(57)【要約】  列車の運行中に列車運行に応じた柔軟な制御を可能とするハイブリッド車両の推進制御装置は、電力発生装置２、電力貯蔵装置３および負荷装置５を統括制御する統括制御部１０を有する。統括制御部１０は、編成内の全コンバータ２４における総発電電力を監視し、当該総発電電力および各エンジン２１の燃料消費特性に基づいて、編成内での総燃料消費量がより小さくなるように、各エンジン２１の回転数ωｃおよび各コンバータ２４の発電電力を制御する。
2014041695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のエンジン、当該複数のエンジンのそれぞれに連結される発電機および、当該発電機のそれぞれに接続され前記発電機の出力する交流電力を所望の直流電力に変換するコンバータを有する電力発生装置と、
前記電力発生装置が出力する直流電力を車両間に通流させる直流電力伝送線と、
前記直流電力伝送線に電気的に接続される複数の電力貯蔵装置と、
前記直流電力伝送線に電気的に接続される複数の負荷装置と、
前記電力発生装置、前記電力貯蔵装置および前記負荷装置を統括制御する統括制御部と、を備え、
前記統括制御部は、
編成内の全コンバータにおける総発電電力を監視し、当該総発電電力および前記各エンジンの燃料消費特性に基づいて、前記編成内での総燃料消費量がより小さくなるように、前記各エンジンの回転数および前記各コンバータの発電電力を制御することを特徴とするハイブリッド車両の推進制御装置。
【請求項２】
複数のエンジン、当該複数のエンジンのそれぞれに連結される発電機および、当該発電機のそれぞれに接続され前記発電機の出力する交流電力を所望の直流電力に変換するコンバータを有する電力発生装置と、
前記電力発生装置が出力する直流電力を車両間に通流させる直流電力伝送線と、
前記直流電力伝送線に電気的に接続される複数の電力貯蔵装置と、
前記直流電力伝送線に電気的に接続される複数の負荷装置と、
前記電力発生装置、前記電力貯蔵装置および前記負荷装置を統括制御する統括制御部と、を備え、
前記統括制御部は、前記複数の負荷装置における消費電力の総和を監視し、当該消費電力の総和と前記各エンジンの燃料消費特性とに基づいて、編成内での総燃料消費量がより小さくなるように、前記各エンジンの回転数および前記各コンバータの発電電力を制御することを特徴とするハイブリッド車両の推進制御装置。
【請求項３】
前記統括制御部は、前記編成内での総燃料消費量をより小さくする制御を実行する際に、前記編成内における幾つかのエンジンを停止させるか否かの判断を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両の推進制御装置。
【請求項４】
前記電力貯蔵装置には、前記直流電力伝送線との電気的接続を開閉する回路開閉器が設けられ、
前記統括制御部は、前記編成内での総燃料消費量をより小さくする制御を実行する際に、前記電力貯蔵装置の切り離しを行うか否かの判断を行うことを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両の推進制御装置。
【請求項５】
前記統括制御部は、前記編成内における全電力貯蔵装置の充放電電力の総量を監視し、当該充放電電力の総量に基づいて、切り離し制御を行う前記電力貯蔵装置の個数を決定することを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両の推進制御装置。
【請求項６】
前記統括制御部は、前記電力貯蔵装置の充放電回数が前記編成内にて平均化するように、切り離し制御を行う前記電力貯蔵装置を決定することを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド車両の推進制御装置。
【請求項７】
前記編成内には、前記電力発生装置、前記電力貯蔵装置、前記負荷装置ならびに、前記電力発生装置、前記電力貯蔵装置および前記負荷装置をそれぞれ制御するユニット制御部の具備する主回路ユニットが複数台構成され、
前記統括制御部は、前記複数台の主回路ユニットに制御信号を出力することを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両の推進制御装置。
【請求項８】
前記負荷装置は、車両駆動に関係する負荷装置であることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両の推進制御装置。
