(57)【要約】  本発明にかかるディーゼルハイブリッド制御装置（２７）は、列車の車両システムを構成しモータにより駆動される蓄電池車（２）の駆動力を指示する指示信号を生成し、前記車両システムを構成しディーゼルエンジンにより駆動される気動車（１）の駆動力を指示する指示信号を生成する駆動力指示部（３１）、を備え、駆動力指示部（３１）は、列車の発進時に蓄電池車（２）の駆動の開始を指示する指示信号を生成すると共に気動車（１）の駆動の待機を指示する指示信号を生成する。
2012060015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車の車両システムを制御する車両システム制御装置であって、
前記車両システムを構成しモータにより駆動される蓄電池車の駆動力を指示する指示信号を生成し、前記車両システムを構成しディーゼルエンジンにより駆動される気動車の駆動力を指示する指示信号を生成する駆動力指示部、
を備え、
前記駆動力指示部は、前記列車の発進時に前記蓄電池車の駆動の開始を指示する指示信号を生成すると共に前記気動車の駆動の待機を指示する指示信号を生成することを特徴とする車両システム制御装置。
【請求項２】
前記駆動力指示部は、ノッチ指令に基づいて前記気動車の駆動力と前記蓄電池車の駆動力とを配分することを特徴とする請求項１に記載の車両システム制御装置。
【請求項３】
前記駆動力指示部は、前記列車の発進時からの走行距離がしきい値以上となった場合または前記列車の速度がしきい値以上となった場合、ディーゼルエンジンによる前記気動車の駆動開始を指示する指示信号を生成すると共に前記気動車の駆動力を指示する指示信号を生成し、前記列車の所望の駆動力から前記気動車の駆動力として指示した駆動力を減じた駆動力を前記蓄電池車の駆動力として指示する指示信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の車両システム制御装置。
【請求項４】
前記気動車の駆動力を略一定値とすることを特徴とする請求項３に記載の車両システム制御装置。
【請求項５】
前記蓄電池車の駆動を制御する蓄電池車制御装置、
をさらに備え、
前記駆動力指示部は、前記蓄電池車の駆動力を指示する指示信号と前記蓄電池車の駆動の開始を指示する指示信号とを前記蓄電池車制御装置へ出力することを特徴とする請求項１に記載の車両システム制御装置。
【請求項６】
蓄電池と、
前記蓄電池により供給される直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記交流電力により駆動され前記蓄電池車を駆動するモータと、
をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の車両システム制御装置。
【請求項７】
前記蓄電池の直流電力を交流電力に変換し前記蓄電池車内の補機に供給する補助電源装置、
をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の車両システム制御装置。
【請求項８】
前記列車の減速時には前記インバータが回生動作することにより前記モータが発電した電力を前記蓄電池に充電する、
ことを特徴とする請求項６に記載の車両システム制御装置。
【請求項９】
前記蓄電池車内に配置されることを特徴とする請求項５に記載の車両システム制御装置。
【請求項１０】
前記蓄電池車の駆動を制御する蓄電池車制御装置と、
前記気動車の駆動を制御する気動車制御装置と、
を備え、
前記蓄電池車制御装置は、前記駆動力指示部の機能のうち前記蓄電池車への前記指示信号を生成する機能を有し、
前記気動車制御装置は、前記駆動力指示部の機能のうち前記気動車への前記指示信号を生成する機能を有することを特徴とする請求項１に記載の車両システム制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両システム制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の気動車は、ディーゼルエンジンの出力をトルクコンバータを通して直接車輪を駆動するため、起動時や加速時に、燃費が悪く騒音が大きい等の問題があった。蓄電池からの電力を使用する蓄電池車は、上述の気動車の問題は生じないが、気動車に比べ高価であり、頻繁に充電を行う必要があるため長距離の運行には向かない。【０００３】
また、下記特許文献１には、ディーゼルエンジンで発電機を駆動しその電力と蓄電池電力を電源とするディーゼルハイブリッド車両が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２８２８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載のディーゼルハイブリッド車両では、ディーゼルエンジンで発電機を駆動しその電力と蓄電池電力を電源とするため、環境対策にはなるが、起動時や加速時に、燃費が悪く騒音が大きい等の従来の気動車で生じていた問題を解決できない、という問題があった。【０００６】
また、上記特許文献１に記載のディーゼルハイブリッド車両を採用する場合は、新たに車両を製造する、または既存の気動車に対して大規模な改修を行なう必要があり、既存の気動車を有効活用できない、という問題があった。【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、既存の気動車を有効活用し、起動時や加速時の燃費を向上させ騒音を低下させることができる車両システム制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、列車の車両システムを制御する車両システム制御装置であって、前記車両システムを構成しモータにより駆動される蓄電池車の駆動力を指示する指示信号を生成し、前記車両システムを構成しディーゼルエンジンにより駆動される気動車の駆動力を指示する指示信号を生成する駆動力指示部、を備え、前記駆動力指示部は、前記列車の発進時に前記蓄電池車の駆動の開始を指示する指示信号を生成すると共に前記気動車の駆動の待機を指示する指示信号を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、既存の気動車を有効活用し、起動時や加速時の燃費を向上させ騒音を低下させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態１の車両システムの構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１の車両システムにおける信号の流れの一例を示す図である。
