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JP2004282859A - Drive units for railway vehicles - Google Patents

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JP2004282859A
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Eiichi Toyoda
瑛一 豊田
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博 神孫子
Shinji Teraya
信次 寺屋
Taketo Fujii
威人 藤井
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Abstract

【課題】エンジンにより駆動される発電設備に電力蓄積設備を併用し、メンテナンスに要する人的パワー・コストを抑制すると共に、地球環境にやさしい鉄道車両の駆動装置を提供することにある。
【解決手段】エンジン１により駆動される発電機２が発生する交流電力を直流電力に変換するコンバータ装置３と、直流電力を交流電力に変換するインバータ装置４と、直流電力を充電および放電する機能を持つ蓄電装置８と、鉄道車両を駆動する電動機５を備え、コンバータ装置の発生する直流電力と、蓄電装置の発生する直流電力をインバータ装置に供給するに際し、制御装置１１に蓄電装置に蓄積する蓄電エネルギを車両速度に対する蓄電量管理基準パターンとして設定し、このパターンによる蓄電量と蓄電装置の実蓄電量との差分に応じてコンバータ装置の発生する直流電力を制御する。
【選択図】 図３An object of the present invention is to provide a railway vehicle driving device that is friendly to the global environment while suppressing the human power cost required for maintenance by using an electric power storage device together with a power generation device driven by an engine.
A converter device converts AC power generated by a generator driven by an engine into DC power, an inverter device converts DC power into AC power, and a function of charging and discharging DC power. A DC power generated by the converter device and a DC power generated by the power storage device are supplied to the inverter device and stored in the control device 11 in the power storage device. The stored energy is set as a stored amount management reference pattern for the vehicle speed, and the DC power generated by the converter device is controlled according to the difference between the stored amount and the actual stored amount of the power storage device according to this pattern.
[Selection diagram] FIG.

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両の駆動装置に係り、特に、発電手段と電力蓄積手段を設備し、この両手段の発生する電力を利用して鉄道車両を駆動する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道路線において運行本数の比較的少ない地方路線では、ディーゼルエンジンを動力源とした気動車による非電化方式による旅客輸送が主流である。これは、気動車による運行方式では架線・変電設備等が必要ないため、電化路線に比べて地上側のインフラストラクチュアを簡素に構成できるため、保線作業に要する人的パワー・コストを抑えることができるためである。従来の気動車の機器制御については、例えば「非特許文献１」に述べられている。
図１１に、一般的な従来の気動車の基本構成図を示す。エンジン１より出力された軸トルクは、液体変速機１５に入力され、車両速度に応じて最も効率の良いエンジン回転数で加速するようにギヤ比を選択して最適トルクを出力する。転換器１６は、車両の進行方向に応じてエンジンとは異なる回転方向とすることができ、前進および後進を可能とする。減速器６は、転換器１６の軸トルク出力を回転数を減速することにより増幅して出力し、輪軸７を駆動して気動車を加減速する。
【０００３】
【非特許文献１】
平成１３年 鉄道技術連合シンポジウム予稿集 ５８９頁 「気動車の力行制御に関する課題と対策」 滝 英将，村上 浩一，中村 英男 （財団法人 鉄道総合技術研究所）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の気動車では、保線作業に要する人的パワー・コストを抑えることができる一方で、車両側についてはエンジン・転換器など摺動部の多い機器を用いていることから、電車に比べると、メンテナンスに要する人的パワー・コストは増大する。また、従来の気動車では、省エネルギに有効な手段としてＶＶＶＦインバータ装置を用いた電車ではすでに一般的となっている電力回生ブレーキを用いることができないため、今後さらに厳しくなると考えられる環境対策におけるＣＯ２の排出量削減目標を達成できない可能性がある。
【０００５】
本発明の課題は、エンジンにより駆動される発電設備に電力蓄積設備を併用し、また、燃料電池設備に電力蓄積設備を併用し、メンテナンスに要する人的パワー・コストを抑制すると共に、地球環境にやさしい鉄道車両の駆動装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、エンジンにより駆動される発電手段が発生する交流電力を直流電力に変換するコンバータ手段を有する直流電力発生手段と、直流電力を交流電力に変換するインバータ手段と、直流電力を充電および放電する機能を持つ電力蓄積手段と、これらの各手段を制御する制御手段と、鉄道車両を駆動する電動機を備え、直流電力発生手段の発生する直流電力と、電力蓄積手段の発生する直流電力をインバータ手段に供給するに際し、制御手段に電力蓄積手段に蓄積する蓄電エネルギを車両速度に対する蓄電量管理基準パターンとして設定し、このパターンによる蓄電量と電力蓄積手段の実蓄電量との差分に応じて直流電力発生手段の発生する直流電力を制御する。
また、直流電力発生手段として、燃料電池と出力調整手段を有する直流電力発生手段を用いる。
ここで、車両速度の減速時には、電動機がブレーキトルクを出力するようにインバータ手段を回生動作させ、インバータ手段が出力する回生電力を電力蓄積手段に吸収する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明による鉄道車両の駆動装置の第１の実施形態の基本構成を示す。
エンジン１は、図示しない制御装置の指令に基づいた軸トルクを出力する。誘導発電機２は、エンジン１の軸トルクを入力としてこれを３相交流電力に変換して出力する。コンバータ装置３は、誘導発電機２から出力される３相交流電力を入力としてこれを直流電力に変換して出力する。ここで、コンバータ装置３は、図示しない制御装置からの電圧指令に基づいた直流電圧となるように電圧制御する。インバータ装置４は、コンバータ装置３から出力される直流電力を入力としてこれを３相交流電力に変換して出力する。誘導電動機５は、インバータ装置４が出力する３相交流電力を入力としてこれを軸トルクに変換して出力する。ここで、インバータ装置４は、誘導電動機５の出力トルクが図示しない制御装置の指令に基づいたトルクを出力するようにインバータ装置４の出力電圧および交流電流周波数を可変制御する。減速器６は、誘導電動機５の軸トルク出力を回転数の減速により増幅して出力し、輪軸７を駆動して電気車を加減速する。蓄電装置８は、コンバータ装置３とインバータ装置４間の直流部から直流電力を入力、あるいは、コンバータ装置３とインバータ装置４間の直流部に対して直流電力を出力するように接続する。
【０００８】
以下、この第１の実施形態の動作を説明する。
電気車を加速するときは、インバータ装置４の入力電力をコンバータ装置３が出力する直流電力と蓄電装置８が出力する直流電力で負担する。すなわち、誘導電動機５の軸トルク出力を得るために必要なインバータ装置４の入力電力をコンバータ装置３が出力する直流電力だけで負担できない場合には、蓄電装置８が出力する直流電力で補足する。同様に、誘導電動機５の軸トルク出力を得るために必要なインバータ装置４の入力電力を蓄電装置８が出力する直流電力だけで負担できない場合には、コンバータ装置３が出力する直流電力で補足することも可能である。また、誘導電動機５で必要な出力軸トルクを得るために必要なインバータ装置４の入力電力に対してコンバータ装置３が出力する直流電力が過剰な場合には、蓄電装置８により余剰な電力を吸収する。特に、本実施形態によると、コンバータ装置３または蓄電装置８の一方から電力を得られない場合でも他方から電力を得ることができ、次駅まで退避する等の必要最小限の運転を継続できる。
一方、電気車を減速するときは、誘導電動機５がブレーキトルクを出力するようにインバータ装置４を回生動作させ、インバータ装置４が出力する回生電力を蓄電装置８で吸収する。減速時に蓄電装置８で吸収した電力は、前述の電気車を加速するときに優先的に活用することにより、電気車の運転に必要なエネルギを有効活用できる。
なお、本実施形態では誘導発電機２、誘導電動機５を用いた構成としているが、これは特定の発電機あるいは電動機方式に限定するものではなく、例えば誘導発電機５の代わりに同期発電機を、誘導電動機の代わりに同期電動機を用いた構成でもよい。これは、以下に述べる各実施形態の説明においても同様である。
【０００９】
図２は、本発明の第１の実施形態における蓄電装置の構成を示す。
蓄電装置８は、２次電池装置９、充放電制御装置１０から構成し、コンバータ装置３とインバータ装置４間の直流部から直流電力を入力、あるいは、コンバータ装置３とインバータ装置４間の直流部に対して直流電力を出力するように接続する。また、蓄電装置８は複数の２次電池装置９を直列および並列に適当な接続とすることにより、必要な電力容量を確保する。充放電制御装置１０は、蓄電装置８の出力端子と２次電池装置９の間に位置し、入力（充電）電流、出力（放電）電流の各々を制御する機能をもつ。
この構成により、以下の動作を実現する。
蓄電装置８に固有の蓄電能力で決まる充電限界値を実蓄電量が上回った場合、充放電制御装置１０の入力（充電）電流を遮断してさらなる充電を抑止し、過充電による危険、故障等を回避する。このとき、出力（放電）電流は遮断せず、通常通りに出力（放電）することを可能とする。一方、蓄電装置８に固有の蓄電能力で決まる放電限界値を実蓄電量が下回った場合、充放電制御装置１０の出力（放電）電流を遮断してさらなる放電を抑止し、過放電による蓄電装置８の故障等を回避する。このとき、入力（充電）電流は遮断せず、通常通りに入力（充電）することを可能とする。
なお、本実施形態では蓄電装置８を２次電池装置９を用いて構成しているが、これは特定の蓄電手段に限定するものではなく、２次電池装置９の代わりにキャパシタを用いた構成でもよい。
【００１０】
図３は、本発明の第１の実施形態における制御装置の構成を示す。