【請求項９】
前記負荷装置には、車両駆動に関係しない負荷装置が含まれることを特徴とする請求項８に記載のハイブリッド車両の推進制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両の推進制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両は、エンジンの出力を発電機により電力に変換し、その変換した電力およびバッテリなどの電力貯蔵装置からの電力により電動機を駆動して推進制御するように構成された鉄道車両である。【０００３】
このように構成されるハイブリッド車両に対し、例えば下記特許文献１には、発電手段として、燃料電池を列車編成の各車両に分散配置することで構成した車両駆動システムを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４７３８０８７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、燃料電池および燃料電池の電力源である燃料タンクは、かなりの重量を有するため、編成車両内に分散配置する必要がある。その一方で、燃料電池は、起動停止に時間のかかる電力源であるため、編成車両内に分散配置した場合でも、列車の運行中に列車運行に応じた柔軟な制御を行うことはできず、路線に応じて予め起動する台数を決めておくなどの制御を行うに留まっている。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、列車の運行中に列車運行に応じた柔軟な制御を可能とするハイブリッド車両の推進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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数のエンジン、当該複数のエンジンのそれぞれに連結される発電機および、当該発電機のそれぞれに接続され前記発電機の出力する交流電力を所望の直流電力に変換するコンバータを有する電力発生装置と、前記電力発生装置が出力する直流電力を車両間に通流させる直流電力伝送線と、前記直流電力伝送線に電気的に接続される複数の電力貯蔵装置と、前記直流電力伝送線に電気的に接続される複数の負荷装置と、前記電力発生装置、前記電力貯蔵装置および前記負荷装置を統括制御する統括制御部と、を備え、前記統括制御部は、編成内の全コンバータにおける総発電電力を監視し、当該総発電電力および前記各エンジンの燃料消費特性に基づいて、前記編成内での総燃料消費量がより小さくなるように、前記各エンジンの回転数および前記各コンバータの発電電力を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、列車の運行中において列車運行に応じた柔軟な制御が可能となり、省エネ運転を効率的に行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態１に係るハイブリッド車両の推進制御装置を含むハイブリッド車両駆動システムの一構成例を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る推進制御装置を列車に搭載した場合の一構成例を示す図である。
【図３】図３は、共通化した主回路ユニットを複数の車両に分散配置する場合の一例を示す図である。
【図４】図４は、主回路ユニットの一構成例を示す図である。
【図５】図５は、電力貯蔵装置の切り離し制御を行う際に好適な電力貯蔵装置の一構成例を示す図である。
【図６】図６は、エンジンの出力特性および燃料消費量特性をエンジン回転数との関係で示す図である。
【図７】図７は、燃料消費量特性をエンジン出力との関係で示す図である。
【図８】図８は、実施の形態１の制御手法による効果を説明する図である。
【図９】図９は、電力貯蔵装置におけるバッテリモジュールの寿命特性を充放電回数との関係で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の推進制御装置について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るハイブリッド車両の推進制御装置（以下単に「推進制御装置」と称する）を含むハイブリッド車両駆動システムの一構成例を示すブロック図である。図１において、ハイブリッド車両駆動システムは、電力発生装置２、電力貯蔵装置３、直流リンク部４、負荷装置５および統括制御部１０を備えて構成される。