【図３】図３は、車両システムの速度特性の一例を示す図である。
【図４】図４は、気動車と蓄電池車との合計のトルク特性の一例を示す図である。
【図５】図５は、気動車のトルク特性の一例を示す図である。
【図６】図６は、蓄電池車のトルク特性の一例を示す図である。
【図７】図７は、ディーゼルハイブリッド制御装置の制御手順の一例を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態２の車両システムの構成例を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態２の車両システムにおける信号の流れの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる車両システム制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる車両システム制御装置を備える車両システムの実施の形態１の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の車両システムは、気動車１と、蓄電池車２と、で構成され、気動車１と、蓄電池車２と、は連結器３により連結されている。本実施の形態の車両システムは列車を構成する車両システムである。
【００１３】
気動車１は、ディーゼルエンジン１１の出力をトルクコンバータ１２を通して車輪１６を駆動し走行する。また、ディーゼルエンジン１１は交流発電機１３を駆動し、交流発電機１３は交流電力を補機１４に供給する。気動車制御装置１５は、気動車１の動作全般を制御する。気動車１は、従来の一般的な気動車と同様の構成であり、既存の気動車を用いることができる。
【００１４】
蓄電池車２は、蓄電池２１の直流電力をインバータ２２により交流電力に変換し、この交流電力によりモータ２３が駆動され、モータ２３により車輪２８が駆動されて走行する。また、蓄電池２１の直流電力をＳＩＶ（Static  InVerter：補助電源装置）２４により交流電力に変換し補機２５に供給する。蓄電池車制御装置２６は、蓄電池車２の動作全般を制御する。ディーゼルハイブリッド制御装置２７は、気動車１と蓄電池車２とを連携して動作させるための制御を行う。ディーゼルハイブリッド制御装置２７を除く蓄電池車２は、従来の一般的な蓄電池車と同様の構成である。
【００１５】
ディーゼルハイブリッド制御装置２７は、気動車１と蓄電池車２を備える車両システムにおいてディーゼルハイブリッド制御を実施する車両システム制御装置である。なお、ここでは、ディーゼルハイブリッド制御装置２７と蓄電池車制御装置２６を別の構成要素として示したが、ディーゼルハイブリッド制御装置２７と蓄電池車制御装置２６を一体化して車両システム制御装置としてもよい。また、蓄電池２１、インバータ２２、モータ２３、ＳＩＶ２４、蓄電池車制御装置２６およびディーゼルハイブリッド制御装置２７をさらに備えた装置を車両システム制御装置としてもよい。
【００１６】
気動車１と蓄電池車２は、連結器３により連結されていると共に、気動車１の気動車制御装置１５と蓄電池車２のディーゼルハイブリッド制御装置２７とは配線等により接続されている。なお、気動車１と蓄電池車２は直接連結されていなくてもよく、他の車両を介して連結されていてもよい。また、気動車１の気動車制御装置１５と蓄電池車２のディーゼルハイブリッド制御装置２７とは、列車内の図示しない運転台と接続されており、運転台からの運転指令であるノッチ指令（力行、ブレーキ（減速）、だ行等）に基づいて制御を行う。
【００１７】
図２は、本実施の形態の車両システムにおける信号の流れの一例を示す図である。図２に示すようにディーゼルハイブリッド制御部２７は、蓄電池車制御装置２６および気動車制御装置１５へ駆動の開始停止や駆動力等を指示する駆動力指示部３１を備える。蓄電池車２のディーゼルハイブリッド制御部２７の駆動力指示部３１は、運転台からのノッチ指令に基づいて、蓄電池車制御装置２６，気動車制御装置１５へノッチ指令に相当する力行、ブレーキ、だ行等の運転のモード（駆動力）をそれぞれ指示信号Ｓ１，Ｓ２により指示する。この指示信号Ｓ１，Ｓ２はどのような形態でなされてもよいが、通常のノッチ指令と同様の形式で指示するようにすると、既存の気動車および蓄電池車からの改修を低減することができる。
【００１８】
気動車制御装置１５は、ディーゼルハイブリッド制御部２７からの指示（指示信号Ｓ２）に基づいて、ディーゼルエンジン１１に対して、車輪１６の駆動や停止、交流発電機１３の駆動や停止等を指示するエンジンノッチ指令を出力してディーゼルエンジン１１を制御する。また、気動車制御装置１５は、トルクコンバータ１２にトルクを指示するトルクコンバータ指令を出力してトルクコンバータ１２が伝えるトルクを制御する。
【００１９】
ディーゼルエンジン１１は、気動車制御装置１５から車輪１６の駆動または停止の指示があった場合には、指示に基づいてトルクコンバータ１２を介して車輪１６を駆動または停止する。また、ディーゼルエンジン１１は、気動車制御装置１５から交流発電機１３の駆動または停止の指示があった場合には、交流発電機１３を駆動または停止する。
【００２０】
蓄電池車制御装置２６は、ディーゼルハイブリッド制御部２７からの指示（指示信号Ｓ１）に基づいて、インバータ２２に対するスイッチング用のＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）信号（ｐｗｍ１信号）をインバータ２２へ出力する。また、蓄電池車制御装置２６は、ＳＩＶ２４に対するスイッチング用のＰＷＭ信号（ｐｗｍ２信号）をＳＩＶ２４へ出力する。