エンジン１は、制御装置１１の指令Ｓｅに基づいた軸トルクを出力する。誘導発電機２は、エンジン１の軸トルクを入力としてこれを３相交流電力に変換して出力する。コンバータ装置３は、誘導発電機２から出力される３相交流電力を入力としてこれを直流電力に変換して出力する。ここで、コンバータ装置３は、制御装置１１からの指令Ｓｃに基づいた直流電圧となるように電圧制御する。インバータ装置４は、コンバータ装置３から出力される直流電力を入力としてこれを３相交流電力に変換して出力する。誘導電動機５は、インバータ装置４が出力する３相交流電力を入力としてこれを軸トルクに変換して出力する。ここで、インバータ装置４は、誘導電動機５の出力トルクが制御装置１１からの指令Ｓｉに基づいたトルクを出力するようにインバータ装置４の出力電圧および交流電流周波数を可変制御する。減速器６は、誘導電動機５の軸トルク出力を回転数の減速により増幅して出力し、輪軸７を駆動して電気車を加減速する。
蓄電装置８は、図２に示す２次電池装置９、充放電制御装置１０で構成する。
制御装置１１は、蓄電装置８の内部状態信号Ｓｐ１を入力として、エンジン１に運転指令Ｓｅ、コンバータ装置３に運転指令Ｓｃ、インバータ装置４に運転指令Ｓｉ、遮断器１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに動作指令Ｓｂ、蓄電装置８内に配置する充放電制御装置１０（図２）への動作指令Ｓｐ２を出力し、２次電池蓄電量を一定範囲内とするようにこれらの機器の総合的な動作状態を制御する。
サービス電源用インバータ装置１２は、コンバータ装置３とインバータ装置４間の直流電力を入力としてこれを３相交流電力に変換して出力する。さらにサービス電源用変圧器１３により電気車の照明や空調機などに供給するサービス電源電圧に調整して各サービス機器に供給する。
遮断器１４ａは、コンバータ装置３とインバータ装置４の間の直流電力部のうちコンバータ装置３の入力端子の直近に配置し、制御装置１１からの動作指令Ｓｂに基づいてコンバータ装置３からインバータ装置４、蓄電装置８に供給する電力を遮断する。遮断器１４ｂは、コンバータ装置３、インバータ装置４の間の直流電力部とサービス電源用インバータ装置１２の間に配置し、制御装置１１からの動作指令Ｓｂに基づいてコンバータ装置３、インバータ装置４からサービス電源用インバータ装置１２に供給する電力を遮断する。遮断器１４ｃは、コンバータ装置３、インバータ装置４の間の直流電力部と蓄電装置８入出力端子の間に配置し、制御装置１１からの動作指令Ｓｂに基づいてコンバータ装置３、インバータ装置４間の直流電力部から蓄電装置８に供給する電力を遮断する。遮断器１４ｄは、コンバータ装置３とインバータ装置４の間の直流電力部のうちインバータ装置４の入力端子の直近に配置し、制御装置１１からの動作指令Ｓｂに基づいてコンバータ装置３、蓄電装置８からインバータ装置４に供給する電力を遮断する。
【００１１】
この構成により、以下の動作を実現する。
電気車を加速するときは、インバータ装置４の入力電力をコンバータ装置３が出力する直流電力と蓄電装置８が出力する直流電力で負担する。すなわち、誘導電動機５の軸トルク出力を得るために必要なインバータ装置４の入力電力をコンバータ装置３が出力する直流電力だけで負担できない場合には、蓄電装置８が出力する直流電力で補足する。同様に、誘導電動機５の軸トルク出力を得るために必要なインバータ装置４の入力電力を蓄電装置８が出力する直流電力だけで負担できない場合には、コンバータ装置３が出力する直流電力で補足することも可能である。また、誘導電動機５で必要な出力軸トルクを得るために必要なインバータ装置４の入力電力に対してコンバータ装置３が出力する直流電力が過剰な場合には、蓄電装置８により余剰な電力を吸収する。特に、この構成によると、コンバータ装置３または蓄電装置８の一方から電力を得られない場合でも他方から電力を得ることができ、次駅まで退避する等の必要最小限の運転を継続できる。
一方、電気車を減速するときは、誘導電動機５がブレーキトルクを出力するようにインバータ装置４を回生動作させ、インバータ装置４が出力する回生電力を蓄電装置８で吸収する。減速時に蓄電装置８で吸収した電力は、前述の電気車を加速するときに優先的に活用することにより、電気車の運転に必要なエネルギを有効活用できる。
エンジン１およびコンバータ装置３が故障等により動作しない間は、遮断器１４ａのオフによりコンバータ装置３への電力供給を遮断して機器の安全性を確保する。また、コンバータ装置３とインバータ装置４の間の直流電力部の電圧が過大になったとき、遮断器１４ａのオフによりコンバータ装置３への電力供給を遮断してコンバータ装置３の故障を防止する。
直流電力部の電圧がサービス電源用インバータ装置１２の入力許容電圧を超過したとき、遮断器１４ｂのオフによりコンバータ装置３、インバータ装置４からサービス電源用インバータ装置１２に供給する電力を遮断して電源用インバータ装置１２の故障を防止する。
蓄電装置８の蓄電許容量が超過したとき、あるいは、直流電力部との入出力電流が蓄電装置８の入出力許容電流値を超過したとき、遮断器１４ｃのオフによりコンバータ装置３、インバータ装置４間の直流電力部から蓄電装置８に供給する電力を遮断して蓄電装置８の故障を防止する。
インバータ装置４が故障等により動作しない間は、遮断器１４ｄのオフによりインバータ装置４への電力供給を遮断して誤動作を防止する。また、コンバータ装置３、蓄電装置８からインバータ装置４への供給電力が過大になったとき、遮断器１４ｄのオフによりインバータ装置４への電力供給を遮断して故障を防止する。
【００１２】
図４は、本発明の第２の実施形態を示す。
エンジン１は、制御装置１１の指令に基づいた軸トルクを出力する。誘導発電機２は、エンジン１の軸トルクを入力としてこれを３相交流電力に変換して出力する。コンバータ装置３は誘導発電機２から出力される３相交流電力を入力としてこれを直流電力に変換して出力する。ここで、コンバータ装置３は、制御装置１１からの電圧指令に基づいた直流電圧となるように電圧制御する。インバータ装置４ａ、４ｂは、コンバータ装置３から出力される直流電力を入力としてこれを３相交流電力に変換して出力する。電動機５ａ、５ｂは、それぞれインバータ装置４ａ、４ｂが出力する３相交流電力を入力としてこれを軸トルクに変換して出力する。ここで、インバータ装置４ａ、４ｂは、それぞれ誘導電動機５ａ、５ｂの出力トルクが制御装置１１からのトルク指令に基づいたトルクを出力するようにインバータ装置４ａ、４ｂの出力電圧および交流電流周波数を可変制御する。減速器６ａ、６ｂは、それぞれ誘導電動機５ａ、５ｂの軸トルク出力は回転数の減速により増幅して出力し、それぞれ輪軸７ａ、７ｂを駆動して電気車を加減速する。
特に、本実施形態では、２つのインバータ装置４ａ、４ｂを備え、それぞれ減速器６ａ、電動機５ａ、輪軸７ａおよび減速器６ｂ、電動機５ｂ、輪軸７ｂの別々の駆動系とすることにより、インバータ装置４ａ、４ｂのそれぞれが電力を供給する駆動系のうち、一方が動作しない場合でも他方から駆動力を得ることができ、次駅まで退避する等の必要最小限の運転を継続することができる。
蓄電装置８は、図２に示す２次電池装置９、充放電制御装置１０で構成する。
制御装置１１は、蓄電装置８の内部状態信号Ｓｐ１を入力として、エンジン１に運転指令Ｓｅ、コンバータ装置３に運転指令Ｓｃ、インバータ装置４ａ、４ｂに運転指令Ｓｉ、遮断器１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅに動作指令Ｓｂ、蓄電装置８内に配置する充放電制御装置１０（図２）への動作指令Ｓｐ２を出力し、２次電池蓄電量を一定範囲内とするようにこれらの機器の総合的な動作状態を制御する。
サービス電源用インバータ装置１２は、コンバータ装置３とインバータ装置４ａ、４ｂ間の直流電力を入力としてこれを３相交流電力に変換して出力する。さらにサービス電源用変圧器１３により電気車の照明や空調機などに供給するサービス電源電圧に調整して各サービス機器に供給する。
遮断器１４ａは、コンバータ装置３とインバータ装置４ａ、４ｂの間の直流電力部のうちコンバータ装置３の入力端子の直近に配置し、制御装置１１からの動作指令Ｓｂに基づいてコンバータ装置３からインバータ装置４ａ、４ｂ、蓄電装置８に供給する電力を遮断する。遮断器１４ｂは、コンバータ装置３、インバータ装置４ａ、４ｂの間の直流電力部とサービス電源用インバータ装置１２の間に配置し、制御装置１１からの動作指令Ｓｂに基づいてコンバータ装置３、インバータ装置４ａ、４ｂからサービス電源用インバータ装置１２に供給する電力を遮断する。遮断器１４ｃは、コンバータ装置３、インバータ装置４ａ、４ｂの間の直流電力部と蓄電装置８入出力端子の間に配置し、制御装置１１からの動作指令Ｓｂに基づいてコンバータ装置３、インバータ装置４ａ、４ｂ間の直流電力部から蓄電装置８に供給する電力を遮断する。遮断器１４ｄ、１４ｅは、コンバータ装置３とインバータ装置４ａ、４ｂの間の直流電力部のうちインバータ装置４ａ、４ｂの入力端子の直近に配置し、制御装置１１からの動作指令Ｓｂに基づいてコンバータ装置３、蓄電装置８からインバータ装置４ａ、４ｂに供給する電力を遮断する。
【００１３】
この構成により、以下の動作を実現する。
電気車を加速するときは、インバータ装置４ａ、４ｂの入力電力をコンバータ装置３が出力する直流電力と蓄電装置８が出力する直流電力で負担する。すなわち、誘導電動機５ａ、５ｂの軸トルク出力を得るために必要なインバータ装置４ａ、４ｂの入力電力をコンバータ装置３が出力する直流電力だけで負担できない場合には、蓄電装置８が出力する直流電力で補足する。同様に、誘導電動機５ａ、５ｂの軸トルク出力を得るために必要なインバータ装置４ａ、４ｂの入力電力を蓄電装置８が出力する直流電力だけで負担できない場合には、コンバータ装置３が出力する直流電力で補足することも可能である。また、誘導電動機５ａ、５ｂで必要な出力軸トルクを得るために必要なインバータ装置４ａ、４ｂの入力電力に対してコンバータ装置３が出力する直流電力が過剰な場合には、蓄電装置８により余剰な電力を吸収する。特に、この構成によると、コンバータ装置３または蓄電装置８の一方から電力を得られない場合でも他方から電力を得ることができ、次駅まで退避する等の必要最小限の運転を継続できる。
一方、電気車を減速するときは、誘導電動機５ａ、５ｂがブレーキトルクを出力するようにインバータ装置４ａ、４ｂを回生動作させ、インバータ装置４ａ、４ｂが出力する回生電力を蓄電装置８で吸収する。減速時に蓄電装置８で吸収した電力は、前述の電気車を加速するときに優先的に活用することにより、電気車の運転に必要なエネルギを有効活用できる。
特に、本実施形態では、２つのインバータ装置４ａ、４ｂを備え、それぞれ誘導電動機５ａ、減速器６ａ、輪軸７ａおよび誘導電動機５ｂ、減速器６ｂ、輪軸７ｂの別々の駆動系とすることにより、インバータ装置４ａ、４ｂのそれぞれが電力を供給する駆動系のうち、一方が動作しない場合でも他方から駆動力を得ることができ、次駅まで退避する等の必要最小限の運転を継続することができる。
エンジン１およびコンバータ装置３が故障等により動作しない間は、遮断器１４ａのオフによりコンバータ装置３への電力供給を遮断して機器の安全性を確保する。また、コンバータ装置３とインバータ装置４ａ、４ｂの間の直流電力部の電圧が過大になったとき、遮断器１４ａのオフによりコンバータ装置３への電力供給を遮断してコンバータ装置３の故障を防止する。
直流電力部の電圧がサービス電源用インバータ装置１２の入力許容電圧を超過したとき、遮断器１４ｂのオフによりコンバータ装置３、インバータ装置４ａ、４ｂからサービス電源用インバータ装置１２に供給する電力を遮断して電源用インバータ装置１２の故障を防止する。
蓄電装置８の蓄電許容量が超過したとき、あるいは、直流電力部との入出力電流が蓄電装置８の入出力許容電流値を超過したとき、遮断器１４ｃのオフによりコンバータ装置３、インバータ装置４ａ、４ｂ間の直流電力部から蓄電装置８に供給する電力を遮断して蓄電装置８の故障を防止する。
インバータ装置４ａ、４ｂが故障等により動作しない間は、遮断器１４ｄ、１４ｅのオフによりインバータ装置４ａ、４ｂへの電力供給を遮断して誤動作を防止する。また、コンバータ装置３、蓄電装置８からインバータ装置４ａ、４ｂへの供給電力が過大になったとき、遮断器１４ｄ、１４ｅのオフによりインバータ装置４ａ、４ｂへの電力供給を遮断して故障を防止する。
【００１４】
図５は、本発明の蓄電装置を搭載した車両の走行状態によるエネルギ収支をもとに蓄電装置の蓄電量管理制御の一例を示す。
車両は、（Ａ）の停止状態（あるいは低速状態）から力行により蓄電装置の蓄電エネルギをインバータ装置により運動エネルギに変換して（Ｂ）の走行状態（あるいは高速状態）に移る。一方、（Ｂ）の走行状態（あるいは高速状態）から回生ブレーキにより運動エネルギをインバータ装置により蓄電エネルギに変換して（Ａ）の停止状態（あるいは低速状態）に移る。