【００１２】
電力発生装置２は、エンジン２１と、エンジン２１を制御するエンジン制御部２２と、エンジン２１に連結される発電機２３と、発電機２３が発電する交流電力を所望の直流電力に変換するコンバータ２４と、発電機２３の発電量を制御するためにエンジン２１およびコンバータ２４を制御する発電制御部２５と、を有する。
【００１３】
電力貯蔵装置３は、電力を蓄積可能に構成されるバッテリ３１と、バッテリ３１の電力調整を行うバッテリ制御部３２とを有する。
【００１４】
直流リンク部４は、電力発生装置２、電力貯蔵装置３および負荷装置５による各装置間を電気的に接続するためのリンク部である。
【００１５】
負荷装置５は、車両駆動に関係する負荷装置（車両負荷装置５１）と、それ以外の負荷装置（ＳＩＶ（Static Inverter）負荷装置５２）と、車両負荷装置５１を制御する制御部（インバータ制御部５５）と、ＳＩＶ負荷装置５２を制御する制御部（ＳＩＶ制御部５８）とを有する。
【００１６】
車両負荷装置５１は、直流リンク部４を介して供給される直流電力を交流電力に変換するインバータ５３と、インバータ５３からの交流電力により車両を駆動する電動機５４とを有する。
【００１７】
ＳＩＶ負荷装置５２は、直流リンク部４を介して供給される直流電力を交流電力に変換する補助電源装置としてのＳＩＶ５６と、ＳＩＶ５６からの電力供給を受けて動作する補助機器（補機）５７とを有する。ここで補機とは、駆動装置以外の機器の総称である。
【００１８】
統括制御部１０は、推進制御装置全体の動作を統括する制御部であり、図示しない運転台からの運転指令Ｄｏ＿１や、速度センサ１１、電圧センサ１２，１３、電流センサ１４，１５などからの各種センサ出力に基づいて、エンジン制御部２２、発電制御部２５、バッテリ制御部３２、インバータ制御部５５およびＳＩＶ制御部５８を制御する。
【００１９】
つぎに、推進制御装置を構成する各部の更に詳細な説明を行う。
【００２０】
エンジン２１は、例えばディーゼルエンジンであり、発電のための駆動力を発電機２３へ伝達する。なお、エンジン２１は、電動機５４の回生動作時に、エンジンブレーキや、排気管の途中に設けられたバルブを閉じることで排気圧力を高めてエンジン２１のポンピングロスを大きくして回転速度を抑制する、所謂、排気ブレーキ（強化エンジンブレーキ）の動作を行なうことも可能である。また、エンジン２１は、排気弁をオン／オフ制御することで、エンジンブレーキと排気ブレーキとの切り替えを行うことも可能である。これらの制御は、例えば図１の構成であれば発電制御部２５からエンジン２１に弁操作信号Ｂｓを出力することで実行可能である。
【００２１】
発電機２３は、例えば三相交流発電機であり、エンジン２１の駆動力によって回転子が回転して発電し、この発電した電力（交流電力）を直流リンク部４に供給する電力供給源として機能する。発電機２３は、電動機としても動作することができ、エンジン２１の始動時にエンジン２１をクランキングすることや、発電機２３の駆動力を用いてエンジン２１を回転させることで、電力を消費することができる。
【００２２】
コンバータ２４は、図示しない複数のスイッチング素子およびダイオード素子を備えて構成され、バッテリ３１、インバータ５３およびＳＩＶ５６の３者が電気的に接続される直流リンク部４と発電機２３との間に接続され、発電制御部２５からのゲート信号Ｇｐ＿cに基づいて、発電機２３が発電する交流電力を直流電力に変換する。また、コンバータ２４は、発電機２３を電動機として動作させる際には、バッテリ３１もしくはインバータ５３から供給される直流電力を交流電力に変換する逆変換動作を行う。
【００２３】
インバータ５３は、図示しない複数のスイッチング素子とダイオード素子とを備えて構成され、バッテリ３１およびコンバータ２４のうちの少なくとも一方から供給される直流電力を交流電力に変換して電動機５４に供給する。また、インバータ５３は、電動機５４を回生動作させる際には、電動機５４で回生される交流電力を直流電力に変換する逆変換動作を行うことが可能である。電動機５４は、例えば三相交流電動機であるが、発電機として動作することもでき、車両の減速時には回生電力を発生させて車両の運動エネルギーを回生する動作を行う。
【００２４】