【００２１】
インバータ２２は、ｐｗｍ１信号に基づいて蓄電池２１の直流電力を交流電力に変換する。インバータ２２により、変換された交流電力の電流（モータ電流：ｉｕ１，ｉｖ１，ｉｗ１）は蓄電池車制御装置２６へ入力される。また、蓄電池２１から出力される直流電力の電圧と電流（蓄電池電圧，蓄電池電流：ｖｂ，ｉｂ）は、蓄電池車制御装置２６へ入力される。蓄電池車制御装置２６は、モータ電流が所望の値となるよう、ｐｗｍ１信号を生成する。
【００２２】
ＳＩＶ２４は、ｐｗｍ２信号に基づいて蓄電池２１の直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を補機２５へ供給する。ＳＩＶ２４から出力される交流電力の電流（ＳＩＶ出力電流：ｉｕ２，ｉｖ２，ｉｗ２）と、ＳＩＶ２４から出力される交流電力の電圧（ＳＩＶ出力電圧：ｖｕ，ｖｖ，ｖｗ）は、蓄電池車制御装置２６へ入力される。
【００２３】
つぎに、本実施の形態の動作について説明する。図３は、車両システムの速度特性の一例を示す。図４は、図３の速度特性に対応する気動車１と蓄電池車２との合計のトルク特性の一例を示し、図５は、図３の速度特性に対応する気動車１のトルク特性の一例を示し、図６は、図３の速度特性に対応する蓄電池車２のトルク特性の一例を示す。以下、図３〜６に示した例を用いて本実施の形態の動作を説明する。
【００２４】
車両システムを備える列車の発進（起動）時（図３〜６のＡの期間）は、ディーゼルハイブリッド制御装置２７は、力行のノッチ指令により、蓄電池車制御装置２６に、蓄電池２１の直流電力をインバータ２２で交流電力に変換してモータ２３を駆動するよう指示する。また、ディーゼルハイブリッド制御装置２７は、ＳＩＶ２４を駆動し、ＳＩＶ２４が補機２５に交流電力を供給する。このとき、ディーゼルハイブリッド制御装置２７は、気動車制御装置１５に対して、車輪１６の駆動は指示せず（駆動待機を指示し）、交流発電機１３の駆動を指示する。この状態では、ディーゼルエンジン１１はアイドリング状態でトルクコンバータ１２と車輪１６はつながっておらず駆動力を発生しない。また、ディーゼルエンジン１１は、交流発電機１３を駆動し補機１４に交流電力を供給する。
【００２５】
このように、発進時には、車両システムの駆動に気動車１の動力は使用せず、気動車１および蓄電池車２は蓄電池車２の動力により走行する。したがって、ディーゼルハイブリッド制御装置２７は、発進時には、気動車１および蓄電池車２を走行させるために必要な駆動力で駆動するよう蓄電池車制御装置２６へ指示する。
【００２６】
その後、駅を離れるまで（発進から一定時間が経過するまで、または発進から一定距離を走行するまで）または車両システムのある速度となるまでは、引き続き、気動車１の動力で駆動せず、蓄電池車２の動力で走行する。
【００２７】
駅を離れた後、または列車の速度がある速度を超えた後（図３〜６のＢの期間）は、ディーゼルハイブリッド制御装置２７は気動車制御装置１５に対して駆動を指示し、気動車制御装置１５は、ディーゼルエンジン１１に車輪１６の駆動を指示しトルクコンバータ１２にトルクを指示する。これにより、ディーゼルエンジン１１の力が車輪１６に伝達され動力が発生する。なお、ディーゼルエンジン１１が指示するトルクはどのように決定してもよいが、例えばディーゼルエンジン１１の出力を燃費の良い状態で運転するために最適な値とすると効率のよい走行を実現することができる。交流発電機１３は補機１４に交流電力を供給し続ける。図４の例では、駅を離れた後、またはある速度を超えた後、気動車１のトルクは、ある一定値（例えば、ディーゼルエンジン１１の出力を燃費の良い状態で運転するために最適な値）を保つ例を示している。
【００２８】
一方、蓄電池車２は、気動車１と蓄電池車２を合わせた編成として必要な駆動力のうち、気動車１が生成する駆動力を除いた分（路線状態などにより増減する分を含む）の駆動力を生成する。この蓄電池車２の駆動力（トルク）は、ディーゼルハイブリッド制御装置２７の駆動力指示部３１が、気動車１のトルクを把握しておき、車両システムの速度等に基づいて決定する。なお、蓄電池車２の駆動力は、蓄電池車制御装置２６が決定するようにしてもよい。車両システムの速度は、車輪に搭載された加速度計等により、ディーゼルハイブリッド制御装置２７または蓄電池車制御装置２６が把握しているとする。
【００２９】
その後、ディーゼルハイブリッド制御装置２７の駆動力指示部３１が、だ行制御のためのノッチ指令を受信すると（図３〜６のＣの期間）、気動車制御装置１５に対して車輪１６の駆動停止を指示する（ディーゼルエンジン１１のアイドリング状態）。この指示により、気動車制御装置１５は、トルクコンバータ１２による車輪１６への動力の伝達を停止させる。交流発電機１３は補機１４に交流電力を供給し続ける。
【００３０】
また、ディーゼルハイブリッド制御装置２７は、蓄電池車制御装置２６に対しても、車輪２８の駆動停止を指示する。蓄電池車制御装置２６は、この指示により、インバータ２２の動作を停止させ、モータ２３の駆動を停止させる。ＳＩＶ２４は、蓄電池２１の直流電力の交流電力への変換を継続し、補機２５に電力を供給する。
【００３１】
ブレーキのノッチ指令を受信した場合（図３〜６のＤの期間）、ディーゼルハイブリッド制御装置２７は、蓄電池車制御装置２６にブレーキを指示する。蓄電池車制御装置２６は、この指示によりモータ２３を発電機として動作させ回生電力をインバータ２２で直流電力に変換し蓄電池２１に充電するよう制御する。従来の気動車１ではブレーキ時のエネルギーを吸収できていなかったが、本実施の形態では、この動作により、ブレーキ時のエネルギーを蓄電池車２の蓄電池２１に吸収できるようになる。
【００３２】