理想的な平坦区間を仮定すれば、これらの運動エネルギと蓄電エネルギの和は速度によらず一定値である。しかし、実際は走行時のエネルギ損失（電気的および機械的エネルギ損失、曲線抵抗によるエネルギ損失勾配、勾配による位置エネルギの増減など）により、運動エネルギと蓄電エネルギの和は時々刻々変化する。蓄電量管理制御は、この時々刻々変化する運動エネルギと蓄電エネルギの和をできるだけ一定とするように蓄電エネルギ（蓄電装置の蓄電量）を管理する。この蓄電量管理制御により、ある速度から力行により仕様上の所定速度まで蓄電量下限値を下回らずに加速でき、また、ある速度から回生ブレーキにより停止まで蓄電量上限値を上回らずに減速できる。
図５に示している蓄電量管理基準パターンは、理想的な平坦区間を走行したときの蓄電装置の蓄電量の増減として決定する。すなわち、力行により変換した運動エネルギ分だけ蓄電量管理基準パターンは減少し、回生ブレーキにより変換された運動エネルギ分だけ蓄電量管理基準パターンが増加する。すなわち、蓄電量管理基準パターンと運動エネルギの和は概ね一定となる。
この蓄電量管理基準パターンよりも蓄電装置の実蓄電量が少ない場合、その走行状態の理想的蓄電量よりも不足していると判断し、蓄電量管理基準パターンと蓄電装置実蓄電量との差分値に基づいてコンバータ装置出力（エンジン出力）を増加して蓄電装置への充電を促進する。また、この蓄電量管理基準パターンに対して蓄電装置の実蓄電量が多い場合、その走行状態の理想的蓄電量よりも超過していると判断し、蓄電量管理基準パターンと蓄電装置実蓄電量との差分値に基づいてコンバータ装置出力（エンジン出力）を減少（あるいは停止）して蓄電装置の放電を促進する。これにより蓄電量管理基準パターンと蓄電装置実蓄電量との差分値を減少する方向に制御し、その走行状態における理想的蓄電量に近づく制御を実現する。
また、実際の制御では、エンジン、コンバータ装置の負担軽減のため、発電量増減の繰り返しを避ける必要がある。このため、蓄電量管理基準パターンに対して制御余裕を考慮し、発電量を増加するときと、減少するときの蓄電量管理基準パターンのセット値にヒステリシス特性を設ける。この制御余裕は、蓄電装置の蓄電容量の範囲内でエンジン、コンバータ装置の追従特性を考慮して決定する。
【００１５】
図６は、本発明の蓄電量管理制御の詳細を示す。
充電許容限界線は、蓄電装置における蓄電量の物理的あるいは安全上の理由からこれ以上充電しないために設定する限界値、同じく放電許容限界線は、蓄電装置における蓄電量の物理的あるいは安全上の理由からこれ以上充電しないために設定する限界値である。また、蓄電量管理基準パターン（１）、蓄電量管理基準パターン（２）は、典型的なモデル区間を走行したときの蓄電装置の蓄電量の増減として決定する。このとき、力行により変換した運動エネルギ分だけ蓄電量管理基準パターンは減少し、回生ブレーキにより変換された運動エネルギ分だけ蓄電量管理基準パターンが増加する。すなわち、蓄電量管理基準パターン（１）、蓄電量管理基準パターン（２）と運動エネルギの和は概ね一定となる。蓄電量管理基準パターン（１）は速度Ｖｍａｘのときに放電許容限界線と一致するように設定する。同じく管理基準パターン（２）は速度零のときに充電許容限界線と一致するように設定する。ここで、Ｖｍａｘは車両としての最高運転速度に設定する。
なお、典型的なモデル区間としては、実路線を平均化した勾配零の理想区間を想定しているが、実路線データに基づいて複数の蓄電量管理基準パターン（１）、蓄電量管理基準パターン（２）を決定し、走行線区に応じてこれらを切り換えることにより、より効率的な蓄電量管理が可能である。
「領域Ａ（速度Ｖａ以上）」すなわち蓄電量管理基準パターン（１）、（２）に挟まれた領域に実蓄電量がある場合
その走行状態における理想的蓄電量であると判断し、車両の走行状態にかかわらず電力を消費している補機消費電力分および走行損失（車両抵抗、機器損失など）を補填する平均的な電力のみをコンバータ装置出力（エンジン出力）として発生する。この時の補填出力は平均的な走行パターンを想定した走行シミュレーションにより決定するが、実際の走行中にリアルタイムで予測演算することも可能である。
ただし、駅出発直後などの低速域（「領域Ａ 速度Ｖａ未満」）は、実際に必要なインバータ出力が少なく、また、駅構内静穏化のため、コンバータ装置出力（エンジン出力）は行わずに蓄電装置出力だけで走行する。
「領域Ｂ」すなわち蓄電量管理基準パターン（１）よりも実蓄電量が少ない場合
その走行状態の理想的蓄電量よりも不足していると判断し、蓄電量管理基準パターンと蓄電装置実蓄電量との差分値に基づいてコンバータ装置出力（エンジン出力）を増加して蓄電装置への充電を促進する。この時、エンジン出力を上記領域Ａで設定したエンジン出力よりも大きくすることにより発電量を増やす。
「領域Ｃ」すなわち蓄電量管理基準パターン（２）に対して実蓄電量が多い場合
その走行状態の理想的蓄電量よりも超過していると判断し、蓄電量管理基準パターンと蓄電装置実蓄電量との差分値に基づいてコンバータ装置出力（エンジン出力）を減少（あるいは停止）して蓄電装置の放電を促進する。
これら「領域Ａ」、「領域Ｂ」、「領域Ｃ」のようにコンバータ装置出力（エンジン出力）制御を行うことにより、蓄電装置実蓄電量を蓄電量管理基準パターン（１）と蓄電量管理基準パターン（２）に挟まれた領域内（蓄電量管理基準領域）に引き戻すように制御し、その走行状態における理想的蓄電量に近づく制御を実現する。
【００１６】
図７は、本発明の蓄電量管理制御における各機器の動作を示す。
図６に示した蓄電状態「領域Ａ」、「領域Ｂ」、「領域Ｃ」において、運転台からの運転指令（「力行」、「停止ブレーキ」、「惰行・停車」、「定速運転」、「抑速運転」）に応じてコンバータ／エンジン（ＣＮＶ／ＥＮＧ）、インバータ（ＩＮＶ）、蓄電装置（ＢＴＲ）の動作がどのように移行するかを具体的に示す。また、各動作状態において、各機器間のエネルギの流れを矢印の方向で示す。
・蓄電量が「領域Ａ」で速度Ｖａ未満では駅構内とみなし、運転指令に応じて次のように制御する。
力行時：エンジン／コンバータを「停止」したまま蓄電装置の出力のみで力行開始する。
停止ブレーキ時：速度によらず回生電力吸収を優先してエンジン／コンバータを「停止」する。
・蓄電量が「領域Ａ」で速度Ｖａ以上では駅構内通過後とみなし、運転指令に応じて次のように制御する。
力行、定速運転時：蓄電装置は定常的に使用して補機消費電力と走行抵抗・機器損失分をエンジン出力で補足する。３段階発電出力（発電▲１▼〜▲３▼）ではその中間的な出力である「発電▲２▼」を割り当てる。
停止ブレーキ時：回生電力吸収を優先するため、エンジン／コンバータを「停止」する。
抑速運転時：エンジン／コンバータを「エネルギ吸収」運転して回生電力を吸収する。
・蓄電量が「領域Ｂ」のとき、運転指令に応じて次のように制御する。
力行、定速運転時：エンジン／コンバータは高出力運転「発電▲３▼」として蓄電装置の放電を抑制する。
停止ブレーキ、抑速ブレーキ時：エンジン／コンバータ「停止」で回生電力全てを吸収して蓄電量の回復を促進する。
惰行・停止時：エンジン／コンバータを中間出力運転「発電▲２▼」として蓄電量を回復する。
・「領域Ｃ」のとき、運転指令に応じて次のように制御する。
力行時：エンジン／コンバータは低出力運転「発電▲１▼」として補機消費電力補足など発電量は必要最小限とし、力行電力分は蓄電量出力のみとして放電を促進する。
停止ブレーキ時：基本的にエンジン／コンバータを「停止」として回生電力を２次電池で吸収するが、回生電力制限を行い、充電許容限界超過を防止する。
抑速運転時：エンジン／コンバータを「エネルギ吸収」運転して回生電力を吸収する。
定速運転時：一定速度を維持する出力のみ蓄電装置から補足してエンジン／コンバータを「停止」する。
惰行・停止時：次の力行時の蓄電量が十分あると判断してエンジン／コンバータを「停止」とする。
【００１７】
図８は、本発明の第３の実施形態の基本構成を示す。
燃料電池１７は、図示しない制御装置の指令に基づいて直流電力を出力する。出力調整装置１８は、燃料電池１７が出力する直流電力を入力とし、その電力を調整する機能を有する。ここで、出力調整装置１８の出力電力は図示しない制御装置からの電圧指令に基づいた直流部電圧となるように電圧制御する。インバータ装置４は、出力調整装置１８が出力する直流電力を入力としてこれを３相交流電力に変換して出力する。誘導電動機５は、インバータ装置４が出力する３相交流電力を入力としてこれを軸トルクに変換して出力する。ここで、インバータ装置４は、誘導電動機５の出力トルクが図示しない制御装置の指令に基づいたトルクを出力するようにインバータ装置の出力電圧および交流電流周波数を可変制御する。減速機６は、誘導電動機５の軸トルク出力を回転数の減速により増幅して出力し、輪軸７を駆動して電気車を加減速する。蓄電装置８は、出力調整装置１８とインバータ装置４間の直流部から直流電力を入力、あるいは、出力調整装置１８とインバータ装置４間の直流部に対して直流電力を出力できるように接続する。
【００１８】
以下、この第３の実施形態の動作を説明する。
電気車を加速するときは、インバータ装置４の入力電力を出力調整装置１８が出力する直流電力と蓄電装置８が出力する直流電力で負担する。すなわち、誘導電動機５の軸トルク出力を得るために必要なインバータ装置４の入力電力を出力調整装置１８が出力する直流電力だけで負担できない場合には、蓄電装置８が出力する直流電力で補足する。同様に、誘導電動機５の軸トルク出力を得るために必要なインバータ装置４の入力電力を蓄電装置８が出力する直流電力だけで負担できない場合には、出力調整装置１８が出力する直流電力で補足することも可能である。また、誘導電動機５で必要な出力軸トルクを得るために必要なインバータ装置４の入力電力に対し出力調整装置１８が出力する直流電力が過剰な場合には、蓄電装置８により余剰な電力を吸収する。特に、この構成によると、出力調整装置１８または蓄電装置８の一方から電力を得られない場合でも他方から電力を得ることができ、次駅まで退避する等の必要最小限の運転を継続できる。
一方、電気車を減速するときは、誘導電動機５がブレーキトルクを出力するようにインバータ装置４を回生動作させ、インバータ装置４が出力する回生電力を蓄電装置８で吸収する。減速時に蓄電装置８で吸収した電力は、前述の電気車を加速するときに優先的に活用することにより、電気車の運転に必要なエネルギを有効活用できる。
【００１９】
図９は、本発明の第３の実施形態における制御装置の構成を示す。
燃料電池１７は、制御装置１１の指令Ｓｆにより直流電力を出力する。出力調整装置１８は、燃料電池１７が出力する直流電力を入力とし、その電力を調整する機能を有する。ここで、出力調整装置１８は、制御装置１１の電圧指令Ｓｃに基づいた直流部電圧となるように電圧制御する。インバータ装置４は、出力調整装置１８が出力する直流電力を入力としてこれを３相交流電力に変換して出力する。誘導電動機５は、インバータ装置４が出力する３相交流電力を入力としてこれを軸トルクに変換して出力する。ここで、インバータ装置４は、誘導電動機５の出力トルクが制御装置１１からの指令Ｓｉに基づいたトルクを出力するようにインバータ装置の出力電圧および交流電流周波数を可変制御する。減速器６は、誘導電動機５の軸トルク出力は回転数の減速により増幅して出力し、輪軸７を駆動して電気車を加減速する。
蓄電装置８は、図２に示す２次電池装置９、充放電制御装置１０で構成する。
制御装置１１は、蓄電装置８の内部状態信号Ｓｐ１を入力として燃料電池１７に運転指令Ｓｅ、出力調整装置１８に運転指令Ｓｃ、インバータ装置４に運転指令Ｓｉ、遮断器１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに動作指令Ｓｂ、蓄電装置８内に配置する充放電制御装置１０（図２）への動作指令Ｓｐ２を出力し、２次電池蓄電量を一定範囲内とするようにこれらの機器の総合的な動作状態を制御する。
サービス電源用インバータ装置１２は、出力調整装置１８とインバータ装置４間の直流電力を入力としてこれを３相交流電力に変換して出力する。さらに変圧器１３により電気車の照明や空調機などに供給するサービス電源電圧に調整して各サービス機器に供給する。
遮断器１４ａは、出力調整装置１８とインバータ装置４の間の直流電力部のうち出力調整装置１８の入力端子の直近に配置し、制御装置１１からの動作指令Ｓｂに基づいて出力制御装置１８からインバータ装置４、蓄電装置８に供給する電力を遮断する。遮断器１４ｂは、出力調整装置１８、インバータ装置４の間の直流電力部とサービス電源用インバータ装置１２の間に配置し、制御装置１１からの動作指令Ｓｂに基づいて出力調整装置１８、インバータ装置４からサービス電源用インバータ装置１２に供給する電力を遮断する。遮断器１４ｃは、出力調整装置１８、インバータ装置４の間の直流電力部と蓄電装置８入出力端子の間に配置し、制御装置１１からの動作指令Ｓｂに基づいて出力調整装置１８、インバータ装置４間の直流電力部から蓄電装置８に供給する電力を遮断する。遮断器１４ｄは、出力調整装置１８とインバータ装置４の間の直流電力部のうちインバータ装置４の入力端子の直近に配置し、制御装置１１からの動作指令Ｓｂに基づいて出力制御装置１８、蓄電装置８からインバータ装置４に供給する電力を遮断する。
