭 및 주파수를 제어한다. 제1 인버터(4)는 축전지(6)로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 모터(5)에 공급한다. 모터(5)가 구동됨으로써, 차량이 기동(起動)하여 역행을 개시한다(도 2 (a)). 또한, 이 기동시에는, 디젤 엔진(1)의 출력은 정지해 있다(도 2 (c)).

차량의 속도가 일정 속도(예를 들어, 시속 20km)에 이르면(도 2 (a)), 시스템 제어 장치(11)는 컨버터 제어 장치(13)에 발전기 구동 지령을 출력하고, 제2 인버터 제어 장치(15)에 프로펠러 팬 구동 지령을 출력하며, 엔진 제어 장치(14)에 엔진 시동 지령을 출력한다. 컨버터 제어 장치(13)는 컨버터(3)를 인버터로서 동작시켜서, 발전기(2)에 공급하는 교류 전력의 전압 진폭 및 주파수를 제어한다. 컨버터(3)가 인버터로서 동작하여, 축전지(6)로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환해 발전기(2)에 공급함으로써, 발전기(2)는 모터로서 동작하여, 엔진 제어 장치(14)는 디젤 엔진(1)을 시동시킨다.

한편, 제2 인버터 제어 장치(15)는 프로펠러 팬 구동 모터(9)에 공급되는 교류 전력의 전압 진폭 및 주파수를 제어하고, 제2 인버터(10)를 동작시킨다. 제2 인버터(10)는 축전지(6)로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 프로펠러 팬 구동 모터(9)에 공급한다. 프로펠러 팬 구동 모터(9)가 동작하면, 프로펠러 팬(8)이 회전해 라디에이터(7)에 바람이 흡입되고, 디젤 엔진(1)의 압축 공기 또는 냉각수가 냉각된다. 또한, 라디에이터(7)로서는, 디젤 엔진(1)의 압축 공기 또는 냉각수 중 한쪽 혹은 양쪽 모두를 냉각하는 형태가 있지만, 어느 형태여도 좋다.

디젤 엔진(1)이 시동하면, 발전기(2)는 본래의 발전기로서의 동작으로 절환한다. 디젤 엔진(1)이 시동하여, 발전기(2)가 발전한 교류 전력이 차량이 역행하는데 필요한 출력으로 되면, 발전기(2)가 생성하는 교류 전력은 컨버터(3)에서 직류 전력으로 변환되어, 제1 인버터(4) 및 제2 인버터(10)에 공급된다. 이때, 축전지(6)로부터 방전되고 있던 직류 전력은 감소해 가고, 축전지 전류는 흐르지 않게 된다(도 2 (b)).

차량의 속도가 소정의 속도에 도달하면, 운전대로부터 시스템 제어 장치(11)에 출력하고 있던 역행 지령이 OFF 된다. 시스템 제어 장치(11)는 제1 인버터 제어 장치(12)에 역행 정지의 지령을 출력하고, 제1 인버터 제어 장치(12)는 제1 인버터(4)를 정지시킨다. 이때, 차량은 타행(惰行) 상태로 된다.

타행시에는, 차량의 공조 장치나 조명 등으로 소비하는 전력은, 보조 전원 장치(도시하지 않음)로부터 공급된다. 또한, 보조 전원 장치에는, 발전기(2)가 발전한 교류 전력이 컨버터(3)에 의해 직류 전력으로 변환되어 공급된다. 이 때문에, 축전지(6)로부터의 직류 전력의 공급은 행해지지 않고, 축전지 전류는 흐르지 않는다(도 2 (b)).

그 후, 운전대로부터 시스템 제어 장치(11)에 브레이크 지령이 입력되면, 시스템 제어 장치(11)는 엔진 제어 장치(14), 컨버터 제어 장치(13), 및 제2 인버터 제어 장치(15)에 정지 지령을 출력함과 아울러, 제1 인버터 제어 장치(12)에 회생(回生) 지령을 출력한다. 엔진 제어 장치(14)는 디젤 엔진(1)을 정지시키고, 컨버터 제어 장치(13)는 컨버터(3)를 정지시키며, 제2 인버터 제어 장치(15)는 프로펠러 팬 구동 모터(9)를 정지시킨다. 제1 인버터 제어 장치(12)가 제1 인버터를 컨버터로서 동작시킴으로써, 모터(5)는 발전기로서 동작하고, 제1 인버터(4)는 모터(5)로부터 회생된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 컨버터로서 동작하여, 축전지(6)를 충전한다. 즉, 축전지(6)에는 충전 전류(부(負)의 축전지 전류)가 흐른다(도 2 (b)).

