JP2005278269A - Drive controller for vehicle - Google Patents
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Abstract
【課題】 車両用駆動制御装置に付加する蓄電装置の充放電電流を制御するスイッチンング素子のスイッチング損失を低減化し、冷却器の小型化を図ること。
【解決手段】 力行時、インバータ5は、蓄電装置2あるいは直流電源8と蓄電装置2から受電しモータ6を駆動する。回生時は回生電力を蓄電装置2あるいは直流電源8と蓄電装置2へ回生する。また、停車、惰行時は、直流電源8で蓄電装置2を充電したり、蓄電装置2から直流電源8へ放電させる。蓄電装置2の充放電電流は、スイッチング素子11,12をスイッチングすることにより制御される。スイッチング素子11,12は、蓄電装置の充放電時の電流が、ある設定した電流よりも大きいとき、高いスイッチング周波数で動作し、電流が小さいときには、低いスイッチング周波数で動作する。また、蓄電装置2のみで力行・回生動作をする場合、スイッチング素子11,12のオン・オフの状態を固定する。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a switching loss of a switching element for controlling a charging / discharging current of a power storage device added to a vehicle drive control device and to reduce a size of a cooler.
During power running, an inverter 5 receives power from a power storage device 2 or a DC power supply 8 and the power storage device 2 and drives a motor 6. During regeneration, regenerative power is regenerated to the power storage device 2 or the DC power supply 8 and the power storage device 2. When the vehicle stops or coasts, the power storage device 2 is charged by the DC power supply 8 or discharged from the power storage device 2 to the DC power supply 8. The charge / discharge current of power storage device 2 is controlled by switching switching elements 11 and 12. Switching elements 11 and 12 operate at a high switching frequency when the current during charging / discharging of the power storage device is larger than a set current, and operate at a low switching frequency when the current is small. Further, when the power running / regenerative operation is performed only by the power storage device 2, the on / off states of the switching elements 11 and 12 are fixed.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は鉄道車両用の駆動制御装置に関し、特に、蓄電装置を備えた鉄道車両用の駆動制御装置に関するものである。 The present invention relates to a drive control device for a railway vehicle, and more particularly to a drive control device for a rail vehicle provided with a power storage device.
電気車に二次電池、コンデンサなどの電力貯蔵装置を搭載し、モータの駆動電力の供給、回生電力の吸収を行い、き電線、架線の電圧の安定化、損失の低減化等を図った電気車の駆動システムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
図4は上記蓄電装置等の電力貯蔵装置を備えた電気車の駆動システムの構成を示す図である。
同図に示すように、架線101に対して、モータ105を駆動するインバータ102と、DC/DC変換器103が並列に接続され、DC/DC変換器103には、蓄電装置(電力貯蔵装置)104が接続されている。
DC/DC変換器103は、リアクトルL1,L2とスイッチング素子SW1,SW2と、コンデンサC1と、逆流防止スイッチSW3から構成される。上記スイッチング素子SW1,SW2は、制御装置106により制御され、架線電圧が蓄電装置104の電圧より高い条件の元で、DC/DC変換器103のスイッチング素子SW1,SW2のオン時間とオフ時間の比率を制御することにより蓄電装置105の充放電電流を制御することができる。
An electric vehicle equipped with a power storage device such as a secondary battery or capacitor in an electric vehicle, supplying motor drive power and absorbing regenerative power, stabilizing the voltage of feeders and overhead lines, reducing loss, etc. A vehicle drive system has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a drive system for an electric vehicle provided with a power storage device such as the power storage device.