【００２０】
この構成により、以下の動作を実現する。
電気車を加速するときは、インバータ装置４の入力電力を出力調整装置１８が出力する直流電力と蓄電装置８が出力する直流電力で負担する。すなわち、誘導電動機５で必要な軸トルク出力を得るためにインバータ装置４の入力電力を出力調整装置１８が出力する直流電力だけでは負担できない場合には、蓄電装置８が出力する直流電力が補足し、逆に誘導電動機５で必要な出力軸トルクを得るために必要なインバータ装置４の入力電力に対し出力調整装置１８が出力する直流電力が過剰な場合には、蓄電装置８により余剰な電力を吸収する。また、出力調整装置１８または蓄電装置８のいずれか一方から電力を得られない場合でも、他方から電力を得ることができるため、次駅まで退避する等の必要最小限の運転を継続することができる。
また、電気車を減速するときは、誘導電動機５がブレーキトルクを出力するようにインバータ装置４を回生動作させ、インバータ装置４が出力する回生電力を蓄電装置８で吸収する。この動作を行うことで、減速のときに蓄電装置８で吸収した電力は、前述のように電気車を加速する場面で優先的に活用することにより、電気車の運転に必要なエネルギを有効活用できる。
燃料電池１７および出力調整装置１８が故障等により動作しない間は、遮断器１４ａのオフにより出力調整装置１８への電力供給を遮断して機器の安全性を確保する。また、出力調整装置１８とインバータ装置４の間の直流電力部の電圧が過大になったとき、遮断器１４ａのオフにより出力調整装置１８への電力供給を遮断して出力調整装置１８の故障を防止する。
直流電力部の電圧がサービス電源用インバータ装置１２の入力許容電圧を超過したとき、遮断器１４ｂのオフにより出力調整装置１８、インバータ装置４からサービス電源用インバータ装置１２に供給する電力を遮断して電源用インバータ装置１２の故障を防止する。
蓄電装置８の蓄電許容量が超過したとき、あるいは、直流電力部との入出力電流が蓄電装置８の入出力許容電流値を超過したとき、遮断器１４ｃのオフにより出力調整装置１８、インバータ装置４間の直流電力部から蓄電装置８に供給する電力を遮断して蓄電装置８の故障を防止する。
インバータ装置４が故障等により動作しない間は、遮断器１４ｄのオフによりインバータ装置４への電力供給を遮断して誤動作を防止する。また、出力調整装置１８、蓄電装置８からインバータ装置４への供給電力が過大になったとき、遮断器１４ｄのオフによりインバータ装置４への電力供給を遮断して故障を防止する。
【００２１】
図１０は、本発明の第４の実施形態を示す。
燃料電池１７は、制御装置１１の指令Ｓｆにより直流電力を出力する。出力調整装置１８は、燃料電池１７が出力する直流電力を入力とし、その電力を調整する機能を有する。ここで、出力調整装置１８は、制御装置１１の電圧指令Ｓｃに基づいた直流部電圧となるように電圧制御する。インバータ装置４ａ、４ｂは、出力調整装置１８から出力される直流電力を入力としてこれを３相交流電力に変換して出力する。電動機５ａ、５ｂは、それぞれインバータ装置４ａ、４ｂが出力する３相交流電力を入力としてこれを軸トルクに変換して出力する。ここで、インバータ装置４ａ、４ｂは、それぞれ誘導電動機５ａ、５ｂの出力トルクが制御装置１１からのトルク指令に基づいたトルクを出力するようにインバータ装置４ａ、４ｂの出力電圧および交流電流周波数を可変制御する。減速器６ａ、６ｂは、それぞれ誘導電動機５ａ、５ｂの軸トルク出力は回転数の減速により増幅して出力し、それぞれ輪軸７ａ、７ｂを駆動して電気車を加減速する。
特に、本実施形態では、２つのインバータ装置４ａ、４ｂを備え、それぞれ減速器６ａ、電動機５ａ、輪軸７ａおよび減速器６ｂ、電動機５ｂ、輪軸７ｂの別々の駆動系とすることにより、インバータ装置４ａ、４ｂのそれぞれが電力を供給する駆動系のうち、一方が動作しない場合でも他方から駆動力を得ることができ、次駅まで退避する等の必要最小限の運転を継続することができる。
蓄電装置８は、図２に示す２次電池装置９、充放電制御装置１０で構成する。
制御装置１１は、蓄電装置８の内部状態信号Ｓｐ１を入力として、燃料電池１７に運転指令Ｓｅ、出力調整装置１８に運転指令Ｓｃ、インバータ装置４ａ、４ｂに運転指令Ｓｉ、遮断器１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅに動作指令Ｓｂ、蓄電装置８内に配置する充放電制御装置１０（図２）への動作指令Ｓｐ２を出力し、２次電池蓄電量を一定範囲内とするようにこれらの機器の総合的な動作状態を制御する。
サービス電源用インバータ装置１２は、出力調整装置１８とインバータ装置４ａ、４ｂ間の直流電力を入力としてこれを３相交流電力に変換して出力する。さらにサービス電源用変圧器１３により電気車の照明や空調機などに供給するサービス電源電圧に調整して各サービス機器に供給する。
遮断器１４ａは、出力調整装置１８とインバータ装置４ａ、４ｂの間の直流電力部のうち出力調整装置１８の入力端子の直近に配置し、制御装置１１からの動作指令Ｓｂに基づいて出力調整装置１８からインバータ装置４ａ、４ｂ、蓄電装置８に供給する電力を遮断する。遮断器１４ｂは、出力調整装置１８、インバータ装置４ａ、４ｂの間の直流電力部とサービス電源用インバータ装置１２の間に配置し、制御装置１１からの動作指令Ｓｂに基づいて出力調整装置１８、インバータ装置４ａ、４ｂからサービス電源用インバータ装置１２に供給する電力を遮断する。遮断器１４ｃは、出力調整装置１８、インバータ装置４ａ、４ｂの間の直流電力部と蓄電装置８入出力端子の間に配置し、制御装置１１からの動作指令Ｓｂに基づいて出力調整装置１８、インバータ装置４ａ、４ｂ間の直流電力部から蓄電装置８に供給する電力を遮断する。遮断器１４ｄ、１４ｅは、出力調整装置１８とインバータ装置４ａ、４ｂの間の直流電力部のうちインバータ装置４ａ、４ｂの入力端子の直近に配置し、制御装置１１からの動作指令Ｓｂに基づいて出力調整装置１８、蓄電装置８からインバータ装置４ａ、４ｂに供給する電力を遮断する。
【００２２】
この構成により、以下の動作を実現する。
電気車を加速するときは、インバータ装置４ａ、４ｂの入力電力を出力調整装置１８が出力する直流電力と蓄電装置８が出力する直流電力で負担する。すなわち、誘導電動機５ａ、５ｂの軸トルク出力を得るために必要なインバータ装置４ａ、４ｂの入力電力を出力調整装置１８が出力する直流電力だけで負担できない場合には、蓄電装置８が出力する直流電力で補足する。同様に、誘導電動機５ａ、５ｂの軸トルク出力を得るために必要なインバータ装置４ａ、４ｂの入力電力を蓄電装置８が出力する直流電力だけで負担できない場合には、出力調整装置１８が出力する直流電力で補足することも可能である。また、誘導電動機５ａ、５ｂで必要な出力軸トルクを得るために必要なインバータ装置４ａ、４ｂの入力電力に対し出力調整装置１８が出力する直流電力が過剰な場合には、蓄電装置８により余剰な電力を吸収する。特に、この構成によると、出力調整装置１８または蓄電装置８の一方から電力を得られない場合でも他方から電力を得ることができ、次駅まで退避する等の必要最小限の運転を継続できる。
一方、電気車を減速するときは、誘導電動機５ａ、５ｂがブレーキトルクを出力するようにインバータ装置４ａ、４ｂを回生動作させ、インバータ装置４ａ、４ｂが出力する回生電力を蓄電装置８で吸収する。減速時に蓄電装置８で吸収した電力は、前述の電気車を加速するときに優先的に活用することにより、電気車の運転に必要なエネルギを有効活用できる。
特に、本実施形態では、２つのインバータ装置４ａ、４ｂを備え、それぞれ誘導電動機５ａ、減速器６ａ、輪軸７ａおよび誘導電動機５ｂ、減速器６ｂ、輪軸７ｂの別々の駆動系とすることにより、インバータ装置４ａ、４ｂのそれぞれが電力を供給する駆動系のうち、一方が動作しない場合でも他方から駆動力を得ることができ、次駅まで退避する等の必要最小限の運転を継続することができる。
燃料電池１７および出力調整装置１８が故障等により動作しない間は、遮断器１４ａのオフにより出力調整装置１８への電力供給を遮断して機器の安全性を確保する。また、出力調整装置１８とインバータ装置４ａ、４ｂの間の直流電力部の電圧が過大になったとき、遮断器１４ａのオフにより出力調整装置１８への電力供給を遮断して出力調整装置１８の故障を防止する。
直流電力部の電圧がサービス電源用インバータ装置１２の入力許容電圧を超過したとき、遮断器１４ｂのオフにより出力調整装置１８、インバータ装置４ａ、４ｂからサービス電源用インバータ装置１２に供給する電力を遮断して電源用インバータ装置１２の故障を防止する。
蓄電装置８の蓄電許容量が超過したとき、あるいは、直流電力部との入出力電流が蓄電装置８の入出力許容電流値を超過したとき、遮断器１４ｃのオフにより出力調整装置１８、インバータ装置４ａ、４ｂ間の直流電力部から蓄電装置８に供給する電力を遮断して蓄電装置８の故障を防止する。
インバータ装置４ａ、４ｂが故障等により動作しない間は、遮断器１４ｄ、１４ｅのオフによりインバータ装置４ａ、４ｂへの電力供給を遮断して誤動作を防止する。また、出力調整装置１８、蓄電装置８からインバータ装置４ａ、４ｂへの供給電力が過大になったとき、遮断器１４ｄ、１４ｅのオフによりインバータ装置４ａ、４ｂへの電力供給を遮断して故障を防止する。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、摺動部の多いエンジンによる発電設備に電力蓄積手段を併用することにより、また、燃料電池設備に電力蓄積手段を併用することにより、発電設備に対するメンテナンスが軽減するので、メンテナンスに要する人的パワー・コストを抑制することができる。また、発電設備による排気ガスの発生が減少するため、地球環境にやさしい装置の実現が可能となる。
また、発電設備または燃料電池設備に電力蓄積手段を併用することにより、発電設備および燃料電池設備または電力蓄積手段の一方から電力を得られない場合でも他方から電力を得ることができ、次駅まで退避する等の必要最小限の運転を継続することができる。
また、電力蓄積手段に蓄電量管理基準パターンを設定し、このパターンによる蓄電量と電力蓄積手段の実蓄電量との差分値を減少する方向に制御することにより、電力蓄積手段には電気車の走行状態における理想的蓄電量に近づく制御を行うことができる。
また、電気車を減速するときは、回生電力を電力蓄積手段に吸収するので、電気車を加速するときにこの吸収した回生電力を優先的に活用することにより、電気車の運転に必要なエネルギを有効活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による鉄道車両の駆動装置の第１の実施形態の基本構成図
【図２】本発明の蓄電装置の構成図
【図３】本発明の第１の実施形態における制御装置の構成図
【図４】本発明の第２の実施形態
【図５】本発明の蓄電量管理制御の一例を示す図
【図６】本発明の蓄電量管理制御の詳細を示す図
【図７】本発明の蓄電量管理制御の各機器の動作を示す図
【図８】本発明の第３の実施形態の基本構成図
【図９】本発明の第３の実施形態における制御装置の構成図
【図１０】本発明の第４の実施形態
【図１１】従来の気動車の基本構成を示す図
【符号の説明】
１…エンジン、２…誘導発電機、３…コンバータ装置、４…インバータ装置、５…電動機、６…減速機、７…輪軸、８…蓄電装置、９…２次電池装置、１０…充放電制御装置、１１…制御装置、１２…サービス電源用インバータ装置、１３…変圧器、１４…遮断器、１５…液体変速機、１６…転換機、１７…燃料電池、１８…出力調整装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a driving device for a railway vehicle, and more particularly, to a technology for providing a power generation unit and a power storage unit, and for driving a railway vehicle by using electric power generated by both units.