상술한 바와 같이, 차량의 기동시 혹은 브레이크 제어시에 있어서는, 디젤 엔진(1)은 정지해 있다. 이 때문에, 차량이 실제로는 주행하고 있음에도 불구하고, 차량이 내는 소음은 작다. 또, 타행시에 있어서도, 디젤 엔진(1)의 출력은 역행시에 비해 작기 때문에, 디젤 엔진(1)이 생성하는 구동음 등도 역행시에 비해 작아져 있다. 이 때문에, 실시 형태 1에 관한 디젤 하이브리드 차량 시스템에서는, 이하의 제어를 행한다.

우선, 차량의 기동시에 있어서, 디젤 엔진(1)은 정지해 있지만, 시스템 제어 장치(11)는 운전대로부터 역행 지령이 입력된 시점에서, 제2 인버터 제어 장치(15)에 프로펠러 팬 구동 지령을 출력하여 프로펠러 팬 구동 모터(9)를 강제적으로 구동한다. 프로펠러 팬(8)을 회전시킴으로써, 프로펠러 팬(8)에 의한 풍음(風音)을 발생시킬 수 있지만, 이 풍음은 디젤 하이브리드 차량으로부터 발생된 다른 음과 함께, 차량 인지음으로서 차량 주위의 사람에게 들린다. 이 때문에, 프로펠러 팬 구동 모터(9)를 강제적으로 구동하여 프로펠러 팬(8)에 의한 풍음을 발생시킴으로써, 차량 인지음을 증대시키는 것이 가능해진다.

또, 차량의 브레이크 제어시에 있어도, 차량의 기동시와 마찬가지로, 디젤 엔진(1)은 정지해 있지만, 프로펠러 팬 구동 모터(9)를 강제적으로 구동하여 프로펠러 팬(8)을 회전시키는 제어를 행한다. 이 제어에 의해, 비록 디젤 엔진(1)이 정지해 있었다고 해도, 프로펠러 팬(8)에 의한 풍음을 발생시킬 수 있어 차량 인지음을 증대시키는 것이 가능해진다.

또한, 차량의 타행시에는, 디젤 엔진(1)은 정지해 있지 않기는 하지만, 디젤 엔진(1)의 출력은 작아져 있어 프로펠러 팬(8)에 의한 풍음은 소망하는 값보다도 작아져 있는 것이 상정된다. 따라서 차량의 타행시에 있어서도, 프로펠러 팬 구동 모터(9)를 강제적으로 구동하여 프로펠러 팬(8)을 회전시키는 제어를 행하는 것이 바람직하다. 이 제어에 의해, 디젤 엔진(1)이 발생시키는 구동음 뿐만 아니라, 프로펠러 팬(8)에 의한 풍음을 발생시킬 수 있어, 차량 인지음을 증대시키는 것이 가능해진다.

이와 같이, 실시 형태 1의 디젤 하이브리드 차량 시스템에 의하면, 차량의 주행 중 뿐만 아니라, 차량의 기동시 및 브레이크 제어시에 있어서 디젤 엔진을 정지시킨 경우나, 타행시에 있어서 디젤 엔진의 출력을 저하시킨 경우에, 라디에이터의 프로펠러 팬을 강제적으로 구동하여 프로펠러 팬에 의한 풍음을 발생시키는 것으로 했으므로, 모의음 발생 장치를 별도로 마련할 필요가 없고, 디젤 하이브리드 차량 시스템 및 차량의 소형 경량화 및 저비용화를 도모할 수 있다.