As shown in the figure, an
The DC /
電気車が力行しているときは、蓄電装置104からインバータ102にエネルギーを供給し、回生時には、逆にインバータ102から蓄電装置104にエネルギーを供給する。 また、力行時にインバータ102が必要とする電流に対して蓄電装置104からの電流だけでは不足する場合には、不足分を架線101から供給し、回生時にインバータ102が発生した回生電流を蓄電装置だけでは吸収できない場合には、その余剰分を架線101に回生する。さらに、惰行、停車時には、上記架線101からDC/DC変換器103を介して、蓄電装置104を充電する。
上記構成によれば、十分な容量の蓄電装置を用いることで、架線101に流れる電流を大幅に小さくすることができ、また、架線電圧が定格電圧から大きく変動するのを防止することができる。さらに、架線の損失を小さくすることができ、き電線、変電所などの設備費の低減化を図っることができる。
According to the above configuration, by using a power storage device having a sufficient capacity, the current flowing through the overhead wire 101 can be significantly reduced, and the overhead wire voltage can be prevented from greatly fluctuating from the rated voltage. Furthermore, the overhead wire loss can be reduced, and the equipment costs for feeders, substations, etc. can be reduced.
以上のような蓄電装置を備えた電気車の駆動システムにおいては、力行、惰行、回生、停車の何れにおいてもスイッチング素子SW1,SW2が動作するため、定常的にスイッチング損失が発生する。このため、スイッチング素子SW1,SW2等を冷却するための冷却器が大型化するという欠点があった。
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、上記スイッチング損失を低減化しつつ、蓄電装置の能力を最大限利用することで、冷却器の小型化、蓄電装置の小型化を図ることである。
In the electric vehicle drive system provided with the power storage device as described above, the switching elements SW1 and SW2 operate in any of powering, coasting, regeneration, and stopping, so that switching loss occurs regularly. For this reason, there existed a fault that the cooler for cooling switching element SW1, SW2 etc. enlarged.
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to reduce the size of the cooler by making the best use of the capacity of the power storage device while reducing the switching loss. It is to reduce the size of the power storage device.
本発明は上記課題を解決するため、蓄電装置の充電、放電時の電流量が、ある設定した電流よりも大きいときには、蓄電装置の充放電電流を制御するスイッチング素子を、より高いスイッチング周波数で動作させ、小さいときにはより低いスイッチング周波数で動作させるように制御する。
また、インバータ、蓄電装置等からなる回路を架線から切り離し、蓄電装置のみで力行・回生動作をする場合には、蓄電装置とインバータ間に接続されたスイッチング素子をオン、蓄電装置と接地間に接続されたスイッチング素子をオフに固定し、インバータによって蓄電装置2の充放電電流を制御する。
In order to solve the above problems, the present invention operates a switching element that controls the charge / discharge current of a power storage device at a higher switching frequency when the amount of current during charging and discharging of the power storage device is larger than a certain set current. When it is small, it is controlled to operate at a lower switching frequency.
In addition, when a circuit composed of an inverter, a power storage device, etc. is disconnected from the overhead line and a power running / regenerative operation is performed only by the power storage device, the switching element connected between the power storage device and the inverter is turned on, and the power storage device is connected between the ground The switched switching element is fixed off, and the charge / discharge current of power storage device 2 is controlled by the inverter.
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
(1)蓄電装置へ流れる電流によって蓄電装置の充放電電流を制御するスイッチング素子のスイッチング周波数を可変とし、電流が大きいとき、スイッチング周波数を上げるようにしたので、リップルを小さくすることができ、ピーク電流を抑えることができる。また、電流が小さいときにはスイッチング周波数を下げることにより、スイッチング損を小さくすることができる。
このため、スイッチング素子による発熱量を小さくすることができ、冷却器を小型化することが可能となる。
(2)さらに蓄電装置のみから充放電を行なう場合、一方のスイッチング素子をオン、他方のスイッチング素子をオフに固定することで、スイッチング損を無視できる程度まで小さくすることができ、冷却器を一層、小型化することができる。
In the present invention, the following effects can be obtained.
(1) Since the switching frequency of the switching element that controls the charging / discharging current of the power storage device is made variable by the current flowing to the power storage device and the switching frequency is increased when the current is large, the ripple can be reduced and the peak Current can be suppressed. Further, when the current is small, the switching loss can be reduced by lowering the switching frequency.
For this reason, the calorific value by a switching element can be made small and it becomes possible to reduce a cooler.