図７は、本実施の形態のディーゼルハイブリッド制御装置２７の制御手順の一例を示す図である。図７を用いて、ディーゼルハイブリッド制御装置２７の動作を説明する。まず、初期状態では、車両システムは停止しているとする。ディーゼルハイブリッド制御装置２７は、力行のノッチ指令を受信すると（ステップＳ１）、蓄電池車制御装置２６へ蓄電池車２の動力による車輪２８の駆動を指示し、走行を開始する（ステップＳ２）。また、このとき、ディーゼルハイブリッド制御装置２７は、蓄電池車制御装置２６へＳＩＶ２４による補機２５への交流電力の供給を指示し、気動車制御装置１５へ補機１４への交流電力の供給を指示する。
【００３３】
つぎに、ディーゼルハイブリッド制御装置２７は、走行開始から一定距離を走行したかまたは走行車両システムの速度がしきい値以上となったか否かを判断する（ステップＳ３）。なお、ステップＳ３の判断は、走行開始からの距離が一定距離以上になったか、走行車両システムの速度がしきい値以上のいずれか一方により実施すればよいが、他の条件（走行開始から一定時間経過したか等）を用いて判断してもよい。走行開始から一定距離を走行したかまたは走行車両システムの速度がしきい値以上となった場合（ステップＳ３  Ｙｅｓ）、気動車制御装置１５へ所定の駆動力での車輪１６の駆動を指示する（ステップＳ４）と共に、蓄電池車制御装置２６へ、必要な駆動力のうち気動車制御装置１５へ指示した駆動力を除いた分の駆動力で車輪２８を駆動するよう指示する（ステップＳ５）。
【００３４】
走行開始から一定距離を走行していないかまたは走行車両システムの速度がしきい値未満である場合（ステップＳ３  Ｎｏ）、ステップＳ３を繰り返す。
【００３５】
ステップＳ５の後、ディーゼルハイブリッド制御装置２７は、ノッチ指令を受信したが否かを判断し（ステップＳ６）、受信した場合（ステップＳ６  Ｙｅｓ）は、受信したノッチ指令の種類を判定する（ステップＳ７）。ノッチ指令を受信していない場合（ステップＳ６  Ｎｏ）、ステップＳ６を繰り返す。
【００３６】
ステップＳ７で、受信したノッチ指令がだ行の指令であると判断した場合（ステップＳ７  だ行）、ディーゼルハイブリッド制御装置２７は、蓄電池車制御装置２６および気動車制御装置１５へだ行を指示し（ステップＳ８）、ステップＳ６へ戻る。また、ステップＳ７で、受信したノッチ指令が力行の指令であると判断した場合（ステップＳ７  力行）、ステップＳ２へ戻る。
【００３７】
ステップＳ７で、受信したノッチ指令がブレーキの指令であると判断した場合（ステップＳ７  ブレーキ）、蓄電池車制御装置２６および気動車制御装置１５へブレーキを指示する（ステップＳ９）。この際、上述のように、蓄電池車制御装置２６は、ブレーキの指示によりモータ２３を発電機として動作させ回生電力をインバータ２２で直流電力に変換し蓄電池２１に充電するよう制御する。
【００３８】
なお、以上述べた制御手順は一例であり、起動から一定距離を走行したかまたは走行車両システムの速度がしきい値以上になるまでは、蓄電池車２の動力のみで車両システムを走行させ、その後は蓄電池車２と気動車１の両方の動力を用いて走行させるような制御方法であれば、これに限らずどのような制御方法を用いてもよい。
【００３９】
また、気動車制御装置１５は、上述のように運転台と接続されており、運転台からのノッチ指令により、従来と同様に自身の駆動力により単独で走行することも可能である。また、蓄電池車２についても、同様に単独で走行することも可能である。
【００４０】
また、本実施の形態では、気動車１と蓄電池車２が１台ずつ連結される例を示したが、これに限らず、気動車１、蓄電池車２のうちいずれか１つ以上が複数台連結されていてもよい。例えば、気動車１が複数台の場合、ディーゼルハイブリッド制御装置２７は、ステップＳ４では、駆動力を複数の気動車１にそれぞれ配分して指示すればよい。蓄電池車２が複数台の場合、１台のディーゼルハイブリッド制御装置２７が、ステップＳ５で駆動力を複数の蓄電池車２にそれぞれ配分して指示すればよい。
【００４１】
なお、本実施の形態では、蓄電池車２がディーゼルハイブリッド制御装置２７を備えるようにしたが、気動車１がディーゼルハイブリッド制御装置２７を備え、蓄電池車２からディーゼルハイブリッド制御装置２７を削除してもよい。
【００４２】
また、上記説明では、気動車１を例に説明したが、気動車１の代わりにディーゼル機関車を用いた場合にも、本実施の形態の車両システムの制御方法を適用できる。なお、蓄電池２１としては、様々な電力貯蔵装置（リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、フライホイール等）を用いることができる。
【００４３】
このように、本実施の形態では、既存の気動車１にディーゼルハイブリッド制御装置２７を備えた蓄電池車２を連結し、ディーゼルハイブリッド制御装置２７（駆動力指示部３１）が、車両システムの起動時および加速時には、蓄電池車２の駆動力により気動車１および蓄電池車２を走行させるよう制御するようにした。そして、ある速度以上になった場合には、気動車１と蓄電池車２の両方の駆動力を用いて走行するようにした。そのため、従来の気動車を有効活用した上で、従来の気動車に比べ、起動時や加速時の、燃費を改善し、騒音を低減することができる。また、ブレーキ時に、回生電力を蓄電池車２の蓄電池２１に吸収することができ、省エネルギー化を実現することができる。また、気動車のディーゼルエンジンの寿命を延ばす効果もある。
【００４４】
また、蓄電池車２は、単独でも走行可能なため、輸送量が少ないときや距離が短いときなどには蓄電池車２のみで走行することで省エネルギー化、騒音低減、低コスト化を実現することができる。
【００４５】
実施の形態２．
図８は、本発明にかかる車両システムの実施の形態２の構成例を示す図である。図８に示すように、本実施の形態の車両システムは、気動車１ａと、蓄電池車２ａと、で構成され、気動車１ａと、蓄電池車２ａと、は連結器３により連結されている。気動車１ａは、実施の形態１の気動車１の気動車制御装置１５の代わりに気動車制御装置１５ａを備える以外は、実施の形態１の気動車１と同様である。蓄電池車２ａは、実施の形態１の蓄電池車２の蓄電池車制御装置２６の代わりに蓄電池車制御装置２６ａを備え、ディーゼルハイブリッド制御装置２７を削除する以外は、実施の形態１の蓄電池車２と同様である。蓄電池車制御装置２６ａと気動車制御装置１５ａと、が配線等により接続されている。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００４６】