또한, 인버터를 구성하는 스위칭 소자의 온／오프의 타이밍은, 일반적으로 캐리어 신호라고 불리는 삼각파 파형의 신호에 의해서 제어된다. 이 캐리어 신호의 주파수는 캐리어 주파수라고 불리는데, 이 캐리어 주파수가 가청 주파수 대역 내에 들어가 있으면, 프로펠러 팬이 발생시키는 풍음에 더하여, 프로펠러 팬 구동 모터가 발생하는 전자음(電磁音)이 더해진다고 하는 효과가 얻어진다.

또, 모터로부터 발생하는 전자음은 캐리어 주파수가 낮아질수록 커지고, 캐리어 주파수가 높아질수록 작아지는 것으로 알려져 있다. 이 때문에, 프로펠러 팬 구동 모터가 발생하는 전자음에 의한 차량 인지음 증대 효과를 얻기 위해서는, 캐리어 주파수를 10kHz이하로 하는 것이 바람직하다.

또, 가청 주파수대역에서도, 일반적으로 8kHz이상의 고주파음은 고령자에게는 들리기 어려운 것으로 알려져 있다. 또한, 100Hz이하의 저주파음은 고령자에게는 한정하지 않고, 압박감을 느끼는 불쾌음이 되는 것으로 알려져 있다. 이 때문에, 캐리어 주파수의 범위를, 예를 들면 200Hz ~ 8kHz로 제한하도록 하면, 고령자를 포함한 모든 연령대의 사람들에 대해, 보다 바람직한 크기의 차량 인지음으로 하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 철도 차량에 적용되는 디젤 하이브리드 차량 시스템을 일례로서 설명했지만, 그 외의 엔진과 전력 저장 장치(리튬 이온 전지, 니켈 수소 전지, 전기 이중층 캐패시터, 리튬 이온 캐패시터, 플라이 휠(flywheel)등)를 탑재한 하이브리드 이동체(자동차, 자동 2륜 등)에 적용하는 것도 가능하고, 하이브리드 건설 기계(덤프 트럭, 불도저(bulldozer), 셔블 카(shovel car) 등)나, 선박의 분야에도 이용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

여기서, 예를 들면 자동차용의 디젤 하이브리드 시스템의 경우, 차량의 주행시라도 신호 대기 등의 일시 정지중에 있어서, 디젤 엔진을 정지할 수 있는 기능을 가지고 있는 것도 적지 않다. 이와 같은 일시 정지중에 있어서도, 프로펠러 팬 구동 모터(9)를 강제적으로 구동하여 프로펠러 팬(8)을 회전시키는 제어를 행하도록 하면, 프로펠러 팬(8)에 의한 풍음을 상시 발생시킬 수 있어, 차량 인지음의 증대 제어를 간단하게 실행할 수 있다고 하는 효과가 얻어진다.

실시 형태 2.

실시 형태 1에서는, 기동시 및 브레이크 제어시에 있어서 디젤 엔진(1)을 정지시킨 경우, 타행시에 있어서 디젤 엔진(1)의 출력을 저하시킨 경우, 및 주행시에 있어서 일시 정지한 경우에, 라디에이터(7)의 프로펠러 팬(8)을 강제적으로 구동하여 프로펠러 팬(8)에 의한 풍음을 발생시키는 예에 대해서 설명했지만, 실시 형태 2에서는, 이러한 경우에, 발전기(2)를 모터로서 구동함으로써 전자음을 발생시키는 예에 대해서 설명한다. 또한, 실시 형태 2에 관한 디젤 하이브리드 차량 시스템의 구성은, 실시 형태 1에 제시된 구성과 동일하고, 그 상세한 설명은 생략한다.

실시 형태 2에 관한 디젤 하이브리드 차량 시스템에서는, 차량의 기동시에 있어서, 시스템 제어 장치(11)는 운전대로부터 역행 지령이 입력된 시점에서, 컨버터 제어 장치(13)에 발전기 구동 지령을 출력함으로써, 발전기(2)를 모터로서 구동한다. 또한, 이때 디젤 엔진(1)은 정지해 있다.

여기서, 인버터와 마찬가지로 컨버터를 구성하는 스위칭 소자의 온／오프의 타이밍은, 캐리어 신호로 불리는 삼각파 파형의 신호에 의해서 제어된다. 즉, 이 캐리어 주파수가 가청 주파수 대역 내에 들어가 있으면, 발전기(2)가 발생시키는 전자음에 의해, 차량 인지음을 증대시키는 것이 가능해진다.