バッテリ３１は、例えばリチウムイオン二次電池であり、直流リンク部４を介して供給される発電機２３の出力電力や電動機５４の回生電力により充電される一方で、発電機２３や電動機５４を駆動するための駆動電力を直流リンク部４に供給する。
【００２５】
エンジン制御部２２は、統括制御部１０から指令されるエンジントルク指令Ｔｅ＿ｒｅｆと、エンジン２１に設けられたセンサ（図示せず）により検出されるエンジンの回転速度等の信号とに基づいて、エンジン２１のスロットル開度Ｓｔを制御し、エンジン２１がエンジントルク指令Ｔｅ＿ｒｅｆに対応するトルクを発生するようにエンジン２１を制御する。
【００２６】
発電制御部２５は、発電機２３に取り付けられた速度センサ１１により検出された発電機２３の回転速度ωｃと、直流リンク部４に設けられた電圧センサ１２および電流センサ１４により検出された直流リンク部電圧値Ｖｄｃおよびコンバータ２４の入出力電流値（コンバータ電流値）Ｉｃｎｖに基づいて、コンバータ２４を構成するスイッチング素子をスイッチング制御するゲート信号ＧＰ＿ｃを生成し、この生成したゲート信号ＧＰ＿ｃをコンバータ２４に出力してコンバータ２４の出力電圧を制御する。
【００２７】
また、発電制御部２５は、統括制御部１０の制御に必要な情報として、回転速度ωｃ、直流リンク部電圧値Ｖｄｃ、コンバータ電流値Ｉｃｎｖおよび、後述するエンジンブレーキ信号ＥＢを統括制御部１０に通知する。
【００２８】
バッテリ制御部３２は、バッテリ３１の電流センサ（図示せず）により検出されたバッテリ３１の充電電流もしくは放電電流としてのバッテリ電流値Ｉｂａｔおよび、同じくバッテリ３１の電圧センサ（図示せず）により検出されたバッテリ電圧値Ｖｂａｔに基づいて、バッテリ３１の充電状態ＳＯＣ（State of Charge）を推定すると共に、検出したバッテリ電流値Ｉｂａｔおよびバッテリ電圧値Ｖｂａｔならびに、推定したＳＯＣを統括制御部１０へ出力する。なお、バッテリ電流値Ｉｂａｔおよびバッテリ電圧値Ｖｂａｔは、電流センサおよび電圧センサを直流リンク部４に設けることで検出し、その検出値をバッテリ制御部３２に入力してもよい。
【００２９】
また、バッテリ制御部３２は、統括制御部１０からの投入指令ＭＣを受け、投入信号ＭＫを生成してバッテリ３１に設けられる接触器（詳細は後述）の開閉を制御する。
【００３０】
インバータ制御部５５は、統括制御部１０から指令される電動機トルク指令Ｔｉ＿ｒｅｆに電動機５４のトルクを追従させるように、インバータ５３を制御するための、所謂、ＰＷＭスイッチング信号であるゲート信号ＧＰ＿ｉを生成し、この生成したゲート信号ＧＰ＿ｉを負荷装置５に出力してインバータ５３を制御する。
【００３１】
また、インバータ制御部５５は、統括制御部１０の制御に必要な情報として、電流センサ１５が検出したインバータ５３の入出力電流（インバータ電流値）Ｉｉｎｖを統括制御部１０に通知する。
【００３２】
ＳＩＶ制御部５８は、統括制御部１０からのＳＩＶ制御指令Ｔｓ＿ｒｅｆに基づいて、ＳＩＶ５６のスイッチ素子を制御するためのゲート信号ＧＰ＿ｓを生成してＳＩＶ５６を制御する。
【００３３】
また、ＳＩＶ制御部５８は、統括制御部１０の制御に必要な情報として、電流センサ１６が検出したＳＩＶ５６の入出力電流（ＳＩＶ電流値）Ｉｓｉｖを統括制御部１０に通知する。
【００３４】
統括制御部１０は、前述の各構成要素の動作全体を管理およびモニタリングする機能を有する。より詳細に説明すると、この統括制御部１０は、発電機２３の回転数ωｃ、直流リンク部電圧値Ｖｄｃ、コンバータ電流値Ｉｃｎｖ、バッテリ電流値Ｉｂａｔ、バッテリ電圧値Ｖｂａｔ、インバータ電流値Ｉｉｎｖ、ＳＩＶ電流値Ｉｓｉｖ、運転指令Ｄｏ＿１など（要すればエンジンブレーキ信号ＥＢ）に基づいてエンジントルク指令Ｔｅ＿ｒｅｆ、発電制御指令Ｄｏ＿２、投入指令ＭＣ、電動機トルク指令Ｔｉ＿ｒｅｆおよびＳＩＶ制御指令Ｔｓ＿ｒｅｆを生成し、エンジン制御部２２、発電制御部２５、バッテリ制御部３２、インバータ制御部５５、ＳＩＶ制御部５８を通じて、エンジン２１、コンバータ２４、バッテリ３１、インバータ５３およびＳＩＶ５６を制御する。
【００３５】
図２は、実施の形態１に係る推進制御装置を列車に搭載した場合の一構成例を示す図である。図２では、車両１ａ〜１ｃからなる３両編成の場合を一例として示しているが、車両数は一例であり、２両以下の編成（１両も含む）であっても、４両以上の編成であってもよい。
【００３６】