図９は、本実施の形態の車両システムにおける信号の流れの一例を示す図である。本実施の形態では、実施の形態１と同様に、車両システムの起動時および加速時には、蓄電池車２ａの駆動力により気動車１ａおよび蓄電池車２ａを走行させるよう制御する。本実施の形態では、実施の形態１のディーゼルハイブリッド制御装置２７を備えず、運転台からのノッチ指令に基づいて、気動車制御装置１５ａおよび蓄電池車制御装置２６ａが実施の形態１と同様に気動車１ａと蓄電池車２ａの駆動力特性（例えば、図３〜６で例示した特性）となるよう制御する。
【００４７】
すなわち、本実施の形態では、気動車制御装置１５ａおよび蓄電池車制御装置２６ａが車両システム制御装置を構成する。また、蓄電池車制御装置２６ａが実施の形態１の駆動力指示部３１の機能のうち蓄電池車２ａの駆動に関する指示信号を生成する機能を有し、気動車制御装置１５ａが実施の形態１の駆動力指示部３１の機能のうち気動車１ａの駆動に関する指示信号を生成する機能を有する。
【００４８】
蓄電池車制御装置２６ａおよび気動車制御装置１５ａは、実施の形態１と同様に運転台からのノッチ指令を受信する。本実施の形態では、運転台からのノッチ指令として、ディーゼルハイブリッドモードか通常モードか、を指示する指令を追加することとし、ディーゼルハイブリッドモードを指示する指令があった場合に、気動車１ａと蓄電池車２ａの駆動力を協調させた走行を実施する。通常モードの場合には、気動車１ａ，蓄電池車２ａは、それぞれ従来の気動車，蓄電池車と同様の動作を実施する。なお、ディーゼルハイブリッドモードか通常モードかの設定は、運転台からのノッチ指令を用いずに、例えば、車両システムの編成が決定した際に蓄電池車制御装置２６ａおよび気動車制御装置１５ａに対してそれぞれモードを設定する等、他の方法によりモードを設定してもよい。
【００４９】
つぎに、本実施の形態のディーゼルハイブリッドモードの動作を説明する。本実施の形態では、図３〜６のＡの期間では、蓄電池車制御装置２６ａは、運転台から力行のノッチ指令を受けて、蓄電池２１の直流電力をインバータ２２で交流電力に変換してモータ２３を駆動するよう指示する。また、蓄電池車制御装置２６ａはＳＩＶ２４を駆動し、ＳＩＶ２４が補機２５に交流電力を供給する。一方、気動車制御装置１５ａは、ディーゼルエンジン１１をアイドリング状態としトルクコンバータ１２と車輪１６はつなげず駆動力を発生させない。また、ディーゼルエンジン１１は、交流発電機１３を駆動し補機１４に交流電力を供給する。このようにして、起動時には、車両システムの駆動に気動車１の動力は使用せず、気動車１ａおよび蓄電池車２ａは蓄電池車２の動力ａにより走行する。
【００５０】
駅を離れた後、またはある速度を超えた後（図３〜６のＢの期間）は、気動車制御装置１５ａは、例えばディーゼルエンジン１１の出力を燃費の良い状態で運転するために最適なトルクをトルクコンバータ１２にトルクを指示し、ディーゼルエンジン１１に車輪１６の駆動を指示する。また、蓄電池車制御装置２６ａは、気動車１ａと蓄電池車２ａを合わせた編成として必要な駆動力のうち、気動車１ａが生成する駆動力を除いた分（路線状態などにより増減する分を含む）の駆動力を生成する。
【００５１】
なお、駅を離れた、またはある速度を超えたか否かの判断は、蓄電池車制御装置２６ａおよび気動車制御装置１５ａが各々実施してもよいし、蓄電池車制御装置２６ａと気動車制御装置１５ａのいずれか一方が判断して、判断結果を他方に通知するようにしてもよい。また、気動車１ａと蓄電池車２ａの駆動力の配分方法は、あらかじめ定めておき、この方法に従って、蓄電池車制御装置２６ａおよび気動車制御装置１５ａが各々制御を行えばよい。例えば、気動車１ａをディーゼルエンジン１１の出力を燃費の良い状態で運転するために最適なトルクとする場合は、当該トルクを気動車制御装置１５ａが蓄電池車制御装置２６ａへ通知する。
【００５２】
以下、図３〜６のＣ，Ｄの期間では、蓄電池車制御装置２６ａおよび気動車制御装置１５ａは、ディーゼルハイブリッド制御装置２７からの指示の代わりに運転台からの指示に基づいて、実施の形態１と同様にそれぞれだ行，ブレーキに対応する動作を実施する。以上述べた以外の本実施の形態の動作は、実施の形態１と同様である。
【００５３】
このように、本実施の形態では、ディーゼルハイブリッド制御装置２７を備えず、運転台からのノッチ指令に基づいて、気動車制御装置１５ａおよび蓄電池車制御装置２６ａが実施の形態１と同様の走行を行なうよう制御するようにした。そのため、ディーゼルハイブリッド制御装置２７を備えずに、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上のように、本発明にかかる車両システム制御装置は、気動車を備える車両システムに有用であり、特に、省エネルギー化、騒音低減、低コスト化を図る車両システムに適している。
【符号の説明】
【００５５】
１，１ａ  気動車
２，２ａ  蓄電池車
３  連結器
１１  ディーゼルエンジン
１２  トルクコンバータ
１３  交流発電機
１４，２５  補機
１５，１５ａ  気動車制御装置
１６，２８  車輪
２１  蓄電池
２２  インバータ
２３  モータ
２４  ＳＩＶ
２６，２６ａ  蓄電池車制御装置
２７  ディーゼルハイブリッド制御装置
３１  駆動力指示部
【図１】
2012060015.tif 000003
【図２】
2012060015.tif 000004
【図３】
2012060015.tif 000005
【図４】
2012060015.tif 000006
【図５】
2012060015.tif 000007
【図６】
2012060015.tif 000008
【図７】