또, 차량의 브레이크 제어시에 있어서도, 차량의 기동시와 마찬가지로, 디젤 엔진(1)은 정지해 있지만, 발전기(2)를 정지시키는 일 없이, 기동시와 마찬가지로, 발전기(2)를 모터로서 구동하는 제어를 행한다. 이 제어에 의해, 발전기(2)에 의한 전자음을 발생시킬 수 있어, 차량 인지음을 증대시키는 것이 가능해진다.

한편, 실시 형태에 관한 디젤 하이브리드 차량 시스템에서는, 차량의 타행시에 있어서는, 디젤 엔진(1)의 출력을 내리고 있기(발전하고 있음) 때문에, 발전기(2)를 모터로서 구동하는 일은 없다. 또한, 타행시에 디젤 엔진(1)을 정지하는 구성인 경우에는, 기동시 및 브레이크 제어시와 마찬가지로, 발전기(2)를 모터로서 구동하는 제어를 행하는 것이 바람직하다. 이 제어에 의해, 발전기(2)에 의한 전자음을 발생시킬 수 있어, 차량 인지음을 증대시키는 것이 가능해진다.

이와 같이, 실시 형태 2의 디젤 하이브리드 차량 시스템에 의하면, 차량의 주행 중 뿐만 아니라, 차량의 기동시 및 브레이크 제어시에 있어서 디젤 엔진을 정지시킨 경우나, 타행시에 있어서 디젤 엔진을 정지시킨 경우에, 발전기를 모터로서 구동하는 제어를 행하여 발전기에 의한 전자음을 발생시키는 것으로 했으므로 모의음 발생 장치를 별도로 마련할 필요가 없고, 디젤 하이브리드 차량 시스템 및 차량의 소형 경량화 및 저비용화를 도모할 수 있다.

또한, 인버터의 경우와 마찬가지로, 컨버터의 캐리어 주파수를 10kHz이하로 하는 것이 바람직하다.

또, 인버터의 경우와 마찬가지로, 컨버터의 캐리어 주파수의 범위를, 예를 들면 200Hz ~ 8kHz로 제한하도록 하면, 고령자를 포함한 모든 연령대의 사람들에 대해, 보다 바람직한 크기의 차량 인지음으로 하는 것이 가능해진다.

실시 형태 3.

실시 형태 1에서는, 기동시 및 브레이크 제어시에 있어서 디젤 엔진(1)을 정지시킨 경우, 타행시에 있어서 디젤 엔진(1)의 출력을 저하시킨 경우, 및 주행시에 있어서 일시 정지한 경우에, 라디에이터(7)의 프로펠러 팬(8)을 강제적으로 구동하여 프로펠러 팬(8)에 의한 풍음을 발생시키는 예에 대해서 설명하고, 실시 형태 2에서는, 마찬가지 경우에, 발전기(2)를 모터로서 구동함으로써 전자음을 발생시키는 예에 대해서 설명했지만, 실시 형태 3에서는, 이러한 양쪽을 병용하는 경우의 일례에 대해서 설명한다. 또한, 실시 형태 3에 관한 디젤 하이브리드 차량 시스템의 구성은, 실시 형태 1, 2에서 제시된 구성과 동일하고, 그 상세한 설명은 생략한다.

예를 들면, 실시 형태 1에 있어서 설명한 동작예에서는, 차량의 타행시에는, 축전지(6)로부터의 직류 전력 공급을 정지시켜서, 발전기(2)를 디젤 엔진(1)의 출력에 의해 구동하여 보조 전원 장치(도시하지 않음)에 전력을 공급하고 있다. 이 경우, 발전기(2)는 구동되어 회전하고 있으므로, 발전기(2)로부터 전자음이 발생하고 있다. 따라서 이때의 전자음이, 차량 인지음으로서 충분한 레벨을 가지고 있으면, 발전기(2)로부터의 전자음만을 차량 인지음으로 하는 실시 양태여도 상관없다. 또한, 발전기(2)로부터의 전자음의 레벨이, 차량 인지음으로서 충분한 레벨을 가지지 않으면, 라디에이터(7)의 프로펠러 팬(8)을 강제적으로 구동하여 프로펠러 팬(8)에 의한 풍음을 발생시키는 제어를 병용함으로써, 발전기(2)의 전자음에 프로펠러 팬(8)이 발생시키는 풍음이 더해져, 차량 인지음의 레벨을 높임과 아울러, 차량 인지음의 음색(音色)을 인지하기 쉬운 음으로 조정하는 것이 가능해진다.