[0002]
[Prior art]
Passenger transportation by non-electrification using a diesel engine as a power source is the mainstream on local routes with relatively few train lines. This is because the railcar-operated system does not require overhead lines or substation equipment, so the infrastructure on the ground side can be simplified compared to electrified routes, and human power costs required for maintenance work can be reduced. It is. The conventional device control of a railcar is described in, for example, “Non-Patent Document 1”.
FIG. 11 shows a basic configuration diagram of a general conventional rail car. The shaft torque output from the engine 1 is input to the liquid transmission 15, and a gear ratio is selected so as to accelerate at the most efficient engine speed according to the vehicle speed, and an optimum torque is output. The converter 16 can have a rotation direction different from that of the engine depending on the traveling direction of the vehicle, and enables forward and backward travel. The speed reducer 6 amplifies and outputs the shaft torque output of the converter 16 by reducing the rotational speed, and drives the wheel shaft 7 to accelerate and decelerate the diesel vehicle.
[0003]
[Non-patent document 1]
Proceedings of the 2001 Symposium on Railway Technology, p. 589, "Issues and Countermeasures for Powering Control of Diesel Vehicles" Hidemasa Taki, Koichi Murakami, Hideo Nakamura (Railway Research Institute of Technology)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
While conventional railcars can reduce the human power and cost required for track maintenance work, the vehicle side uses equipment with many sliding parts, such as engines and converters, so it requires less maintenance than trains. Requires more human power. Further, in a conventional railcar, as a means for saving energy, a train using a VVVF inverter device cannot use a power regeneration brake which is already common, and therefore, CO2 in environmental measures which are considered to become more severe in the future is considered. 2 May not be able to meet their emission reduction targets.
[0005]
An object of the present invention is to use a power storage facility in combination with a power generation facility driven by an engine, and also to use a power storage facility in combination with a fuel cell facility, thereby reducing human power costs required for maintenance and improving the global environment. An object of the present invention is to provide an easy railway vehicle drive device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a DC power generation means having a converter means for converting AC power generated by a power generation means driven by an engine into DC power, an inverter means for converting DC power to AC power, Power storage means having a function of charging and discharging power, control means for controlling each of these means, and an electric motor for driving a railway vehicle; DC power generated by DC power generation means; When supplying DC power to the inverter means, the control means sets the storage energy to be stored in the power storage means as a storage amount management reference pattern for the vehicle speed, and calculates the difference between the storage amount based on this pattern and the actual storage amount of the power storage means. And controls the DC power generated by the DC power generating means.
Further, as the DC power generating means, a DC power generating means having a fuel cell and an output adjusting means is used.
Here, when the vehicle speed is reduced, the inverter means performs a regenerative operation so that the electric motor outputs the brake torque, and the regenerative electric power output from the inverter means is absorbed by the power storage means.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a basic configuration of a first embodiment of a railway vehicle drive device according to the present invention.
The engine 1 outputs a shaft torque based on a command from a control device (not shown). The induction generator 2 receives the shaft torque of the engine 1 as input, converts it into three-phase AC power, and outputs it. Converter device 3 receives the three-phase AC power output from induction generator 2 as input, converts it into DC power, and outputs the DC power. Here, converter device 3 performs voltage control to be a DC voltage based on a voltage command from a control device (not shown). Inverter device 4 receives DC power output from converter device 3 as input, converts the DC power into three-phase AC power, and outputs it. The induction motor 5 receives the three-phase AC power output from the inverter device 4 as input, converts it into shaft torque, and outputs it. Here, the inverter device 4 variably controls the output voltage and the AC current frequency of the inverter device 4 so that the output torque of the induction motor 5 outputs a torque based on a command from a control device (not shown). The speed reducer 6 amplifies and outputs the shaft torque output of the induction motor 5 by reducing the rotation speed, and drives the wheel shaft 7 to accelerate and decelerate the electric vehicle. Power storage device 8 is connected to input DC power from a DC unit between converter device 3 and inverter device 4 or to output DC power to a DC unit between converter device 3 and inverter device 4.
[0008]
Hereinafter, the operation of the first embodiment will be described.
When accelerating the electric vehicle, the input power of the inverter device 4 is shared by the DC power output by the converter device 3 and the DC power output by the power storage device 8. That is, when the input power of the inverter device 4 required for obtaining the shaft torque output of the induction motor 5 cannot be covered only by the DC power output from the converter device 3, the DC power output from the power storage device 8 is supplemented. Similarly, when the input power of the inverter device 4 required for obtaining the shaft torque output of the induction motor 5 cannot be covered only by the DC power output from the power storage device 8, the DC power output from the converter device 3 is supplemented. It is also possible. When the DC power output from converter device 3 is excessive with respect to the input power to inverter device 4 necessary for obtaining the required output shaft torque in induction motor 5, excess power is absorbed by power storage device 8. I do. In particular, according to the present embodiment, even when power cannot be obtained from one of the converter device 3 and the power storage device 8, power can be obtained from the other, and the minimum necessary operation such as evacuation to the next station can be continued.
On the other hand, when decelerating the electric vehicle, the inverter device 4 is operated to regenerate so that the induction motor 5 outputs the brake torque, and the regenerative power output from the inverter device 4 is absorbed by the power storage device 8. The power absorbed by the power storage device 8 during deceleration is preferentially used when accelerating the electric vehicle, so that the energy required for driving the electric vehicle can be effectively used.
In the present embodiment, the configuration using the induction generator 2 and the induction motor 5 is used. However, this is not limited to a specific generator or a motor type. For example, a synchronous generator is used instead of the induction generator 5. Alternatively, a configuration using a synchronous motor instead of the induction motor may be used. This is the same in the description of each embodiment described below.
[0009]
FIG. 2 shows a configuration of the power storage device according to the first embodiment of the present invention.
The power storage device 8 includes a secondary battery device 9 and a charge / discharge control device 10 and receives DC power from a DC portion between the converter device 3 and the inverter device 4 or a DC portion between the converter device 3 and the inverter device 4. Are connected to output DC power. The power storage device 8 secures a necessary power capacity by appropriately connecting the plurality of secondary battery devices 9 in series and in parallel. The charge / discharge control device 10 is located between the output terminal of the power storage device 8 and the secondary battery device 9 and has a function of controlling each of an input (charge) current and an output (discharge) current.
With this configuration, the following operation is realized.
When the actual storage amount exceeds a charging limit value determined by the power storage capacity specific to the power storage device 8, the input (charging) current of the charge / discharge control device 10 is cut off to prevent further charging, and danger due to overcharge, failure, etc. Work around. At this time, the output (discharge) current is not interrupted, and the output (discharge) can be performed as usual. On the other hand, when the actual storage amount falls below a discharge limit value determined by the storage capacity inherent to the power storage device 8, the output (discharge) current of the charge / discharge control device 10 is interrupted to suppress further discharge, and the power storage device due to overdischarge. 8 troubles and the like are avoided. At this time, the input (charging) current is not interrupted, and input (charging) can be performed as usual.
In the present embodiment, the power storage device 8 is configured using the secondary battery device 9, but this is not limited to a specific power storage means, and a configuration using a capacitor instead of the secondary battery device 9 is used. May be.
[0010]
FIG. 3 shows the configuration of the control device according to the first embodiment of the present invention.
The engine 1 outputs a shaft torque based on the command Se from the control device 11. The induction generator 2 receives the shaft torque of the engine 1 as input, converts it into three-phase AC power, and outputs it. Converter device 3 receives the three-phase AC power output from induction generator 2 as input, converts it into DC power, and outputs the DC power. Here, converter device 3 performs voltage control so as to be a DC voltage based on command Sc from control device 11. Inverter device 4 receives DC power output from converter device 3 as input, converts the DC power into three-phase AC power, and outputs it. The induction motor 5 receives the three-phase AC power output from the inverter device 4 as input, converts it into shaft torque, and outputs it. Here, the inverter device 4 variably controls the output voltage and the AC current frequency of the inverter device 4 so that the output torque of the induction motor 5 outputs a torque based on the command Si from the control device 11. The speed reducer 6 amplifies and outputs the shaft torque output of the induction motor 5 by reducing the rotation speed, and drives the wheel shaft 7 to accelerate and decelerate the electric vehicle.
Power storage device 8 includes secondary battery device 9 and charge / discharge control device 10 shown in FIG.
The control device 11 receives the internal state signal Sp1 of the power storage device 8 as an input, and outputs an operation command Se to the engine 1, an operation command Sc to the converter device 3, an operation command Si to the inverter device 4, and a breaker 14a, 14b, 14c, 14d. An operation command Sb and an operation command Sp2 to the charge / discharge control device 10 (FIG. 2) disposed in the power storage device 8 are output, and the overall operation of these devices is performed so that the amount of stored secondary battery power is within a certain range. Control the state.
The service power inverter 12 receives DC power between the converter 3 and the inverter 4 as input, converts the DC power into three-phase AC power, and outputs the three-phase AC power. Further, the service power transformer 13 adjusts the service power supply voltage to be supplied to lighting of an electric car, an air conditioner, and the like, and supplies the service power to each service device.
The circuit breaker 14a is arranged in the DC power section between the converter device 3 and the inverter device 4 in the immediate vicinity of the input terminal of the converter device 3, and based on the operation command Sb from the control device 11, the converter device 3 Then, the power supplied to the power storage device 8 is cut off. The circuit breaker 14b is disposed between the DC power unit between the converter device 3 and the inverter device 4 and the service power inverter device 12, and is controlled by the converter device 3 and the inverter device 4 based on the operation command Sb from the control device 11. The power supplied to the service power inverter 12 is cut off. The circuit breaker 14c is disposed between the DC power unit between the converter device 3 and the inverter device 4 and the input / output terminal of the power storage device 8, and is connected between the converter device 3 and the inverter device 4 based on an operation command Sb from the control device 11. The power supplied from the DC power unit to the power storage device 8 is cut off. The circuit breaker 14d is disposed in the DC power section between the converter device 3 and the inverter device 4 in the immediate vicinity of the input terminal of the inverter device 4, and based on the operation command Sb from the control device 11, the converter device 3 and the power storage device 8 From the power supply to the inverter device 4 is shut off.
[0011]
With this configuration, the following operation is realized.
When accelerating the electric vehicle, the input power of the inverter device 4 is shared by the DC power output by the converter device 3 and the DC power output by the power storage device 8. That is, when the input power of the inverter device 4 required for obtaining the shaft torque output of the induction motor 5 cannot be covered only by the DC power output from the converter device 3, the DC power output from the power storage device 8 is supplemented. Similarly, when the input power of the inverter device 4 required for obtaining the shaft torque output of the induction motor 5 cannot be covered only by the DC power output from the power storage device 8, the DC power output from the converter device 3 is supplemented. It is also possible. When the DC power output from converter device 3 is excessive with respect to the input power to inverter device 4 necessary for obtaining the required output shaft torque in induction motor 5, excess power is absorbed by power storage device 8. I do. In particular, according to this configuration, even when power cannot be obtained from one of the converter device 3 and the power storage device 8, power can be obtained from the other, and the minimum required operation such as evacuation to the next station can be continued.
On the other hand, when decelerating the electric vehicle, the inverter device 4 is operated to regenerate so that the induction motor 5 outputs the brake torque, and the regenerative power output from the inverter device 4 is absorbed by the power storage device 8. The power absorbed by the power storage device 8 during deceleration is preferentially used when accelerating the electric vehicle, so that the energy required for driving the electric vehicle can be effectively used.
While the engine 1 and the converter device 3 do not operate due to a failure or the like, the power supply to the converter device 3 is cut off by turning off the circuit breaker 14a to ensure the safety of the equipment. Further, when the voltage of the DC power section between the converter device 3 and the inverter device 4 becomes excessive, the power supply to the converter device 3 is cut off by turning off the circuit breaker 14a, thereby preventing the converter device 3 from malfunctioning.
When the voltage of the DC power unit exceeds the input allowable voltage of the service power inverter device 12, the power supplied from the converter device 3 and the inverter device 4 to the service power inverter device 12 is cut off by turning off the circuit breaker 14b, and the power is supplied. Of the inverter device 12 is prevented.
When the allowable storage amount of the power storage device 8 is exceeded, or when the input / output current with the DC power unit exceeds the input / output allowable current value of the power storage device 8, the converter 3 and the inverter device 4 are turned off by turning off the circuit breaker 14c. The power supplied to the power storage device 8 from the DC power unit is shut off to prevent the power storage device 8 from failing.