(2) Further, when charging / discharging only from the power storage device, by fixing one switching element on and the other switching element off, the switching loss can be reduced to a negligible level, and the cooler can be further reduced. Can be downsized.
図1は、本発明の実施例の鉄道車両用の駆動制御装置の回路構成を示す図である。
図1において、直流電源8から供給される直流入力電圧は、架線10、主スイッチ3、第1の平滑リアクトル4を介して、上記直流入力電圧の瞬時リプルを抑制する平滑コンデンサ7に供給される。平滑コンデンサ7の両端にはインバータ5が接続され、インバータ5によりモータ6が駆動される。
また、上記平滑コンデンサ7と並列に第1のスイッチング素子11、第2のスイッチング素子12の直列回路が接続され、上記第1と第2のスイッチング素子の接続点には、第2のリアクトル1を介して、二次電池、大容量コンデンサ等の蓄電装置2が接続されている。また、蓄電装置2の充放電電流を検出する電流検出器13、およびインバータ5に流れる負荷/回生電流ILを検出する電流検出器14が設けられ、これらの検出器の出力は、充放電電流制御部20に与えられる。
なお、上記平滑リアクトル3、スイッチング素子11,12、平滑コンデンサ7、インバータ5、リアクトル1、蓄電装置2から構成される回路を以下では主回路という。
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a railroad vehicle drive control apparatus according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a DC input voltage supplied from a DC power supply 8 is supplied to a smoothing capacitor 7 that suppresses an instantaneous ripple of the DC input voltage via an overhead line 10, a main switch 3, and a first smoothing reactor 4. . An inverter 5 is connected to both ends of the smoothing capacitor 7, and the motor 6 is driven by the inverter 5.
In addition, a series circuit of a first switching element 11 and a
In addition, the circuit comprised from the said smoothing reactor 3, the
同図において、力行時、インバータ5は、直流電源8から、或いは蓄電装置2から、或いは直流電源8と蓄電装置2から受電する。回生時はインバータ5からの回生電力を直流電源8へ、或いは蓄電装置2へ、或いは直流電源8と蓄電装置2へ回生する。
停車時、或いは惰行時は、蓄電装置2の充電深度により、直流電源8から蓄電装置2へ充電させる場合と、蓄電装置2から直流電源8へ放電させる場合がある。
蓄電装置2からいずれかの装置へ、或いは、いずれかの装置から蓄電装置2へ送電されるとき、充放電電流制御部20によりスイッチング素子11,12がスイッチング制御され、蓄電装置2の充放電電流が制御される。
In the figure, during power running, the inverter 5 receives power from the DC power source 8, the power storage device 2, or the DC power source 8 and the power storage device 2. At the time of regeneration, the regenerative power from the inverter 5 is regenerated to the DC power source 8, the power storage device 2, or the DC power source 8 and the power storage device 2.
When the vehicle stops or coasts, depending on the charging depth of the power storage device 2, the DC power supply 8 may be charged from the DC power supply 8 or the power storage device 2 may be discharged to the DC power supply 8.