2012060015.tif 000009
【図８】
2012060015.tif 000010
【図９】
2012060015.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成23年5月2日(2011.5.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、列車の車両システムを制御する車両システム制御装置であって、前記車両システムを構成しモータにより駆動される単独走行可能な蓄電池車の駆動力を指示する指示信号を生成し、前記車両システムを構成しディーゼルエンジンにより駆動される単独走行可能な気動車の駆動力を指示する指示信号を生成する駆動力指示部、を備え、前記駆動力指示部は、前記列車の発進時に前記蓄電池車の駆動の開始を指示する指示信号を生成すると共に前記気動車の駆動の待機を指示する指示信号を生成し、前記列車の加速時には前記気動車の駆動力と前記蓄電池車の駆動力との両方に駆動力を配分し、配分結果に基づいて前記気動車の駆動力を指示する指示信号と前記蓄電池車の駆動力を指示する指示信号とを生成することを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車の車両システムを制御する車両システム制御装置であって、
前記車両システムを構成しモータにより駆動される単独走行可能な蓄電池車の駆動力を指示する指示信号を生成し、前記車両システムを構成しディーゼルエンジンにより駆動される単独走行可能な気動車の駆動力を指示する指示信号を生成する駆動力指示部、
を備え、
前記駆動力指示部は、前記列車の発進時に前記蓄電池車の駆動の開始を指示する指示信号を生成すると共に前記気動車の駆動の待機を指示する指示信号を生成し、前記列車の加速時には前記気動車の駆動力と前記蓄電池車の駆動力との両方に駆動力を配分し、配分結果に基づいて前記気動車の駆動力を指示する指示信号と前記蓄電池車の駆動力を指示する指示信号とを生成することを特徴とする車両システム制御装置。
【請求項２】
前記駆動力指示部は、ノッチ指令に基づいて前記気動車の駆動力と前記蓄電池車の駆動力とを配分することを特徴とする請求項１に記載の車両システム制御装置。
【請求項３】
前記駆動力指示部は、前記列車の発進時からの走行距離がしきい値以上となった場合、ディーゼルエンジンによる前記気動車の駆動開始を指示する指示信号を生成すると共に前記気動車の駆動力を指示する指示信号を生成し、前記列車の所望の駆動力から前記気動車の駆動力として指示した駆動力を減じた駆動力を前記蓄電池車の駆動力として指示する指示信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の車両システム制御装置。
【請求項４】
前記駆動力指示部は、前記列車の速度がしきい値以上となった場合、ディーゼルエンジンによる前記気動車の駆動開始を指示する指示信号を生成すると共に前記気動車の駆動力を指示する指示信号を生成し、前記列車の所望の駆動力から前記気動車の駆動力として指示した駆動力を減じた駆動力を前記蓄電池車の駆動力として指示する指示信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の車両システム制御装置。
【請求項５】
前記気動車の駆動力を略一定値とすることを特徴とする請求項１に記載の車両システム制御装置。
【請求項６】
前記蓄電池車の駆動を制御する蓄電池車制御装置、
をさらに備え、
前記駆動力指示部は、前記蓄電池車の駆動力を指示する指示信号と前記蓄電池車の駆動の開始を指示する指示信号とを前記蓄電池車制御装置へ出力することを特徴とする請求項１に記載の車両システム制御装置。
【請求項７】
蓄電池と、
前記蓄電池により供給される直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記交流電力により駆動され前記蓄電池車を駆動するモータと、
をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の車両システム制御装置。
【請求項８】
前記蓄電池の直流電力を交流電力に変換し前記蓄電池車内の補機に供給する補助電源装置、
をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の車両システム制御装置。
【請求項９】
前記列車の減速時には前記インバータが回生動作することにより前記モータが発電した電力を前記蓄電池に充電する、
ことを特徴とする請求項７に記載の車両システム制御装置。
【請求項１０】
前記蓄電池車内に配置されることを特徴とする請求項６に記載の車両システム制御装置。
【請求項１１】
前記蓄電池車の駆動を制御する蓄電池車制御装置と、
前記気動車の駆動を制御する気動車制御装置と、
を備え、
前記蓄電池車制御装置は、前記駆動力指示部の機能のうち前記蓄電池車への前記指示信号を生成する機能を有し、
前記気動車制御装置は、前記駆動力指示部の機能のうち前記気動車への前記指示信号を生成する機能を有することを特徴とする請求項１に記載の車両システム制御装置。
【手続補正書】
【提出日】平成23年7月29日(2011.7.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ディーゼルエンジンの出力により車輪を駆動して単独走行可能な気動車と、蓄電池の電力によりモータが駆動され、車輪を駆動して単独走行可能な蓄電池車と、が連結された列車の車両システムを制御する車両システム制御装置であって、前記気動車の制御装置と前記蓄電池車の制御装置とに駆動力を指示する指示信号を与える駆動力指示部、を備え、前記駆動力指示部は、前記列車の発進時に前記蓄電池車の駆動の開始を指示する指示信号を生成すると共に前記気動車の駆動の待機を指示する指示信号を生成し、前記列車の発進後の加速時には前記気動車の駆動力と前記蓄電池車の駆動力とに駆動力を配分し、配分結果に基づいて前記気動車の駆動力を指示する指示信号と前記蓄電池車の駆動力を指示する指示信号とを生成することを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの出力により車輪を駆動して単独走行可能な気動車と、蓄電池の電力によりモータが駆動され、車輪を駆動して単独走行可能な蓄電池車と、が連結された列車の車両システムを制御する車両システム制御装置であって、
