專利名稱：鐵道車輛的驅(qū)動控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鐵道車輛的驅(qū)動控制裝置，尤其涉及具有發(fā)電機(jī)構(gòu)和電力 蓄積機(jī)構(gòu)，并利用這兩個機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的電力驅(qū)動鐵道車輛的控制裝置。
背景技術(shù)：
運行條數(shù)少的地方的鐵路路線多為非電氣化路線， 一般用以柴油發(fā)動 機(jī)為動力的內(nèi)燃機(jī)車來輸送旅客。近年來，考慮了在由發(fā)動機(jī)驅(qū)動的發(fā)電 設(shè)備中，并用電力蓄電機(jī)構(gòu)，減少維護(hù)，還可以期待減少廢氣的效果的，
所謂混合(hybrid)鐵道車輛向非電氣化路線的應(yīng)用。
圖6是表示混合鐵道車輛的現(xiàn)有例的構(gòu)成圖。鐵道車輛201具備由 發(fā)動機(jī)驅(qū)動并產(chǎn)生交流電的發(fā)電機(jī)構(gòu)202;將該交流電轉(zhuǎn)換成直流電，進(jìn) 而為驅(qū)動與電動機(jī)直接相連的車輪206而再次將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的電 力轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)205;以及具有對電力轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)205的直流電進(jìn)行充電以及放 電的功能的電力蓄積機(jī)構(gòu)204。這些發(fā)電機(jī)構(gòu)202、電力轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)205、電 力蓄積機(jī)構(gòu)204在控制機(jī)構(gòu)203的作用下，進(jìn)行最合適的電力管理。例如， 在專利文獻(xiàn)1中公開了這種混合鐵道車輛。
在鐵道車輛中，配備了向空調(diào)裝置、車內(nèi)熒光燈、空氣壓縮機(jī)等供電 的車輛用輔助電源裝置(以下稱SIV (StaticInverter))。
該SIV同圖6所示的電力轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)205 —樣，是將直流電轉(zhuǎn)換成交流 電的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 一般是輸出交流440V或200V的60Hz，并且從鐵道車輛 從車輛基地駛出開始到營業(yè)運輸結(jié)束再次回到基地為止，連續(xù)地提供一定 的電力的裝置。
與此相對，在車輛驅(qū)動用的電力轉(zhuǎn)換器205中，存在當(dāng)車輛加速時提 供大功率、減速時再生大功率的差異，另一方面，由于車輛停車時電力轉(zhuǎn) 換機(jī)構(gòu)205不工作，所以存在發(fā)電機(jī)構(gòu)202停止的情況。
由于即使在這種情況下也必須向SIV持續(xù)提供電力，所以如果要由電 力蓄積機(jī)構(gòu)204驅(qū)動至SIV的話，則會產(chǎn)生在車輛再次啟動時不能實施最 合適的電力管理的不良情況。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2005—27447號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題是鑒于上述情況，提供一種不僅在驅(qū)動時，即使在停 車中，也可最合適地進(jìn)行電力蓄積機(jī)構(gòu)的電力管理的鐵道車輛的驅(qū)動控制 裝置。
對于上述課題，可以通過如下達(dá)成，在向車輛驅(qū)動的電動機(jī)供電的電 力變換機(jī)構(gòu)上設(shè)置第一電力蓄電機(jī)構(gòu)，在向車輛用輔助電源裝置供電的電 力機(jī)構(gòu)上設(shè)置第二電力蓄電機(jī)構(gòu)，所謂第一電力蓄電機(jī)構(gòu)和第二電力蓄電 機(jī)構(gòu)形成通過電力電平變換機(jī)構(gòu)連接的結(jié)構(gòu)，根據(jù)車輛的運行狀態(tài)，通過 電力電平變換機(jī)構(gòu)，由第一電力蓄電機(jī)構(gòu)和第二電力蓄電機(jī)構(gòu)實現(xiàn)電力的 互換。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，可以準(zhǔn)備出具有分別適于車輛驅(qū)動控制裝置和車輛用輔 ,助電源裝置的特性的電力蓄電機(jī)構(gòu)，可以實現(xiàn)最合適的電力管理。另外， 通過進(jìn)行電力的互換，可以實現(xiàn)從一方的電力蓄電機(jī)構(gòu)向另一方的電力蓄 電機(jī)構(gòu)的電力供給輔助，還具有實現(xiàn)車輛性能的提高的效果。


圖1是本發(fā)明的實施例的鐵道車輛的驅(qū)動控制裝置的說明圖2是本發(fā)明的實施例的各蓄電池的特性的說明圖3是本發(fā)明的實施例的車輛加速運行時的升壓斷路器的動作說明