When power is transmitted from the power storage device 2 to any device or from any device to the power storage device 2, the
蓄電装置2の放電量を制御する際には、スイッチング素子11をオフ、スイッチング素子12をオンにして、蓄電装置2から第2のリアクトル1を介してスイッチング素子12に電流を流し、その後、スイッチング素子11をオン、スイッチング素子12をオフにする。これにより、蓄電装置2から第2のリアクトル1を介してスイッチング素子12に流れていた電流は、蓄電装置2から、第2のリアクトル1、スイッチング素子12を介してインバータ5に流れる。
したがって、上記スイッチング素子11,12のオン/オフを繰り返すことにより、蓄電装置2からの放電電流をインバータ5に供給することができる。また、上記第1のスイッチング素子11と第2のスイッチング素子12のオン時間とオフ時間の比を制御することにより、蓄電装置2からの放電電流を制御することができる。
When controlling the discharge amount of the power storage device 2, the switching element 11 is turned off and the
Therefore, the discharge current from the power storage device 2 can be supplied to the inverter 5 by repeatedly turning on / off the
また、蓄電装置2への充電量を制御する際には、スイッチング素子11をオン、スイッチング素子12をオフにして、直流電源8あるいはインバータ5(回生時)からスイッチング素子11、第2のリアクトル1を介して蓄電装置2へ電流を流し、その後、スイッチング素子11をオフ、スイッチング素子12をオンにする。これにより、第2のリアクトル1を介して流れていた電流は、第2のリアクトル1、蓄電装置2、第2のスイッチング素子12を介して流れ、蓄電装置2が充電される。
したがって、上記スイッチング素子11,12のオン/オフを繰り返すことにより、直流電源8あるいはインバータ5(回生時)から蓄電装置2へ充電電流を供給することができる。また、上記同様、上記第1のスイッチング素子11と第2のスイッチング素子12のオン時間とオフ時間の比を制御することにより、蓄電装置2への充電電流を制御することができる。
Further, when the amount of charge to the power storage device 2 is controlled, the switching element 11 is turned on, the
Therefore, the charging current can be supplied from the DC power supply 8 or the inverter 5 (during regeneration) to the power storage device 2 by repeatedly turning on / off the
充放電電流制御部20には、蓄電装置2の充放電電流ISに加え、力行、惰行/停車、回生の走行モード、蓄電装置の充電深度等が入力され、充放電電流制御部20は、これらの信号に基づき以下のように上記スイッチング素子11,12を制御する。
図2は、力行時、惰行/停車時、回生時における上記充放電電流制御部20によるスイッチング素子11,12の制御を説明する図である。
力行時、前記したように、インバータ5は、直流電源8及び蓄電装置2のいずれか、又は両方から電力の供給を受けてモータ6を駆動する。
直流電源8と蓄電装置2の双方から電力を供給する場合、主スイッチ3を閉じ、充放電電流制御部20による第1および第2のスイッチング素子11,12の上記オン/オフの繰り返し周波数(スイッチング周波数という)を高く設定する。これにより蓄電装置2からの電流のリップルが小さくなり、ピーク電流を抑えることができる。また、ピーク電流を抑えることができるので、スイッチング周波数が低くいとき(リプルが大)、大きな電流を蓄電装置2から取り出すことができる。
また、蓄電装置2のみから電力を供給する場合は、主スイッチ3を開き、直流電源8を主回路から切り離す。同時にスイッチング素子11をオンにし、スイッチング素子12をオフに固定する。なお、この場合、蓄電装置2からの放電電流は、インバータ5によって制御されることとなる。
インバータ5の直流入力電圧は蓄電装置2の電圧となるから、リップルは一切発生しない。さらに、スイッチング素子11,12においてスイッチング損失は発生しない。
In addition to the charging / discharging current IS of the power storage device 2, the charging / discharging
FIG. 2 is a diagram illustrating control of the
During power running, as described above, the inverter 5 drives the motor 6 by receiving power from either or both of the DC power supply 8 and the power storage device 2.