図２において、“ＢＡＴ”および“ＩＮＶ”は、それぞれ図１に示した電力貯蔵装置３および負荷装置５に相当する構成部であり、内部に制御部を含む構成である。 “ＥＮＧ”、“ＧＥＮ”および“ＣＮＶ”の表記も同様である。すなわち、図２の例では、２個の電力貯蔵装置３ａ１，３ａ２が車両１ａに搭載され、２個の電力発生装置２ｂ，２ｃが車両１ｂおよび車両１ｃに分散して配置され、３個の負荷装置５ａ〜５ｃが車両１ａ〜車両１ｃに分散して配置される構成が示されている。統括制御部１０は、車両１ａに配置され、統括制御部１０と、電力貯蔵装置３ａ１，３ａ２と、電力発生装置２ｂ，２ｃと、負荷装置５ａ〜５ｃとの間は双方向の情報伝送が可能な制御情報伝送線７によって接続される。また、電力貯蔵装置３ａ１，３ａ２と、電力発生装置２ｂ，２ｃと、負荷装置５ａ〜５ｃとの間は双方向の電力伝送が可能な直流電力伝送線６によって接続される。
【００３７】
図２では、推進制御装置を構成する各部を編成車両内に適宜分散して配置する例を示した。一方、図３は、共通化した主回路ユニット８ａ〜８ｎを車両１ａ〜１ｎに分散配置する場合の一例を示す図である。
【００３８】
図４において、主回路ユニット８Ａは、電力発生装置２Ａ、電力貯蔵装置３Ａおよび負荷装置５Ａを有し、これらの各装置を制御するユニット制御部９Ａを備えて構成される。図４のように、電力発生装置２Ａ、電力貯蔵装置３Ａおよび負荷装置５Ａの全てが搭載されることを想定してユニット制御部９Ａを設けるようにすれば、各車両に搭載される機器や装置の共通化が可能となり、機器の標準化と入出力仕様の共通化を図ることができ、ぎ装コストの削減と、機器の冗長化を簡易に実現できるという効果がある。
【００３９】
例えば、図４に示す主回路ユニット８Ａを図２の車両１ａに搭載する場合には、電力発生装置２Ａを取り外し、ユニット制御部９Ａを統括制御部１０として構成すればよい。また、この際、電力貯蔵装置３Ａおよび負荷装置５Ａにおける各制御部の機能をユニット制御部９Ａに集約して構成してもよい。すなわち、図１におけるバッテリ制御部３２、インバータ制御部５５およびＳＩＶ制御部５８の機能のうちの少なくとも１つをユニット制御部９Ａ内に構成してもよい。
【００４０】
以下同様に、図４に示す主回路ユニット８Ａを図２の車両１ｂに搭載する場合には、電力貯蔵装置３Ａを取り外して構成すればよい。この際、電力発生装置２Ａおよび負荷装置５Ａにおける各制御部の機能をユニット制御部９Ａに集約して構成してもよい。また、電力発生装置２Ａおよび負荷装置５Ａの各内部に制御機能を設け、ユニット制御部９Ａを設けない構成としてもよい。
【００４１】
図４に示すような主回路ユニット８Ａにて構成する場合には、編成車両数が大きくなればなる程、主回路ユニット自体をコンパクトにできるという効果を奏する。
【００４２】
図５は、電力貯蔵装置の切り離し制御を行う際に好適な電力貯蔵装置の一構成例を示す図である。図５において、電力貯蔵装置３Ａは、バッテリ制御部３２Ａおよびバッテリモジュール３３を有する構成に加え、直流遮断用の回路開閉器である接触器３４を有する。接触器３４は、バッテリ制御部３２Ａによって制御され、バッテリ制御部３２Ａからの投入信号ＭＫがオン状態になると閉路側に制御され、投入信号ＭＫがオフ状態になると開路側に制御される構成である。なお、図５では、統括制御部１０から制御情報伝送線７を通じて入力される投入指令ＭＣを受領したバッテリ制御部３２Ａによって制御される構成であるが、統括制御部１０が投入信号ＭＫを生成して接触器３４を制御する構成であってもよい。
【００４３】
つぎに、実施の形態１に係る推進制御装置の要部動作について、図６〜図８の図面を適宜参照して説明する。図６は、エンジンの出力特性および燃料消費量特性をエンジン回転数との関係で示す図であり、図７は、燃料消費量特性をエンジン出力との関係で示す図であり、図８は、実施の形態１の制御手法による効果を説明する図である。
【００４４】
図６は、典型的なディーゼルエンジンの特性を示しており、実線は燃料消費量特性、破線はエンジンの出力特性である。図６に示すように、燃料消費量が最小になる点（エンジン回転数）と、エンジン出力が最大になる点（エンジン回転数）とは異なっている。
【００４５】