前記気動車の制御装置と前記蓄電池車の制御装置とに駆動力を指示する指示信号を与える駆動力指示部、
を備え、
前記駆動力指示部は、前記列車の発進時に前記蓄電池車の駆動の開始を指示する指示信号を生成すると共に前記気動車の駆動の待機を指示する指示信号を生成し、前記列車の発進後の加速時には前記気動車の駆動力と前記蓄電池車の駆動力とに駆動力を配分し、配分結果に基づいて前記気動車の駆動力を指示する指示信号と前記蓄電池車の駆動力を指示する指示信号とを生成することを特徴とする車両システム制御装置。
【請求項２】
前記駆動力指示部は、ノッチ指令に基づいて前記指示信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の車両システム制御装置。
【請求項３】
前記駆動力指示部は、前記列車の発進時からの走行距離がしきい値以上となった場合、
ディーゼルエンジンによる前記気動車の駆動開始を指示する指示信号を生成すると共に前
記気動車の駆動力を指示する指示信号を生成し、前記列車の所望の駆動力から前記気動車
の駆動力として指示した駆動力を減じた駆動力を前記蓄電池車の駆動力として指示する指
示信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の車両システム制御装置。
【請求項４】
前記駆動力指示部は、前記列車の速度がしきい値以上となった場合、ディーゼルエンジ
ンによる前記気動車の駆動開始を指示する指示信号を生成すると共に前記気動車の駆動力
を指示する指示信号を生成し、前記列車の所望の駆動力から前記気動車の駆動力として指
示した駆動力を減じた駆動力を前記蓄電池車の駆動力として指示する指示信号を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の車両システム制御装置。
【請求項５】
前記気動車の駆動力を略一定値とすることを特徴とする請求項１に記載の車両システム制御装置。
【請求項６】
前記蓄電池車の駆動を制御する蓄電池車制御装置、
をさらに備え、
前記駆動力指示部は、前記蓄電池車の駆動力を指示する指示信号と前記蓄電池車の駆動の開始を指示する指示信号とを前記蓄電池車制御装置へ出力することを特徴とする請求項１に記載の車両システム制御装置。
【請求項７】
蓄電池と、
前記蓄電池により供給される直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記交流電力により駆動され前記蓄電池車を駆動するモータと、
をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の車両システム制御装置。
【請求項８】
前記蓄電池の直流電力を交流電力に変換し前記蓄電池車内の補機に供給する補助電源装
置、
をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の車両システム制御装置。
【請求項９】
前記列車の減速時には前記インバータが回生動作することにより前記モータが発電した電力を前記蓄電池に充電する、
ことを特徴とする請求項７に記載の車両システム制御装置。
【請求項１０】
前記蓄電池車内に配置されることを特徴とする請求項６に記載の車両システム制御装置。
【請求項１１】
前記蓄電池車の駆動を制御する蓄電池車制御装置と、
前記気動車の駆動を制御する気動車制御装置と、
を備え、
前記蓄電池車制御装置は、前記駆動力指示部の機能のうち前記蓄電池車への前記指示信号を生成する機能を有し、
前記気動車制御装置は、前記駆動力指示部の機能のうち前記気動車への前記指示信号を生成する機能を有することを特徴とする請求項１に記載の車両システム制御装置。
【請求項１２】
前記駆動力指示部は、前記列車の発進後の加速時には、前記気動車の駆動力と前記蓄電池車の駆動力との両方を常時用いるよう前記気動車の駆動力と前記蓄電池車の駆動力とに駆動力を配分することを特徴とする請求項１に記載の車両システム制御装置。
【手続補正書】
【提出日】平成23年11月8日(2011.11.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ディーゼルエンジンの出力により車輪を駆動して単独走行可能な気動車と、蓄電池の電力によりモータが駆動され、車輪を駆動して単独走行可能な蓄電池車と、が連結された列車の車両システムを制御する車両システム制御装置であって、前記蓄電池車は、前記気動車に備えられた気動車制御装置と前記蓄電池車に備えられた蓄電池車制御装置とに駆動力を指示する指示信号を与える駆動力指示部、を備え、前記駆動力指示部は、前記列車の発進時に前記蓄電池車の駆動の開始を指示する指示信号を生成すると共に前記気動車の駆動の待機を指示する指示信号を生成し、前記列車の発進後の加速時には前記気動車の駆動力と前記蓄電池車の駆動力とに駆動力を配分し、配分結果に基づいて前記気動車の駆動力を指示する指示信号と前記蓄電池車の駆動力を指示する指示信号とを生成し、前記気動車制御装置は、前記駆動力指示部で生成された指示信号に基づき、前記ディーゼルエンジンに対して指令を出力して制御することを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの出力により車輪を駆動して単独走行可能な気動車と、蓄電池の電力によりモータが駆動され、車輪を駆動して単独走行可能な蓄電池車と、が連結された列車の車両システムを制御する車両システム制御装置であって、
前記蓄電池車は、前記気動車に備えられた気動車制御装置と前記蓄電池車に備えられた蓄電池車制御装置とに駆動力を指示する指示信号を与える駆動力指示部、を備え、