While the inverter device 4 does not operate due to a failure or the like, the power supply to the inverter device 4 is cut off by turning off the circuit breaker 14d to prevent a malfunction. Further, when the power supplied from the converter device 3 and the power storage device 8 to the inverter device 4 becomes excessive, the power supply to the inverter device 4 is cut off by turning off the circuit breaker 14d to prevent a failure.
[0012]
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention.
The engine 1 outputs a shaft torque based on a command from the control device 11. The induction generator 2 receives the shaft torque of the engine 1 as input, converts it into three-phase AC power, and outputs it. Converter device 3 receives three-phase AC power output from induction generator 2 as input, converts it into DC power, and outputs it. Here, converter device 3 performs voltage control to be a DC voltage based on a voltage command from control device 11. The inverter devices 4a and 4b receive DC power output from the converter device 3 as input, convert the DC power into three-phase AC power, and output the converted three-phase AC power. The electric motors 5a and 5b receive the three-phase AC power output from the inverter devices 4a and 4b, convert the power into shaft torque, and output the shaft torque. Here, inverter devices 4a and 4b vary output voltages and AC current frequencies of inverter devices 4a and 4b such that output torques of induction motors 5a and 5b output torques based on a torque command from control device 11, respectively. Control. The speed reducers 6a and 6b amplify and output the shaft torque outputs of the induction motors 5a and 5b by reducing the rotational speed, respectively, and drive the wheel shafts 7a and 7b to accelerate and decelerate the electric vehicle.
In particular, in the present embodiment, two inverter devices 4a and 4b are provided, and the respective drive systems of the speed reducer 6a, the electric motor 5a, the wheel shaft 7a and the speed reducer 6b, the electric motor 5b, and the wheel shaft 7b are separately provided so that the inverter device 4a , 4b, the driving force can be obtained from the other driving system even when one of the driving systems does not operate, and the required minimum operation such as evacuation to the next station can be continued.
Power storage device 8 includes secondary battery device 9 and charge / discharge control device 10 shown in FIG.
The control device 11 receives the internal state signal Sp1 of the power storage device 8 as an input, and outputs an operation command Se to the engine 1, an operation command Sc to the converter device 3, an operation command Si to the inverter devices 4a and 4b, and circuit breakers 14a, 14b, and 14c. The operation command Sb is output to 14d and 14e, and the operation command Sp2 to the charge / discharge control device 10 (FIG. 2) disposed in the power storage device 8 is output, and these devices are controlled so that the storage amount of the secondary battery is within a certain range. Control the overall operating state.
The service power inverter device 12 receives DC power between the converter device 3 and the inverter devices 4a and 4b, converts the DC power into three-phase AC power, and outputs the three-phase AC power. Further, the service power transformer 13 adjusts the service power supply voltage to be supplied to lighting of an electric car, an air conditioner, and the like, and supplies the service power to each service device.
The circuit breaker 14a is disposed in the DC power section between the converter device 3 and the inverter devices 4a and 4b, in the immediate vicinity of the input terminal of the converter device 3, and the converter device 3 is connected to the inverter based on an operation command Sb from the control device 11. The power supplied to the devices 4a and 4b and the power storage device 8 is cut off. The circuit breaker 14b is disposed between the DC power unit between the converter device 3 and the inverter devices 4a and 4b and the service power inverter device 12, and based on the operation command Sb from the control device 11, the converter device 3 and the inverter device. The power supplied from 4a, 4b to the service power inverter 12 is cut off. The circuit breaker 14c is arranged between the DC power unit between the converter device 3 and the inverter devices 4a and 4b and the input / output terminal of the power storage device 8, and based on the operation command Sb from the control device 11, the converter device 3 and the inverter device The power supplied to the power storage device 8 from the DC power unit between 4a and 4b is cut off. The circuit breakers 14d and 14e are arranged in the DC power section between the converter device 3 and the inverter devices 4a and 4b in the immediate vicinity of the input terminals of the inverter devices 4a and 4b, and based on the operation command Sb from the control device 11, The power supplied from the device 3 and the power storage device 8 to the inverter devices 4a and 4b is cut off.
[0013]
With this configuration, the following operation is realized.
When accelerating the electric vehicle, the input power of inverter devices 4a and 4b is shared by the DC power output from converter device 3 and the DC power output from power storage device 8. That is, if the input power of inverter devices 4a and 4b required to obtain the shaft torque output of induction motors 5a and 5b cannot be covered only by the DC power output from converter device 3, the DC power output from power storage device 8 Supplement with. Similarly, when the input power of inverter devices 4a and 4b required to obtain the shaft torque output of induction motors 5a and 5b cannot be covered only by the DC power output from power storage device 8, the DC power output from converter device 3 It is also possible to supplement with electric power. When the DC power output from converter device 3 is excessive with respect to the input power to inverter devices 4a and 4b required to obtain the required output shaft torque in induction motors 5a and 5b, power storage device 8 generates excess power. Absorb the power. In particular, according to this configuration, even when power cannot be obtained from one of the converter device 3 and the power storage device 8, power can be obtained from the other, and the minimum required operation such as evacuation to the next station can be continued.
On the other hand, when decelerating the electric vehicle, inverter devices 4a and 4b are operated to regenerate so that induction motors 5a and 5b output brake torque, and regenerative power output from inverter devices 4a and 4b is absorbed by power storage device 8. . The power absorbed by the power storage device 8 during deceleration is preferentially used when accelerating the electric vehicle, so that the energy required for driving the electric vehicle can be effectively used.
In particular, in the present embodiment, two inverter devices 4a and 4b are provided, and the induction motor 5a, the speed reducer 6a, the wheel shaft 7a, and the induction motor 5b, the speed reducer 6b, and the wheel shaft 7b are provided as separate drive systems. Even when one of the driving systems that supplies power to each of the devices 4a and 4b does not operate, the driving force can be obtained from the other, and the minimum necessary operation such as evacuation to the next station can be continued. .
While the engine 1 and the converter device 3 do not operate due to a failure or the like, the power supply to the converter device 3 is cut off by turning off the circuit breaker 14a to ensure the safety of the equipment. Further, when the voltage of the DC power section between the converter device 3 and the inverter devices 4a and 4b becomes excessive, the power supply to the converter device 3 is cut off by turning off the circuit breaker 14a to prevent the failure of the converter device 3 I do.
When the voltage of the DC power unit exceeds the input allowable voltage of the service power inverter device 12, the power supplied from the converter device 3 and the inverter devices 4a and 4b to the service power inverter device 12 is cut off by turning off the circuit breaker 14b. Thus, the failure of the power supply inverter device 12 is prevented.
When the allowable storage amount of the power storage device 8 is exceeded, or when the input / output current with the DC power unit exceeds the input / output allowable current value of the power storage device 8, the converter 3 and the inverter 4a are turned off by turning off the circuit breaker 14c. 4b, the power supplied from the DC power unit to the power storage device 8 is cut off to prevent the power storage device 8 from failing.
While the inverter devices 4a and 4b do not operate due to a failure or the like, the power supply to the inverter devices 4a and 4b is cut off by turning off the circuit breakers 14d and 14e to prevent malfunction. Further, when the power supplied from the converter device 3 and the power storage device 8 to the inverter devices 4a and 4b becomes excessive, the power supply to the inverter devices 4a and 4b is cut off by turning off the circuit breakers 14d and 14e to prevent a failure. I do.
[0014]
FIG. 5 shows an example of power storage amount management control of a power storage device based on an energy balance according to a traveling state of a vehicle equipped with the power storage device of the present invention.
The vehicle changes the stored energy of the power storage device into kinetic energy by the inverter device by powering from the stopped state (or low-speed state) of (A), and shifts to the running state (or high-speed state) of (B). On the other hand, the kinetic energy is converted from the running state (or high-speed state) of FIG. 1B to the stored energy by the inverter device by the regenerative brake, and the state is shifted to the stop state (or low-speed state) of FIG.
Assuming an ideal flat section, the sum of the kinetic energy and the stored energy is constant regardless of the speed. However, in practice, the sum of the kinetic energy and the stored energy changes every moment due to energy loss during traveling (electrical and mechanical energy loss, energy loss gradient due to curve resistance, increase / decrease in potential energy due to the gradient, etc.). The storage amount management control manages the storage energy (the storage amount of the power storage device) such that the sum of the kinetic energy and the storage energy that change every moment is kept as constant as possible. By this power storage amount management control, it is possible to accelerate from a certain speed to a predetermined speed in specification by powering without falling below a lower limit value of the stored power, and to decelerate from a certain speed to a stop by regenerative braking without exceeding the upper limit value of the stored power.
The power storage amount management reference pattern shown in FIG. 5 is determined as an increase or decrease in the power storage amount of the power storage device when the vehicle travels in an ideal flat section. That is, the power storage amount management reference pattern decreases by the amount of kinetic energy converted by power running, and the power storage amount management reference pattern increases by the amount of kinetic energy converted by regenerative braking. That is, the sum of the power storage amount management reference pattern and the kinetic energy is substantially constant.
When the actual storage amount of the power storage device is smaller than the storage amount management reference pattern, it is determined that the actual storage amount is less than the ideal storage amount in the traveling state, and the difference between the storage amount management reference pattern and the actual storage amount of the storage device is determined. The converter device output (engine output) is increased based on the value to promote charging of the power storage device. If the actual storage amount of the power storage device is larger than the storage amount management reference pattern, it is determined that the actual storage amount exceeds the ideal storage amount in the traveling state, and the storage amount management reference pattern and the actual storage amount of the storage device are determined. Then, the converter device output (engine output) is reduced (or stopped) based on the difference value from the above to promote the discharge of the power storage device. As a result, control is performed in a direction in which the difference value between the power storage amount management reference pattern and the actual power storage amount of the power storage device is reduced, and control that approaches the ideal power storage amount in the traveling state is realized.
Further, in actual control, in order to reduce the load on the engine and the converter device, it is necessary to avoid repeated increases and decreases in the amount of power generation. For this reason, a hysteresis characteristic is provided for the set value of the power storage amount management reference pattern when the power generation amount is increased and when the power generation amount is reduced in consideration of the control margin for the power storage amount management reference pattern. The control margin is determined in consideration of the following characteristics of the engine and the converter within the range of the storage capacity of the power storage device.
[0015]
FIG. 6 shows details of the power storage amount management control of the present invention.
The charge allowable limit line is a limit value set to prevent further charging for the physical or safety reasons of the amount of power stored in the power storage device, and the discharge allowable limit line is the physical or safety limit of the amount of power stored in the power storage device. It is a limit value set for not charging any more for a reason. Further, the power storage amount management reference pattern (1) and the power storage amount management reference pattern (2) are determined as an increase or decrease in the power storage amount of the power storage device when the vehicle travels in a typical model section. At this time, the power storage amount management reference pattern decreases by the amount of kinetic energy converted by power running, and the power storage amount management reference pattern increases by the amount of kinetic energy converted by regenerative braking. That is, the sum of the power storage amount management reference pattern (1), the power storage amount management reference pattern (2), and the kinetic energy is substantially constant. The storage amount management reference pattern (1) is set so as to coincide with the discharge allowable limit line at the speed Vmax. Similarly, the control reference pattern (2) is set so as to coincide with the charge allowable limit line when the speed is zero. Here, Vmax is set to the maximum driving speed of the vehicle.
Although a typical model section is assumed to be an ideal section having a zero gradient obtained by averaging an actual route, a plurality of storage amount management reference patterns (1) and a plurality of storage amount management reference patterns are determined based on actual route data. By determining (2) and switching these according to the travel line section, more efficient power storage amount management is possible.
"Area A (above speed Va)", that is, when the actual amount of power is stored in the area between the power storage amount management reference patterns (1) and (2)
Judging that it is the ideal amount of power storage in the running state, the average power to compensate for the auxiliary equipment power consumption and running loss (vehicle resistance, equipment loss, etc.) consuming power regardless of the running state of the vehicle Only the converter output (engine output) is generated. The supplementary output at this time is determined by a running simulation assuming an average running pattern, but it is also possible to perform a prediction calculation in real time during actual running.
However, in the low-speed range immediately after departure from the station (“area A, below the speed Va”), the actually required inverter output is small, and in order to calm the station premises, the converter device output (engine output) is not performed and the power is stored. It runs only with the device output.
“Area B”, that is, when the actual storage amount is smaller than the storage amount management reference pattern (1)
It is determined that the power storage amount is less than the ideal power storage amount in the traveling state, and the converter device output (engine output) is increased based on the difference value between the power storage amount management reference pattern and the power storage device actual power storage amount, and the power is transferred to the power storage device. Promotes charging. At this time, the amount of power generation is increased by making the engine output larger than the engine output set in the area A.