When power is supplied from both the DC power supply 8 and the power storage device 2, the main switch 3 is closed, and the on / off repetition frequency (switching) of the first and
When power is supplied only from the power storage device 2, the main switch 3 is opened and the DC power supply 8 is disconnected from the main circuit. At the same time, the switching element 11 is turned on and the
Since the DC input voltage of the inverter 5 becomes the voltage of the power storage device 2, no ripple is generated. Further, no switching loss occurs in the
充分に力行した後、惰行するが、このとき、蓄電装置2の充電深度が設定した値より小さい場合、主スイッチ3を閉じ、直流電源8から蓄電装置2へ小電流で徐々に充電する。また、蓄電装置2の充電深度が設定した値より大きい場合、主スイッチ3を閉じ、蓄電装置2から直流電源8へと小電流で徐々に放電させる。
このとき、充放電電流制御部20は、スイッチング素子11,12をスイッチング制御するが、スイッチング素子11,12におけるスイッチング周波数を低く抑える。これにより、スイッチング素子11,12のスイッチング損を小さく抑えることができる。
回生時、インバータ5から、直流電源8及び蓄電装置2のいずれか、又は両方へ電力の回生を行なう。
直流電源8と蓄電装置2の双方へ回生する場合は、主スイッチ3を閉じ、充放電電流制御部20によるスイッチング素子11,12の周波数を高く設定する。これによりリップルが小さくなり、ピーク電流を抑えることができる。このため、スイッチング周波数が低いとき(リップル大)よりも大きな電力を回生することが可能となる。
蓄電装置2にだけ回生する場合、主スイッチ3を開き、直流電源8を主回路から切り離す。同時にスイッチング素子11をオンにし、スイッチング素子12をオフに固定する。よって、スイッチング素子11,12においてスイッチング損失は発生しない。
After powering sufficiently, coasting is performed. At this time, when the charging depth of the power storage device 2 is smaller than the set value, the main switch 3 is closed, and the DC power source 8 is gradually charged with a small current from the DC power source 8. When the charging depth of the power storage device 2 is larger than the set value, the main switch 3 is closed, and the power storage device 2 is gradually discharged from the power storage device 2 to the DC power source 8 with a small current.
At this time, the charge / discharge
During regeneration, power is regenerated from the inverter 5 to one or both of the DC power supply 8 and the power storage device 2.
When regenerating to both the DC power supply 8 and the power storage device 2, the main switch 3 is closed and the frequency of the switching
When regenerating only the power storage device 2, the main switch 3 is opened and the DC power supply 8 is disconnected from the main circuit. At the same time, the switching element 11 is turned on and the switching
停車時、蓄電装置2の充電深度が設定した値より小さい場合、主スイッチ3を閉じ、直流電源8から蓄電装置2へ充電する。このとき、充放電電流制御部20は、スイッチング素子11,12をスイッチング制御するが、スイッチング素子11,12におけるスイッチング周波数を低く抑える。これにより、スイッチング素子11,12のスイッチング損を小さく抑えることができる。
また、蓄電装置2の充電深度が設定した値より大きい場合、主スイッチ3を閉じ、蓄電装置2から直流電源8へと小電流で徐々に放電する。このとき、充放電電流制御部20は、スイッチング素子11,12をスイッチング制御するが、充放電電流制御部20によるスイッチング素子11,12のスイッチング周波数を低く抑える。これにより、スイッチング素子11,12のスイッチング損を小さく抑えることができる。
When the vehicle is stopped, if the charging depth of the power storage device 2 is smaller than the set value, the main switch 3 is closed and the power storage device 2 is charged from the DC power supply 8. At this time, the charge / discharge
When the charging depth of the power storage device 2 is larger than the set value, the main switch 3 is closed and the battery device 2 is gradually discharged from the power storage device 2 to the DC power source 8 with a small current. At this time, the charge / discharge