前記駆動力指示部は、前記列車の発進時に前記蓄電池車の駆動の開始を指示する指示信号を生成すると共に前記気動車の駆動の待機を指示する指示信号を生成し、前記列車の発進後の加速時には前記気動車の駆動力と前記蓄電池車の駆動力とに駆動力を配分し、配分結果に基づいて前記気動車の駆動力を指示する指示信号と前記蓄電池車の駆動力を指示する指示信号とを生成し、
前記気動車制御装置は、前記駆動力指示部で生成された指示信号に基づき、前記ディーゼルエンジンに対して指令を出力して制御することを特徴とする車両システム制御装置。
【請求項２】
前記駆動力指示部は、ノッチ指令に基づいて前記指示信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の車両システム制御装置。
【請求項３】
前記駆動力指示部は、前記列車の発進時からの走行距離がしきい値以上となった場合、ディーゼルエンジンによる前記気動車の駆動開始を指示する指示信号を生成すると共に前記気動車の駆動力を指示する指示信号を生成し、前記列車の所望の駆動力から前記気動車の駆動力として指示した駆動力を減じた駆動力を前記蓄電池車の駆動力として指示する指示信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の車両システム制御装置。
【請求項４】
前記駆動力指示部は、前記列車の速度がしきい値以上となった場合、ディーゼルエンジンによる前記気動車の駆動開始を指示する指示信号を生成すると共に前記気動車の駆動力を指示する指示信号を生成し、前記列車の所望の駆動力から前記気動車の駆動力として指示した駆動力を減じた駆動力を前記蓄電池車の駆動力として指示する指示信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の車両システム制御装置。
【請求項５】
前記気動車の駆動力を略一定値とすることを特徴とする請求項１に記載の車両システム制御装置。
【請求項６】
前記駆動力指示部は、前記蓄電池車の駆動力を指示する指示信号と前記蓄電池車の駆動の開始を指示する指示信号とを前記蓄電池車制御装置へ出力することを特徴とする請求項１に記載の車両システム制御装置。
【請求項７】
蓄電池と、
前記蓄電池により供給される直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記交流電力により駆動され前記蓄電池車を駆動するモータと、
前記蓄電池の直流電力を交流電力に変換し前記蓄電池車内の補機に供給する補助電源装置と、
をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の車両システム制御装置。
【請求項８】
前記列車の減速時には前記インバータが回生動作することにより前記モータが発電した電力を前記蓄電池に充電する、
ことを特徴とする請求項７に記載の車両システム制御装置。
【手続補正書】
【提出日】平成24年10月5日(2012.10.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ディーゼルエンジンの出力により車輪を駆動して単独走行可能な気動車と、蓄電池の電力によりモータが駆動され、車輪を駆動して単独走行可能な蓄電池車と、が連結された列車の車両システムを制御する車両システム制御装置であって、前記蓄電池車は、前記気動車に備えられた気動車制御装置と前記蓄電池車に備えられた蓄電池車制御装置とに駆動力を指示する指示信号を与える駆動力指示部、を備え、前記駆動力指示部は、前記列車の発進時に前記蓄電池車の駆動の開始を指示する指示信号を生成すると共に前記気動車の駆動の待機を指示する指示信号を生成し、前記列車の発進後の加速時には前記気動車の駆動力と前記蓄電池車の駆動力とに駆動力を配分し、配分結果に基づいて前記気動車の駆動力を指示する指示信号と前記蓄電池車の駆動力を指示する指示信号とを生成し、前記気動車制御装置は、前記駆動力指示部で生成された指示信号に基づき、前記ディーゼルエンジンに対して指令を出力して制御し、前記駆動力指示部は、前記列車の発進時からの走行距離がしきい値以上となった場合、ディーゼルエンジンによる前記気動車の駆動開始を指示する指示信号を生成すると共に前記気動車の駆動力を指示する指示信号を生成し、前記列車の所望の駆動力から前記気動車の駆動力として指示した駆動力を減じた駆動力を前記蓄電池車の駆動力として指示する指示信号を生成することを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの出力により車輪を駆動して単独走行可能な気動車と、蓄電池の電力によりモータが駆動され、車輪を駆動して単独走行可能な蓄電池車と、が連結された列車の車両システムを制御する車両システム制御装置であって、
前記蓄電池車は、前記気動車に備えられた気動車制御装置と前記蓄電池車に備えられた蓄電池車制御装置とに駆動力を指示する指示信号を与える駆動力指示部、を備え、
前記駆動力指示部は、前記列車の発進時に前記蓄電池車の駆動の開始を指示する指示信号を生成すると共に前記気動車の駆動の待機を指示する指示信号を生成し、前記列車の発進後の加速時には前記気動車の駆動力と前記蓄電池車の駆動力とに駆動力を配分し、配分結果に基づいて前記気動車の駆動力を指示する指示信号と前記蓄電池車の駆動力を指示する指示信号とを生成し、
前記気動車制御装置は、前記駆動力指示部で生成された指示信号に基づき、前記ディーゼルエンジンに対して指令を出力して制御し、
前記駆動力指示部は、前記列車の発進時からの走行距離がしきい値以上となった場合、ディーゼルエンジンによる前記気動車の駆動開始を指示する指示信号を生成すると共に前記気動車の駆動力を指示する指示信号を生成し、前記列車の所望の駆動力から前記気動車の駆動力として指示した駆動力を減じた駆動力を前記蓄電池車の駆動力として指示する指示信号を生成することを特徴とする車両システム制御装置。
【国際調査報告】
2012060015.tif 000012
2012060015.tif 000013
2012060015.tif 000014
2012060015.tif 000015