"Area C", that is, when the actual storage amount is large relative to the storage amount management reference pattern (2)
It is determined that the power storage amount exceeds the ideal power storage amount in the traveling state, and the converter device output (engine output) is reduced (or stopped) based on a difference value between the power storage amount management reference pattern and the power storage device actual power storage amount. To accelerate the discharge of the power storage device.
By performing the converter device output (engine output) control in these “region A”, “region B”, and “region C”, the actual storage amount of the power storage device is stored in the storage amount management reference pattern (1) and the storage amount management reference. Control is performed so as to return to the area between the patterns (2) (the storage amount management reference area), and control that approaches the ideal storage amount in the traveling state is realized.
[0016]
FIG. 7 shows the operation of each device in the power storage amount management control of the present invention.
In the power storage states “Area A”, “Area B”, and “Area C” shown in FIG. 6, operation commands from the cab (“power running”, “stop brake”, “coasting / stop”, “constant speed operation”) The operation of the converter / engine (CNV / ENG), the inverter (INV), and the power storage device (BTR) will be specifically described in accordance with the operation of the vehicle. In each operation state, the flow of energy between the devices is shown in the direction of the arrow.
-If the charged amount is less than the speed Va in the "area A", it is regarded as the station premises, and the control is performed as follows according to the operation command.
During power running: Power running starts only with the output of the power storage device while the engine / converter is "stopped".
During stop braking: The engine / converter is "stopped" regardless of speed, giving priority to regenerative power absorption.
If the amount of stored power is “area A” and the speed is equal to or higher than Va, it is considered that the vehicle has passed through the station premises, and control is performed as follows according to the operation command.
During power running and constant speed operation: The power storage device is used regularly to supplement the power consumption of auxiliary equipment and running resistance and equipment loss with engine output. For the three-stage power generation output (power generation {circle around (1)} to {circle over (3)}), "power generation {circle around (2)}" which is an intermediate output is assigned.
During stop brake: "Stop" the engine / converter to prioritize absorption of regenerative power.
During deceleration operation: The engine / converter is operated by "energy absorption" to absorb regenerative power.
-When the charged amount is in "region B", control is performed as follows according to the operation command.
During power running and constant speed operation: The engine / converter suppresses discharge of the power storage device as high-power operation “power generation (3)”.
During stop braking and deceleration braking: The engine / converter "stops" to absorb all regenerative power and promote recovery of the stored power.
When coasting / stopping: The engine / converter is set to the intermediate output operation “power generation (2)” to recover the charged amount.
-In the "region C", control is performed as follows according to the operation command.
During power running: The engine / converter uses low output operation "power generation (1)" to minimize the amount of power generation, such as supplementary power consumption of auxiliary equipment, and promotes discharging with only power storage output for power running power.
During stop braking: Basically, the regenerative power is absorbed by the secondary battery while the engine / converter is "stopped", but the regenerative power is limited to prevent the charging limit from being exceeded.
During deceleration operation: The engine / converter is operated by "energy absorption" to absorb regenerative power.
At constant speed operation: The engine / converter is "stopped" by supplementing only the output that maintains a constant speed from the power storage device.
When coasting / stopping: It is determined that the power storage amount at the next powering is sufficient, and the engine / converter is stopped.
[0017]
FIG. 8 shows a basic configuration of the third embodiment of the present invention.
The fuel cell 17 outputs DC power based on a command from a control device (not shown). The output adjustment device 18 has a function of inputting DC power output from the fuel cell 17 and adjusting the power. Here, voltage control is performed so that the output power of the output adjusting device 18 becomes a DC unit voltage based on a voltage command from a control device (not shown). The inverter device 4 receives the DC power output from the output adjustment device 18 as input, converts the DC power into three-phase AC power, and outputs the three-phase AC power. The induction motor 5 receives the three-phase AC power output from the inverter device 4 as input, converts it into shaft torque, and outputs it. Here, the inverter device 4 variably controls the output voltage and the AC current frequency of the inverter device so that the output torque of the induction motor 5 outputs a torque based on a command from a control device (not shown). The reduction gear 6 amplifies and outputs the shaft torque output of the induction motor 5 by reducing the rotation speed, and drives the wheel shaft 7 to accelerate and decelerate the electric vehicle. The power storage device 8 is connected so that DC power can be input from a DC portion between the output adjustment device 18 and the inverter device 4 or can be output to a DC portion between the output adjustment device 18 and the inverter device 4.
[0018]
Hereinafter, the operation of the third embodiment will be described.
When accelerating the electric vehicle, the input power of the inverter device 4 is shared by the DC power output by the output adjustment device 18 and the DC power output by the power storage device 8. That is, when the input power of the inverter device 4 necessary for obtaining the shaft torque output of the induction motor 5 cannot be covered only by the DC power output by the output adjusting device 18, the input power is supplemented by the DC power output by the power storage device 8. . Similarly, when the input power of the inverter device 4 required for obtaining the shaft torque output of the induction motor 5 cannot be covered only by the DC power output from the power storage device 8, the DC power output from the output adjustment device 18 supplements the input power. It is also possible. If the DC power output by the output adjusting device 18 is excessive with respect to the input power of the inverter device 4 required to obtain the output shaft torque required by the induction motor 5, the surplus power is absorbed by the power storage device 8. I do. In particular, according to this configuration, even when power cannot be obtained from one of the output adjustment device 18 and the power storage device 8, power can be obtained from the other, and the minimum necessary operation such as evacuation to the next station can be continued.
On the other hand, when decelerating the electric vehicle, the inverter device 4 is operated to regenerate so that the induction motor 5 outputs the brake torque, and the regenerative power output from the inverter device 4 is absorbed by the power storage device 8. The power absorbed by the power storage device 8 during deceleration is preferentially used when accelerating the electric vehicle, so that the energy required for driving the electric vehicle can be effectively used.
[0019]
FIG. 9 shows a configuration of a control device according to the third embodiment of the present invention.
The fuel cell 17 outputs DC power according to a command Sf from the control device 11. The output adjustment device 18 has a function of inputting DC power output from the fuel cell 17 and adjusting the power. Here, the output adjusting device 18 performs voltage control so as to be a DC unit voltage based on the voltage command Sc of the control device 11. The inverter device 4 receives the DC power output from the output adjustment device 18 as input, converts the DC power into three-phase AC power, and outputs the three-phase AC power. The induction motor 5 receives the three-phase AC power output from the inverter device 4 as input, converts it into shaft torque, and outputs it. Here, the inverter device 4 variably controls the output voltage and the AC current frequency of the inverter device so that the output torque of the induction motor 5 outputs a torque based on the command Si from the control device 11. The speed reducer 6 amplifies and outputs the shaft torque output of the induction motor 5 by reducing the rotation speed, and drives the wheel shaft 7 to accelerate and decelerate the electric vehicle.
Power storage device 8 includes secondary battery device 9 and charge / discharge control device 10 shown in FIG.
The control device 11 receives the internal state signal Sp1 of the power storage device 8 as an input, and outputs an operation command Se to the fuel cell 17, an operation command Sc to the output adjustment device 18, an operation command Si to the inverter device 4, and circuit breakers 14a, 14b, 14c, and 14d. An operation command Sb and an operation command Sp2 to the charge / discharge control device 10 (FIG. 2) disposed in the power storage device 8 are output, and the overall operation of these devices is controlled so that the amount of stored secondary battery power is within a certain range. Control the operating state.
The service power inverter 12 receives the DC power between the output adjusting device 18 and the inverter 4 as an input, converts the DC power into three-phase AC power, and outputs the three-phase AC power. Further, the voltage is adjusted to a service power supply voltage to be supplied to lighting of an electric car, an air conditioner, and the like by the transformer 13 and supplied to each service device.
The circuit breaker 14a is disposed in the DC power section between the output adjustment device 18 and the inverter device 4 in the immediate vicinity of the input terminal of the output adjustment device 18, and is controlled by the output control device 18 based on an operation command Sb from the control device 11. The power supplied to the inverter device 4 and the power storage device 8 is cut off. The circuit breaker 14b is arranged between the DC power unit between the output adjustment device 18 and the inverter device 4 and the service power inverter device 12, and based on the operation command Sb from the control device 11, the output adjustment device 18 and the inverter device 4 to cut off the power supplied to the service power inverter device 12. The circuit breaker 14c is arranged between the DC power unit between the output adjusting device 18 and the inverter device 4 and the input / output terminal of the power storage device 8, and based on the operation command Sb from the control device 11, the output adjusting device 18 and the inverter device The power supplied to the power storage device 8 from the DC power unit between the four power supply units is cut off. The circuit breaker 14d is arranged in the DC power section between the output adjusting device 18 and the inverter device 4 in the immediate vicinity of the input terminal of the inverter device 4, and based on the operation command Sb from the control device 11, the output control device 18 The power supplied from the device 8 to the inverter device 4 is cut off.
[0020]
With this configuration, the following operation is realized.
When accelerating the electric vehicle, the input power of the inverter device 4 is shared by the DC power output by the output adjustment device 18 and the DC power output by the power storage device 8. That is, when the input power of the inverter device 4 cannot be covered only by the DC power output by the output adjusting device 18 in order to obtain the required shaft torque output by the induction motor 5, the DC power output by the power storage device 8 supplements. Conversely, if the DC power output by the output adjusting device 18 is excessive with respect to the input power of the inverter device 4 required to obtain the required output shaft torque by the induction motor 5, the excess power is stored by the power storage device 8. Absorb. Further, even when power cannot be obtained from either the output adjustment device 18 or the power storage device 8, power can be obtained from the other, so that the minimum necessary operation such as evacuation to the next station can be continued. it can.
When the electric vehicle is decelerated, the inverter device 4 is operated to regenerate so that the induction motor 5 outputs the brake torque, and the regenerative power output from the inverter device 4 is absorbed by the power storage device 8. By performing this operation, the electric power absorbed by the power storage device 8 at the time of deceleration is used preferentially when the electric vehicle is accelerated as described above, so that the energy required for driving the electric vehicle is effectively used. it can.
While the fuel cell 17 and the output adjustment device 18 do not operate due to a failure or the like, the power supply to the output adjustment device 18 is cut off by turning off the circuit breaker 14a, thereby ensuring the safety of the device. Further, when the voltage of the DC power section between the output adjustment device 18 and the inverter device 4 becomes excessive, the power supply to the output adjustment device 18 is cut off by turning off the circuit breaker 14a, and the failure of the output adjustment device 18 is caused. To prevent.
When the voltage of the DC power unit exceeds the input allowable voltage of the service power supply inverter device 12, the power supplied from the output adjustment device 18 and the inverter device 4 to the service power supply inverter device 12 is cut off by turning off the circuit breaker 14b. Failure of the power supply inverter device 12 is prevented.
When the allowable storage amount of the power storage device 8 is exceeded, or when the input / output current with the DC power unit exceeds the input / output allowable current value of the power storage device 8, the circuit breaker 14 c is turned off, and the output adjustment device 18 and the inverter device are turned off. The power supplied to the power storage device 8 from the DC power unit between the power storage devices 4 is cut off to prevent the power storage device 8 from failing.
While the inverter device 4 does not operate due to a failure or the like, the power supply to the inverter device 4 is cut off by turning off the circuit breaker 14d to prevent a malfunction. Further, when the power supplied from the output adjustment device 18 and the power storage device 8 to the inverter device 4 becomes excessive, the power supply to the inverter device 4 is cut off by turning off the circuit breaker 14d to prevent a failure.
[0021]
FIG. 10 shows a fourth embodiment of the present invention.
The fuel cell 17 outputs DC power according to a command Sf from the control device 11. The output adjustment device 18 has a function of inputting DC power output from the fuel cell 17 and adjusting the power. Here, the output adjusting device 18 performs voltage control so as to be a DC unit voltage based on the voltage command Sc of the control device 11. The inverter devices 4a and 4b receive the DC power output from the output adjusting device 18 as input, convert the DC power into three-phase AC power, and output the three-phase AC power. The electric motors 5a and 5b receive the three-phase AC power output from the inverter devices 4a and 4b, convert the power into shaft torque, and output the shaft torque. Here, inverter devices 4a and 4b vary output voltages and AC current frequencies of inverter devices 4a and 4b such that output torques of induction motors 5a and 5b output torques based on a torque command from control device 11, respectively. Control. The speed reducers 6a and 6b amplify and output the shaft torque outputs of the induction motors 5a and 5b by reducing the rotational speed, respectively, and drive the wheel shafts 7a and 7b to accelerate and decelerate the electric vehicle.