圖4是本發(fā)明的實施例的車輛減速運行時的降壓斷路器的動作說明
圖5是本發(fā)明的實施例1的車輛停車時的降壓斷路器的動作說明圖； 圖6是現(xiàn)有例的混合鐵道車輛的結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖中
1一蓄電池A; 2 —發(fā)動機(jī)；3 —發(fā)電機(jī)；4一變流器；5 —逆變器；6 — 蓄電池B; 7 —車輛用輔助電源裝置；8 —升降壓斷路器；9一總控制裝置; ll一蓄電池A控制裝置；12 —發(fā)動機(jī)控制裝置；13 —變流器控制裝置；14 一逆變器控制裝置；15 —蓄電池B控制裝置；16—SIV控制裝置；18 —斷 路器控制裝置；21 —電動機(jī)；22—電動機(jī)；23 —負(fù)載；81 —升壓斷路器；
82—降壓斷路器；201 —鐵道車輛；202—發(fā)電機(jī)構(gòu)；203 —控制機(jī)構(gòu)；204 一電力蓄積機(jī)構(gòu)；205—電力轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)；206 —車輪
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。 [實施例1]
圖1是本發(fā)明的實施例1的鐵道車輛的驅(qū)動控制裝置的說明圖。在圖 l中，發(fā)動機(jī)2直接連接于發(fā)電機(jī)3，通過驅(qū)動發(fā)動機(jī)2發(fā)電機(jī)3產(chǎn)生交 流電。交流電被送到變流器4而轉(zhuǎn)換成直流電。變流器4的輸出Edl與蓄 電池A1和逆變器5連接，將直流電Edl再次轉(zhuǎn)換成交流電，以該交流電 驅(qū)動電動機(jī)21和電動機(jī)22。變流器4的輸出Edl與升降壓斷路器8的一 側(cè)連接，升降壓斷路器8的另一側(cè)Ed2與蓄電池B6和車輛用輔助電源裝 置7連接，將直流電Ed2轉(zhuǎn)換成交流電，向負(fù)載23供給該交流電。
發(fā)動機(jī)2依靠發(fā)動機(jī)控制裝置12的輸出42，變流器4依靠變流器控 制裝置13的輸出43，蓄電池Al依靠蓄電池A控制裝置11的輸出41, 逆變器5依靠逆變器控制裝置14的輸出44，關(guān)于車輛的驅(qū)動控制各自進(jìn) 行輸出功率的控制。
蓄電池B6依靠蓄電池B控制裝置15的輸出45，車輛用輔助電源裝 置7依靠SIV控制裝置16的輸出46，進(jìn)行向車輛內(nèi)的熒光燈、空調(diào)裝置 等負(fù)載提供定壓功率的控制。
上述發(fā)動機(jī)控制裝置12、變流器控制裝置13、蓄電池A控制裝置11、 逆變器控制裝置14、蓄電池B控制裝置15、 SIV控制裝置16依靠總控制 裝置9來實施Edl、 Ed2的恰當(dāng)?shù)碾娏芾怼?br> 圖2對本發(fā)明的實施例的各蓄電池的特性進(jìn)行了說明。
圖l的混合型鐵道車輛中，作為蓄電池的充放電特性，由于蓄電池A 在車輛加速時向逆變器5提供大電力，減速時從逆變器5供給再生電力， 所以如圖2所示，相對于蓄電量的蓄電池的輸入輸出必須具有左右對稱形 狀的特性。換言之，需要一種短時間內(nèi)進(jìn)行高輸出的類型的蓄電池。
相對于此，對于蓄電池B來說，由于車輛輔助電源裝置(SIV) 7向 負(fù)載23連續(xù)提供恒定電壓，所以如圖2所示，要求相對于蓄電量具有大 致一定的輸入輸出的特性。
若對蓄電池B使用蓄電池A，則在車輛停車時，從噪音、節(jié)能方面看， 在發(fā)動機(jī)停止時，放電快速進(jìn)行，在對車輛用輔助電源裝置(SIV) 7的 供電方面產(chǎn)生障礙。另一方面，若對蓄電池A使用蓄電池B，則無法提供 車輛驅(qū)動所需要的大功率，對車輛的運行帶來障礙。所以，選擇具有與鐵 道車輛的電力轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的用途對應(yīng)的特性的蓄電池非常重要。
圖3對本發(fā)明實施例的車輛加速運行時的升壓斷路器的動作進(jìn)行了說 明。升降壓斷路器8是如上述那樣采用了特性不同的蓄電池的、混合型鐵 道車輛中重要的構(gòu)成要素。在車輛加速時，如圖3所示，作為升壓斷路器 運行，由此可將來自蓄電池B6的電力152，通過升壓斷路器81提供給逆 變器5，輔助來自蓄電池A1的電力151。
圖4是本發(fā)明實施例的車輛的減速運行時的降壓斷路器的動作說明 圖。在車輛減速時的電力再生中，如圖4所示，除了對蓄電池A1進(jìn)行充 電的電力153以外，對應(yīng)于逆變器5的直流電壓的大小，通過作為降壓斷 路器82進(jìn)行運行，從而將電力154援助給車輛用輔助電源裝置(SIV) 7。
圖5是本發(fā)明的實施例1的車輛停車時的降壓斷路器的動作說明圖。
在圖5中，在車輛停車時，即使在發(fā)動機(jī)停止的情況下，作為降壓斷 路器82進(jìn)行運行，也可將蓄電池Al的電力161通過降壓斷路器82提供 給車輛用輔助電源裝置(SIV) 7，輔助來自蓄電池B6的電力162。