또, 차량의 기동시 또는 브레이크 제어시에는, 프로펠러 팬(8)을 구동하는 것과, 발전기(2)를 모터로서 구동하는 것 중 양쪽의 제어를 행하는 자유도(自由度)가 있어, 어느 한쪽 혹은 양쪽의 제어를 행하여 차량 인지음의 레벨과 음색을 적정한 것으로 하는 것이 가능하다.

또한, 프로펠러 팬(8)에 의한 풍음 및 발전기(2)에 의한 전자음의 양쪽을 동시에 발생시키는 경우에는, 프로펠러 팬(8)을 구동하는 프로펠러 팬 구동 모터(9)의 회전수(즉, 제2 인버터(10)의 캐리어 주파수)와 발전기(2)의 회전수를 제어하고, 양쪽의 발생하는 음의 주파수를 다른 값으로 함으로써, 차량 인지음에 의한 인지 효과를 높이는 것을 기대할 수 있다.

이와 같이, 실시 형태 3에 관한 디젤 하이브리드 차량 시스템에 의하면, 프로펠러 팬에 의한 풍음을 발생시키는 제어와 발전기에 의한 전자음을 발생시키는 제어를 병용(倂用)하는 것으로 했으므로, 실시 형태 1, 2의 효과에 더하여, 보다 효과적인 차량 인지음을 발생할 수 있다고 하는 효과가 얻어진다.

또한, 실시 형태 1, 2의 경우와 마찬가지로, 제2 인버터의 캐리어 주파수 및 컨버터의 캐리어 주파수를 가청 주파수 대역 내(바람직하게는 10kHz이하, 보다 바람직하게는 200Hz ~ 8kHz의 범위 내)로 함으로써, 보다 바람직한 크기의 차량 인지음의 발생이 가능하게 된다고 하는 효과가 얻어진다.

실시 형태 4.

실시 형태 1 ~ 3에서는, 기동시, 브레이크 제어시, 타행시 등에 있어서, 항상 차량 인지음을 발생시키는 예에 대해서 설명했지만, 실시 형태 4에서는, 필요할 때에만 차량 인지음을 발생하는 예에 대해서 설명하는 것이다.

도 3은 실시 형태 4에 관한 디젤 하이브리드 차량 시스템의 1 구성예를 나타내는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 실시 형태 4에 관한 디젤 하이브리드 차량 시스템은, 실시 형태 1에 있어서 설명한 구성에 더하여, 운전대에 모의음 발생 지령 스위치(16)를 구비하고 있다. 또한, 실시 형태 1과 동일 또는 동등한 구성부에는 동일 부호를 부여하고, 그 상세한 설명은 생략한다.

예를 들면, 차량 주위에 사람이 없다는 것이 확실한 경우나, 차량 기지 내 등에서 차량의 존재가 명백한 경우에는, 차량 인지음을 발생시킬 필요는 없다. 이 때문에, 실시 형태 4에 관한 디젤 하이브리드 차량 시스템에서는, 차량 주위에 사람이 없다는 것이 확실한 경우나, 차량 기지 내 등에서 차량의 존재가 명백한 경우에는, 차량 인지음 발생 지령 스위치(16)를 오프로 한다. 이 조작에 의해, 시스템 제어 장치(11)는 각 제어 장치(12 ~ 15)에 대해서, 차량 인지음의 발생을 정지시키는 제어를 행한다.