In particular, in the present embodiment, two inverter devices 4a and 4b are provided, and the respective drive systems of the speed reducer 6a, the electric motor 5a, the wheel shaft 7a and the speed reducer 6b, the electric motor 5b, and the wheel shaft 7b are separately provided so that the inverter device 4a , 4b, the driving force can be obtained from the other driving system even when one of the driving systems does not operate, and the required minimum operation such as evacuation to the next station can be continued.
Power storage device 8 includes secondary battery device 9 and charge / discharge control device 10 shown in FIG.
The control device 11 receives the internal state signal Sp1 of the power storage device 8 as an input, and outputs an operation command Se to the fuel cell 17, an operation command Sc to the output adjustment device 18, an operation command Si to the inverter devices 4a and 4b, and circuit breakers 14a and 14b. An operation command Sb is output to 14c, 14d, and 14e, and an operation command Sp2 to the charge / discharge control device 10 (FIG. 2) disposed in the power storage device 8 is output. Control the overall operating state of the device.
The service power inverter device 12 receives the DC power between the output adjusting device 18 and the inverter devices 4a and 4b as input, converts the DC power into three-phase AC power, and outputs it. Further, the service power transformer 13 adjusts the service power supply voltage to be supplied to lighting of an electric car, an air conditioner, and the like, and supplies the service power to each service device.
The circuit breaker 14a is disposed in the DC power section between the output adjusting device 18 and the inverter devices 4a and 4b, in the vicinity of the input terminal of the output adjusting device 18, and based on the operation command Sb from the control device 11, The power supplied from 18 to the inverter devices 4a and 4b and the power storage device 8 is cut off. The circuit breaker 14b is disposed between the DC power unit between the output adjustment device 18 and the inverter devices 4a and 4b and the service power inverter device 12, and based on the operation command Sb from the control device 11, The power supplied from the inverter devices 4a and 4b to the service power inverter device 12 is cut off. The circuit breaker 14c is disposed between the DC power unit between the output adjustment device 18 and the inverter devices 4a and 4b and the input / output terminal of the power storage device 8, and based on the operation command Sb from the control device 11, The power supplied to the power storage device 8 from the DC power unit between the inverter devices 4a and 4b is cut off. The circuit breakers 14d and 14e are arranged in the DC power section between the output adjusting device 18 and the inverter devices 4a and 4b, in the immediate vicinity of the input terminals of the inverter devices 4a and 4b, and based on an operation command Sb from the control device 11. The power supplied from the output adjustment device 18 and the power storage device 8 to the inverter devices 4a and 4b is cut off.
[0022]
With this configuration, the following operation is realized.
When accelerating the electric vehicle, the input power of the inverter devices 4a and 4b is shared by the DC power output by the output adjustment device 18 and the DC power output by the power storage device 8. That is, when the input power of the inverter devices 4a and 4b required to obtain the shaft torque output of the induction motors 5a and 5b cannot be covered only by the DC power output by the output adjusting device 18, the DC power output by the power storage device 8 Supplement with electricity. Similarly, when the input power of the inverter devices 4a and 4b required to obtain the shaft torque output of the induction motors 5a and 5b cannot be covered only by the DC power output from the power storage device 8, the output adjustment device 18 outputs. It is also possible to supplement with DC power. If the DC power output by the output adjusting device 18 is excessive with respect to the input power of the inverter devices 4a and 4b required to obtain the required output shaft torque in the induction motors 5a and 5b, Absorb the power. In particular, according to this configuration, even when power cannot be obtained from one of the output adjustment device 18 and the power storage device 8, power can be obtained from the other, and the minimum necessary operation such as evacuation to the next station can be continued.
On the other hand, when decelerating the electric vehicle, inverter devices 4a and 4b are operated to regenerate so that induction motors 5a and 5b output brake torque, and regenerative power output from inverter devices 4a and 4b is absorbed by power storage device 8. . The power absorbed by the power storage device 8 during deceleration is preferentially used when accelerating the electric vehicle, so that the energy required for driving the electric vehicle can be effectively used.
In particular, in the present embodiment, two inverter devices 4a and 4b are provided, and the induction motor 5a, the speed reducer 6a, the wheel shaft 7a, and the induction motor 5b, the speed reducer 6b, and the wheel shaft 7b are provided as separate drive systems. Even when one of the driving systems that supplies power to each of the devices 4a and 4b does not operate, the driving force can be obtained from the other, and the minimum necessary operation such as evacuation to the next station can be continued. .
While the fuel cell 17 and the output adjustment device 18 do not operate due to a failure or the like, the power supply to the output adjustment device 18 is cut off by turning off the circuit breaker 14a, thereby ensuring the safety of the device. Further, when the voltage of the DC power section between the output adjustment device 18 and the inverter devices 4a and 4b becomes excessive, the power supply to the output adjustment device 18 is cut off by turning off the circuit breaker 14a, and the output adjustment device 18 Prevent failure.
When the voltage of the DC power section exceeds the input allowable voltage of the service power supply inverter device 12, the power supplied from the output adjustment device 18, the inverter devices 4a and 4b to the service power supply inverter device 12 is cut off by turning off the circuit breaker 14b. Thus, the failure of the power supply inverter device 12 is prevented.
When the allowable storage amount of the power storage device 8 is exceeded, or when the input / output current with the DC power unit exceeds the input / output allowable current value of the power storage device 8, the circuit breaker 14 c is turned off, and the output adjustment device 18 and the inverter device are turned off. The power supplied to the power storage device 8 from the DC power unit between 4a and 4b is cut off to prevent the power storage device 8 from failing.
While the inverter devices 4a and 4b do not operate due to a failure or the like, the power supply to the inverter devices 4a and 4b is cut off by turning off the circuit breakers 14d and 14e to prevent malfunction. Further, when the power supplied from the output adjusting device 18 and the power storage device 8 to the inverter devices 4a and 4b becomes excessive, the power supply to the inverter devices 4a and 4b is cut off by turning off the circuit breakers 14d and 14e, thereby causing a failure. To prevent.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the maintenance of the power generation equipment can be performed by using the power storage means in combination with the power generation equipment using the engine having many sliding parts, and by using the power storage means in combination with the fuel cell equipment. Therefore, the human power cost required for maintenance can be suppressed. Further, since generation of exhaust gas by the power generation equipment is reduced, it is possible to realize a device that is friendly to the global environment.
In addition, by using power storage means in combination with power generation equipment or fuel cell equipment, even if power cannot be obtained from one of the power generation equipment and fuel cell equipment or power storage means, it is possible to obtain power from the other and to the next station. The minimum necessary operation such as evacuation can be continued.
In addition, by setting a power storage amount management reference pattern in the power storage means and controlling the difference value between the power storage amount based on this pattern and the actual power storage amount of the power storage means in a direction to decrease the power storage means, It is possible to perform control that approaches the ideal amount of stored power in the running state.
When the electric vehicle is decelerated, the regenerative power is absorbed by the power storage means. Therefore, when the electric vehicle is accelerated, the absorbed regenerative power is preferentially used to reduce the energy required for driving the electric vehicle. Can be used effectively.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a basic configuration diagram of a first embodiment of a railway vehicle drive device according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a power storage device of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a control device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing an example of power storage amount management control according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing details of the power storage amount management control of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing the operation of each device of the storage amount management control of the present invention.
FIG. 8 is a basic configuration diagram of a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a configuration diagram of a control device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 shows a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a basic configuration of a conventional railcar.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine, 2 ... Induction generator, 3 ... Converter device, 4 ... Inverter device, 5 ... Electric motor, 6 ... Reduction gear, 7 ... Wheel axle, 8 ... Power storage device, 9 ... Secondary battery device, 10 ... Charge / discharge control Device, 11: Control device, 12: Inverter device for service power supply, 13: Transformer, 14: Circuit breaker, 15: Liquid transmission, 16: Converter, 17: Fuel cell, 18: Output adjustment device

Claims (6)

エンジンにより駆動される発電手段が発生する交流電力を直流電力に変換するコンバータ手段を有する直流電力発生手段と、前記直流電力を交流電力に変換するインバータ手段と、前記直流電力を充電および放電する機能を持つ電力蓄積手段と、これらの各手段を制御する制御手段と、鉄道車両を駆動する電動機を備え、
前記直流電力発生手段の発生する直流電力と、前記電力蓄積手段の発生する直流電力を前記インバータ手段に供給するに際し、前記制御手段に前記電力蓄積手段に蓄積する蓄電エネルギを車両速度に対する蓄電量管理基準パターンとして設定し、前記パターンによる蓄電量と前記電力蓄積手段の実蓄電量との差分に応じて前記直流電力発生手段の発生する直流電力を制御することを特徴とする鉄道車両の駆動装置。DC power generation means having converter means for converting AC power generated by the power generation means driven by the engine into DC power, inverter means for converting the DC power to AC power, and a function of charging and discharging the DC power Power storage means having, and control means for controlling each of these means, and an electric motor for driving a railway vehicle,
When the DC power generated by the DC power generation means and the DC power generated by the power storage means are supplied to the inverter means, the control means controls the storage energy stored in the power storage means with respect to the vehicle speed with respect to the vehicle speed. A driving apparatus for a railway vehicle, which is set as a reference pattern, and controls DC power generated by the DC power generation means in accordance with a difference between the power storage amount according to the pattern and the actual power storage amount of the power storage means. 燃料電池と出力調整手段を有する直流電力発生手段と、前記直流電力発生手段の発生する直流電力を交流電力に変換するインバータ手段と、前記直流電力を充電および放電する機能を持つ電力蓄積手段と、これらの各手段を制御する制御手段と、鉄道車両を駆動する電動機を備え、
前記直流電力発生手段の発生する直流電力と、前記電力蓄積手段の発生する直流電力を前記インバータ手段に供給するに際し、前記制御手段に前記電力蓄積手段に蓄積する蓄電エネルギを車両速度に対する蓄電量管理基準パターンとして設定し、前記パターンによる蓄電量と前記電力蓄積手段の実蓄電量との差分に応じて前記直流電力発生手段の発生する直流電力を制御することを特徴とする鉄道車両の駆動装置。DC power generation means having a fuel cell and output adjustment means, inverter means for converting DC power generated by the DC power generation means into AC power, power storage means having a function of charging and discharging the DC power, Control means for controlling each of these means, and an electric motor for driving the railway vehicle,
When the DC power generated by the DC power generation means and the DC power generated by the power storage means are supplied to the inverter means, the control means controls the storage energy stored in the power storage means with respect to the vehicle speed with respect to the vehicle speed. A driving apparatus for a railway vehicle, which is set as a reference pattern, and controls DC power generated by the DC power generation means in accordance with a difference between the power storage amount according to the pattern and the actual power storage amount of the power storage means. 請求項１または請求項２において、前記蓄電量管理基準パターンとして第１と第２の蓄電量管理基準パターンを設定し、前記蓄電量管理基準パターンのセット値にヒステリシス特性を持たせることを特徴とする鉄道車両の駆動装置。3. The power storage amount management reference pattern according to claim 1, wherein a first and a second storage amount management reference pattern are set as the power storage amount management reference pattern, and a set value of the power storage amount management reference pattern has a hysteresis characteristic. Train car drive system. 請求項１から請求項３のいずれかにおいて、車両速度の減速時には、前記電動機がブレーキトルクを出力するように前記インバータ手段を回生動作させ、前記インバータ手段が出力する回生電力を前記電力蓄積手段に吸収することを特徴とする鉄道車両の駆動装置。In any one of claims 1 to 3, when the vehicle speed is reduced, the inverter means performs a regenerative operation so that the electric motor outputs a brake torque, and the regenerative power output from the inverter means is stored in the power storage means. A railway vehicle driving device characterized by absorbing. 請求項１から請求項４のいずれかにおいて、前記電動機を複数台設け、前記複数の電動機の各々を駆動する複数のインバータ手段を備えることを特徴とする鉄道車両の駆動装置。The driving apparatus for a railway vehicle according to any one of claims 1 to 4, further comprising a plurality of the electric motors, and a plurality of inverter means for driving each of the plurality of electric motors. 請求項１から請求項５のいずれかにおいて、前記電力蓄積手段は２次電池であることを特徴とする鉄道車両の駆動装置。The driving apparatus for a railway vehicle according to any one of claims 1 to 5, wherein the power storage means is a secondary battery.
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