図3は、上記充放電電流制御部20の構成例を示す図である。
同図において、21a,21bは駆動回路であり、駆動回路21a,21bがハイレベルの信号を出力すると、前記スイッチング素子11,12はオンになる。
22はPWM信号発生回路であり、PWM信号発生回路22の出力は、第1の切換え手段23を介して上記駆動回路21a,21bに接続されており、第1の切換え手段23がA側に切換えられているとき、PWM信号発生回路22の出力が駆動回路21a,21bに与えられる。
また、第1の切換え手段23がB側に切換えられているとき、駆動回路21a,21bには、それぞれ、+V,0が与えられる。
したがって、第1の切換え手段23がB側に切換えられると、駆動回路21aからハイレベルの信号が、駆動回路21bからローレベルの信号が出力され、スイッチング素子11はオン、スイッチング素子12はオフとなる。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the charge / discharge
In the figure,
When the first switching means 23 is switched to the B side, + V and 0 are given to the
Therefore, when the first switching means 23 is switched to the B side, a high level signal is output from the
PWM信号発生回路22には、第2の切換手段24を介して発振器25a,25bが接続されている。発振器25a,25bは、周波数が異なる三角波信号を出力し、発振器25aの出力信号の周波数f1は、発振器25bの出力信号の周波数f2より高い(f1>f2)。なお、周波数f1は、この周波数で前記スイッチング素子11,12を駆動したとき、前記主回路に流れる電流リプルがほとんど問題とならないように周波数に設定される。
上記第2の切換え手段24がA側に切り換わっているとき、発振器25aの出力がPWM信号発生回路22に与えられ、B側に切り換わっているとき、発振器25bの出力がPWM回路22に与えられる。
PWM信号発生回路22にはコントローラ26が出力するレベル信号が与えられ、PWM信号発生回路22は、上記発振器25a,25bが出力する三角波信号と上記コントローラ26が出力するレベル信号を比較し、スイッチング素子11,12をPWM制御するためのオン/オフ信号を出力する。
また、コントローラ26は、充放電電流設定値と蓄電装置2の充放電電流ISとの偏差信号に応じてPWM信号発生回路22に出力するレベル信号を変化させ、上記充放電電流ISが充放電電流設定値に等しくなるように制御する。
When the second switching means 24 is switched to the A side, the output of the
The PWM
Further, the
制御モード切換え部27には、力行、惰行/停車、回生の走行モード、蓄電装置の充電深度、蓄電装置2の充放電電流IS、負荷/回生電流ILが入力され、制御モード切換え部27は、これらの信号に基づき、前記図2に示した条件を判断し、主スイッチ3の開閉信号を出力するとともに、第1及び第2の切換え手段23,24を切り換える。また、蓄電装置2の放電時と充電時で、前記したようにスイッチング素子11,12の切換えタイミングは放電モード、充電モードに切り換えられる。
すなわち、以下のように主スイッチ3を開閉するとともに、前記切換え手段SW1,SW2を切り換える。
Power mode, coasting / stopping, regenerative travel mode, charging depth of power storage device, charge / discharge current IS of power storage device 2, load / regenerative current IL are input to control
That is, the main switch 3 is opened and closed and the switching means SW1 and SW2 are switched as follows.
(1)力行時
負荷電流ILが蓄電装置の放電電流の上限値を超えている場合、主スイッチ3を閉じ、第1の切換え手段23、第2の切換え手段24をA側に切り換える。また、前記コントローラ26に与えられる充放電信号設定値は、蓄電装置2から供給可能な最大の放電電流値に設定され、スイッチング素子11,12の切換えタイミングは放電モードになる。
これにより、発振器25aの出力がPWM信号発生回路22に与えられ、PWM信号発生回路22は高い周波数のスイッチング信号を発生し、スイッチング素子11,12は、高い周波数でスイッチング制御される。また、インバータ5は、直流電源8及び蓄電装置2の両方から電力の供給を受け、モータ5が駆動される。
また、負荷電流ILが蓄電装置の放電電流の上限値以下の場合、主スイッチ3を開き、第1の切換え手段23をB側に切り換える。
これにより、直流電源8は主回路から切り離される。またスイッチング素子11はオン、スイッチング素子12をオフに固定され、蓄電装置2からの放電電流がインバータ5に供給される。
(1) Powering When the load current IL exceeds the upper limit value of the discharge current of the power storage device, the main switch 3 is closed and the first switching means 23 and the second switching means 24 are switched to the A side. The charge / discharge signal set value given to the
As a result, the output of the
When the load current IL is equal to or lower than the upper limit value of the discharge current of the power storage device, the main switch 3 is opened and the first switching means 23 is switched to the B side.