이와 같이, 실시 형태 4에 관한 디젤 하이브리드 차량 시스템에 의하면, 차량 인지음의 발생을 지시하는 차량 인지음 발생 지령 스위치를 마련하고, 차량 인지음 발생 지령이 입력되고 있을 때에만, 차량 인지음을 발생시키는 제어를 행하는 것으로 했으므로, 차량의 주위에 사람이 없다는 것이 확실한 경우나, 차량 기지 내 등에서 차량의 존재가 명백한 경우 등, 차량 인지음을 발생시킬 필요가 없는 경우나 발생시켜선 안 되는 경우에는, 라디에이터의 프로펠러 팬을 구동하거나 발전기를 모터로서 구동하는 일이 없어지기 때문에, 쓸데없는 에너지 소비를 억제할 수 있다.

또, 이상의 실시 형태에 제시된 구성은, 본 발명의 구성의 일례이며, 다른 공지의 기술과 조합하는 것도 가능하고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 일부를 생략하는 등 변경하여 구성하는 것도 가능하다는 것은 말할 필요도 없다.

[산업상의 이용 가능성]

이상과 같이, 본 발명에 관한 디젤 하이브리드 차량 시스템은, 별도로 모의음 발생 장치를 마련할 필요가 없는 디젤 하이브리드 차량 시스템을 얻을 수 있는 발명으로서 유용하다.

1 디젤 엔진
2 발전기
3 컨버터
4 인버터(제1 인버터)
5 모터
6 축전지(전력 저장 장치)
7 라디에이터
8 프로펠러 팬
9 프로펠러 팬 구동 모터
10 프로펠러 팬 구동 모터용 인버터(제2 인버터)
11 시스템 제어장치
12 인버터 제어장치(제1 인버터 제어장치)
13 컨버터 제어장치
14 엔진 제어장치
15 프로펠러 팬 구동 모터용 인버터 제어장치(제2 인버터 제어장치)
16 차량 인지음 발생 지령 스위치

Claims

디젤 엔진과,
상기 디젤 엔진의 압축 공기 또는 냉각수를 냉각하는 라디에이터와,
상기 라디에이터에 송풍하는 프로펠러 팬과,
차량을 구동하는 모터와,
상기 디젤 엔진에 의해 구동되는 발전기와,
직류 전력을 충방전(充放電)하는 전력 저장 장치와,
상기 발전기가 발전한 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 출력하는 컨버터와,
상기 전력 저장 장치가 방전한 직류 전력 혹은 상기 컨버터가 출력한 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 상기 모터를 구동하는 제1 인버터와,
상기 전력 저장 장치가 방전한 직류 전력 혹은 상기 컨버터가 출력한 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 상기 프로펠러 팬을 구동하는 제2 인버터를 구비하고,
차량의 주행 중, 또는 정차 중에 있어서 상기 디젤 엔진을 정지시킨 경우에도, 상기 컨버터는 인버터로서 동작하여 상기 발전기를 모터로서 구동시켜 제1 전자음(電磁音)을 발생시키고, 상기 제2 인버터는 상기 프로펠러 팬을 구동하는 모터의 제2 전자음을 발생시키고, 상기 제1 전자음의 주파수와 상기 제2 전자음의 주파수가 다르도록, 상기 발전기의 회전수와 상기 제2 인버터의 캐리어 주파수를 제어하는 것을 특징으로 하는 디젤 하이브리드 차량 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 인버터의 캐리어 주파수는 10kHz이하로 설정된 것을 특징으로 하는 디젤 하이브리드 차량 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 제2 인버터의 캐리어 주파수는 200Hz ~ 8000Hz의 범위 내로 제한되어 있는 것을 특징으로 하는 디젤 하이브리드 차량 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 컨버터의 캐리어 주파수는 10kHz이하로 설정된 것을 특징으로 하는 디젤 하이브리드 차량 시스템.
청구항 4에 있어서,
상기 컨버터의 캐리어 주파수는 200Hz ~ 8000Hz의 범위 내로 제한되어 있는 것을 특징으로 하는 디젤 하이브리드 차량 시스템.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 항에 있어서,
철도 차량에 적용되고, 외부로부터의 지령 신호에 기초하여, 상기 프로펠러 팬을 구동할지 여부의 선택 및 상기 발전기를 모터로서 구동할지 여부의 선택 중 적어도 하나가 가능해지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 디젤 하이브리드 차량 시스템.
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