控制升降壓斷路器8的斷路器控制裝置18，如圖1所示，由于與總控 制裝置9連接，所以可以了解發(fā)動機(jī)2、變流器4、逆變器5、車輛用輔助 電源裝置7各自的運行狀態(tài)，了解蓄電池A1、蓄電池B6的充放電狀態(tài)， 從而可以進(jìn)行最合適的電力輔助。 、
如上所述，本實施例可以實現(xiàn)最合適的電力管理，還提高車輛的性能。
權(quán)利要求
1.一種鐵道車輛的驅(qū)動控制裝置，搭載有發(fā)電機(jī)構(gòu)，其靠發(fā)動機(jī)發(fā)電；直流電產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，其具有將該發(fā)電機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換成第一直流電的變流器機(jī)構(gòu)；第一交流電產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，其具有將所述第一直流電轉(zhuǎn)換成第一交流電的逆變器機(jī)構(gòu)；第一電力蓄積機(jī)構(gòu)，其具有將所述第一直流電進(jìn)行充電及放電的功能；第一控制機(jī)構(gòu)，其對所述發(fā)電機(jī)構(gòu)、直流電產(chǎn)生機(jī)構(gòu)、第一交流電產(chǎn)生機(jī)構(gòu)、和第一直流電力蓄積機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制；以及由所述第一交流電驅(qū)動的驅(qū)動用電動機(jī)，所述鐵道車輛的驅(qū)動控制裝置的特征在于，具有第二電力蓄積機(jī)構(gòu)，其具有將電力電平與所述第一直流電不同的第二直流電進(jìn)行充電以及放電的功能；第二交流電產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，其具有將該第二直流電轉(zhuǎn)換成第二交流電的逆變器機(jī)構(gòu)；在所述第一直流電和第二直流電之間的電力電平轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)；以及第二控制機(jī)構(gòu)，其控制該電力電平轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。
2. 如權(quán)利要求l所述的鐵道車輛的驅(qū)動控制裝置，其特征在于， 所述第一直流電和第二直流電之間的電力電平轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，對應(yīng)于該第一直流電和第二直流電的狀態(tài)，向所述第一交流電產(chǎn)生機(jī)構(gòu)提供該第二直 流電，或者向所述第二交流電產(chǎn)生機(jī)構(gòu)提供該第一直流電。
3. 如權(quán)利要求2所述的鐵道車輛的驅(qū)動控制裝置，其特征在于， 在鐵道車輛停車中，將所述第一直流電使用所述電力電平轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)進(jìn)行變換并提供向所述第二直流電。
4. 如權(quán)利要求2所述的鐵道車輛的驅(qū)動控制裝置，其特征在于， 在鐵道車輛驅(qū)動時，將所述第二直流電使用所述電力電平轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)進(jìn)行變換并提供向所述第一直流電。
全文摘要
提供一種鐵道車輛的驅(qū)動控制裝置，其在混合鐵道車輛中，準(zhǔn)備分別適于車輛驅(qū)動控制裝置和車輛用輔助電源裝置的特性的電力蓄積機(jī)構(gòu)，通過進(jìn)行這些電力蓄積機(jī)構(gòu)間的電力互換，從而可以實現(xiàn)最合適的電力管理和車輛性能的提高。為此，在向車輛驅(qū)動的電動機(jī)供電的電力轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)上設(shè)置第一電力蓄電機(jī)構(gòu)，在向車輛用輔助電源裝置供電的電力機(jī)構(gòu)上設(shè)置第二電力蓄電機(jī)構(gòu)，第一電力蓄電機(jī)構(gòu)和第二電力蓄電機(jī)構(gòu)由電力電平轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)連接，根據(jù)車輛的運行狀態(tài)，通過電力電平轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，由第一電力蓄電機(jī)構(gòu)和第二電力蓄電機(jī)構(gòu)進(jìn)行電力的互換。
文檔編號B60L11/02GK101186184SQ200710194009
公開日2008年5月28日 申請日期2007年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月24日
發(fā)明者豐田瑛一, 島田基巳, 照沼睦弘, 金子貴志 申請人:株式會社日立制作所