Thereby, the DC power supply 8 is disconnected from the main circuit. The switching element 11 is turned on and the switching
(2)惰行/停車時
蓄電装置2の充電深度が低い場合、主スイッチ3を閉じ、第1の切換え手段23をA側、第2の切換え手段24をB側に切り換える。また、前記充放電信号設定値は、蓄電装置2を充電する際の比較的小さな充電電流設定値に設定され、スイッチング素子11,12の切換えタイミングは充電モードとなる。
これにより、発振器25bの出力がPWM信号発生回路22に与えられ、PWM信号発生回路22は低い周波数のスイッチング信号を発生し、スイッチング素子11,12は、低い周波数でスイッチングする。また、蓄電装置2は直流電源8により充電される。
また、蓄電装置2の充電深度が高い場合、主スイッチ3を閉じ、第1の切換え手段23をA側、第2の切換え手段24をB側に切り換える。また、前記充放電信号設定値は、蓄電装置2を放電させる際の比較的小さな放電電流設定値に設定され、スイッチング素子11,12の切換えタイミングは放電モードとなる。
これにより、発振器25bの出力がPWM信号発生回路22に与えられ、PWM信号発生回路22は低い周波数のスイッチング信号を発生し、スイッチング素子11,12は、低い周波数でスイッチングする。また、蓄電装置2の充電エネルギーは直流電源8へ放電される。
(2) During coasting / stopping When the charging depth of the power storage device 2 is low, the main switch 3 is closed, and the first switching means 23 is switched to the A side and the second switching means 24 is switched to the B side. The charge / discharge signal set value is set to a relatively small charge current set value when charging the power storage device 2, and the switching timing of the switching
As a result, the output of the oscillator 25b is given to the PWM
When the charging depth of the power storage device 2 is high, the main switch 3 is closed, and the first switching means 23 is switched to the A side and the second switching means 24 is switched to the B side. The charge / discharge signal set value is set to a relatively small discharge current set value when discharging the power storage device 2, and the switching timing of the switching
As a result, the output of the oscillator 25b is given to the PWM
(3)回生時
インバータ5からの回生電流ILが蓄電装置の充電電流の上限値を超えている場合、主スイッチ3を閉じ、第1の切換え手段23、第2の切換え手段24をA側に切り換える。また、前記コントローラ26に与えられる充放電信号設定値は、蓄電装置2に供給可能な最大の充電電流値に設定され、スイッチング素子11,12の切換えタイミングは充電モードとなる。
これにより、発振器25aの出力がPWM信号発生回路22に与えられ、PWM信号発生回路22は高い周波数のスイッチング信号を発生し、スイッチング素子11,12は、高い周波数でスイッチング制御される。また、インバータ5からの回生電流は、直流電源8及び蓄電装置2の両方に供給される。
また、回生電流ILが蓄電装置2の充電電流の上限値以下の場合、主スイッチ3を開き、第1の切換え手段23をB側に切り換える。
これにより、直流電源8は主回路から切り離される。またスイッチング素子11はオン、スイッチング素子12をオフに固定され、インバータ5から回生電流は、蓄電装置2に供給される。
(3) During regeneration When the regenerative current IL from the inverter 5 exceeds the upper limit value of the charging current of the power storage device, the main switch 3 is closed and the first switching means 23 and the second switching means 24 are set to the A side. Switch. The charge / discharge signal set value given to the
As a result, the output of the
Further, when the regenerative current IL is less than or equal to the upper limit value of the charging current of the power storage device 2, the main switch 3 is opened and the first switching means 23 is switched to the B side.
