鐵道車輛的驅動控制裝置的製作方法

2023-06-02 16:01:41 3

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

發明內容
本發明的課題是鑑於上述情況，提供一種不僅在驅動時，即使在停 車中，也可最合適地進行電力蓄積機構的電力管理的鐵道車輛的驅動控制 裝置。
對於上述課題，可以通過如下達成，在向車輛驅動的電動機供電的電 力變換機構上設置第一電力蓄電機構，在向車輛用輔助電源裝置供電的電 力機構上設置第二電力蓄電機構，所謂第一電力蓄電機構和第二電力蓄電 機構形成通過電力電平變換機構連接的結構，根據車輛的運行狀態，通過 電力電平變換機構，由第一電力蓄電機構和第二電力蓄電機構實現電力的 互換。
發明效果
根據本發明，可以準備出具有分別適於車輛驅動控制裝置和車輛用輔 ,助電源裝置的特性的電力蓄電機構，可以實現最合適的電力管理。另外， 通過進行電力的互換，可以實現從一方的電力蓄電機構向另一方的電力蓄 電機構的電力供給輔助，還具有實現車輛性能的提高的效果。


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