Thereby, the DC power supply 8 is disconnected from the main circuit. Further, the switching element 11 is turned on and the switching
なお、上記実施例では、力行/回生時と惰行/停車時で、スイッチング素子11,12のスイッチング周波数を切り換える場合について説明したが、必ずしも、力行/回生時と惰行/停車時でスイッチング周波数を切り換える必要はなく、蓄電装置2の充放電電流値に応じて、上記スイッチング周波数を切り換えるようにしてもよい。また、上記実施例では、スイッチング周波数の切換えを2段階に切り換える場合について説明したが、スイッチング周波数を3段階以上切り換えたり、充放電電流に応じて連続的にスイッチング周波数を変更するようにしてもよい。
また、上記ではコントローラ26を設け、充放電電流設定値と充放電電流ISとの偏差により、スイッチング素子11,12を制御する場合について説明したが、上記コントローラ26は必須のものではなく、その他の制御手段を設けてもよい。
さらに、上記実施例では、三角波信号と入力レベル信号を比較してPWM信号を発生するPWM信号発生回路によりスイッチング素子11,12を制御する場合について説明したが、その他の手段によりスイッチング素子11,12のオン/オフを制御するようにしてもよい。また、上記充放電電流制御部をコンピュータで構成し、上記制御をソフトウェアにより実現することもできる。
In the above embodiment, the switching frequency of the switching
In the above description, the
Furthermore, in the above embodiment, the case where the switching
本発明は蓄電装置を備えた車両用駆動制御装置に関するものであり、スイッチング損失を低減しつつ、蓄電装置の能力を最大限利用することで、冷却器の小型化、及び蓄電装置の小型化に寄与する、蓄電装置を備えた車両用駆動制御装置を提供することができる。 The present invention relates to a vehicle drive control device provided with a power storage device, and reduces the switching loss and maximizes the capacity of the power storage device, thereby reducing the size of the cooler and the power storage device. A vehicle drive control device including a power storage device can be provided.
1 平滑リアクトル
2 蓄電装置
3 主スイッチ
4 平滑リアクトル
5 インバータ
6 モータ
7 平滑コンデンサ
8 直流電源
11 スイッチング素子
12 スイッチング素子
20 充放電電流制御部
1 Smoothing reactor
2 Power storage device
3 Main switch
4 Smoothing reactor
5 Inverter
6 Motor
7 Smoothing capacitor
8 DC power supply
11 Switching element
12 Switching element
20 Charge / discharge current controller
Claims (2)
前記インバータにより駆動されるモータ負荷と、
前記インバータの入力に対して並列に接続された直流入力電圧の瞬時リプルを抑制する平滑コンデンサと、
前記直流電源の電流を平滑化する第1の平滑リアクトルと、
前記直流電源と上記第1の平滑リアクトル間に設けられたスイッチと、
前記平滑コンデンサと並列に接続された第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子の直列回路と、
上記第1と第2のスイッチング素子の接続点に、第2のリアクトルを介して接続された蓄電装置と、
上記第1及び第2のスイッチング素子を制御する制御手段を備えた車両用駆動装置であって、
上記制御手段は、第1及び第2のスイッチング素子をスイッチング制御して、上記蓄電装置の充放電電流を制御し、
上記蓄電装置の充放電電流が,あらかじめ設定した電流値よりも大きいとき、第1及び第2のスイッチング素子を第1のスイッチング周波数でスイッチング制御し、
蓄電装置の充放電電流が設定した電流値よりも小さいとき、第1及び第2のスイッチング素子を上記第1の周波数より低い第2のスイッチング周波数でスイッチング制御する
ことを特徴とする車両用駆動制御装置。 An inverter that takes a DC power supply as input and converts DC to AC;
A motor load driven by the inverter;
A smoothing capacitor that suppresses instantaneous ripple of a DC input voltage connected in parallel to the input of the inverter;
A first smoothing reactor for smoothing a current of the DC power supply;
A switch provided between the DC power source and the first smoothing reactor;
A series circuit of a first switching element and a second switching element connected in parallel with the smoothing capacitor;
A power storage device connected to a connection point of the first and second switching elements via a second reactor;
A vehicle drive device comprising a control means for controlling the first and second switching elements,
The control means performs switching control of the first and second switching elements to control the charge / discharge current of the power storage device,
When the charge / discharge current of the power storage device is larger than a preset current value, the first and second switching elements are switched at the first switching frequency,
When the charge / discharge current of the power storage device is smaller than a set current value, the first and second switching elements are subjected to switching control at a second switching frequency lower than the first frequency. apparatus.
ことを特徴とする請求項1の記載の車両用駆動制御装置。 The control means turns on the first switching element when the switch provided between the DC power source and the first smoothing reactor is opened, and the power running / regenerative operation is performed only by the power storage device, and the second switching element. The vehicle drive control device according to claim 1, wherein the vehicle is fixed off.
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