図７は、図６に示す特性をエンジン出力と燃費との関係で示した図である。図７に示す燃費特性によれば、エンジン出力Ｐにおいて燃料消費量が最小となる値（ＣＰｍｉｎ）が存在している。したがって、例えば編成内の全コンバータにおける総発電電力を監視するようにすれば、編成内の総燃料消費量をより小さくする制御が可能となる。なお、全コンバータにおける総発電電力は、各発電制御部から通知される直流リンク部電圧値Ｖｄｃおよびコンバータ電流値Ｉｃｎｖに基づいて算出可能である。
【００４６】
そこで、実施の形態１では、以下の制御を行う。まず、統括制御部１０は、編成内の全コンバータ２４における総発電電力を監視し、当該総発電電力とエンジン２１の出力特性とから、編成内での総燃料消費量がより小さくなるように、各エンジン２１の回転数およびコンバータ２４の発電電力を制御する。なお、エンジン２１の回転数制御はエンジン制御部２２を通じて行うことができ、コンバータ２４の発電電力制御は発電制御部２５を通じて行うことができる。なお、図６に示すエンジン出力特性および燃費特性は、テーブル形式にて保持しておいてもよいし、関数計算により算出するようにしてもよい。
【００４７】
なお、上記の制御において、要求される発電電力が小さい場合には、編成内の幾つかのエンジンを停止することが好ましい制御態様となる。例えば、図８の上段部に示すように、２台のエンジンのそれぞれをエンジン出力Ｐ１で動作させている場合を考える。このとき、２台の燃料消費量（総燃料消費量）は２ＣＰ１になる。これに対し、１台のエンジンを停止させ、もう１台のエンジンのみを動作させれば、図８の下段部に示すように、総燃料消費量を２ＣＰ１からＣＰ２（ＣＰ１＞ＣＰ２）にすることができ、総燃料消費量を大幅に削減することが可能となる。
【００４８】
図８は、理解の容易のために簡単化した例であるが、他の例としてエンジン出力に換算した全コンバータの総発電電力がｎＰ（Ｐは図７における最小燃料消費量ＣＰｍｉｎを与えるエンジン出力）もしくはその近傍値である場合を考える。ここで、例えばエンジンの台数が（ｎ＋２）台である場合には、２台のエンジンを停止させ、残りのｎ台のエンジンをエンジン出力Ｐで運転することにより、エンジンの総燃料消費量をより小さくすることが可能となる。また、全コンバータの総発電電力がｎＰの近傍値にはない場合でも、総燃料消費量を最小とする点は存在するので、当該最小点の近傍でエンジンを動作させる制御が可能となる。
【００４９】
また、他の例としてエンジン出力に換算した全コンバータの総発電電力がｎＰ（Ｐは図７における最小燃料消費量ＣＰｍｉｎを与えるエンジン出力）もしくはその近傍値であり、エンジンの台数が（ｎ−２）台である場合には、２台のエンジンに相当する出力を電力貯蔵装置の出力で賄うようにすれば、エンジンの総燃料消費量をより小さくすることが可能となる。例えば編成中に８個の電力貯蔵装置があり、２台のエンジンに相当する出力を例えば４個の電力貯蔵装置の出力で賄える場合には、４個の電力貯蔵装置を停止もしくは直流電力伝送線６から切り離し、４個の電力貯蔵装置を動作させることにより、エンジンの総燃料消費量をより小さくすることが可能となる。また、上記と同様に、全コンバータの総発電電力がｎＰの近傍値にはない場合でも、総燃料消費量を最小とする点は存在するので、当該最小点の近傍でエンジンおよび電力貯蔵装置を動作させる制御が可能となる。なお、このような制御は、編成内における全電力貯蔵装置の充放電電力の総量を監視することにより実現可能である。
【００５０】
また、上記の制御の際、例えば４個の電力貯蔵装置を動作させるよりも、例えば６個の電力貯蔵装置で動作させる方が電力貯蔵装置としてのエネルギー効率がよい場合には、２個の電力貯蔵装置を停止もしくは直流電力伝送線６から切り離すように制御して６個の電力貯蔵装置を動作させることが好ましいことは言うまでもない。
【００５１】
なお、上記の制御では、編成内の全コンバータにおける総発電電力を監視することで実現しているが、編成内の全コンバータにおける総発電電力を監視する代わり、もしくはこの監視に加えて、編成内の全負荷装置における消費電力の総和を監視するようにしてもよい。なお、負荷装置における消費電力の総和は、各発電制御部２５から通知される直流リンク部電圧値Ｖｄｃ、各インバータ電制御部５５から通知されるインバータ電流値Ｉｉｎｖおよび各ＳＩＶ制御部５８から通知されるＳＩＶ電流値Ｉｓｉｖに基づいて算出可能である。
【００５２】
以上説明したように、実施の形態１に係る推進制御装置によれば、編成内の全コンバータにおける総発電電力を監視し、当該総発電電力および各エンジンの燃料消費特性に基づいて、編成内での総燃料消費量がより小さくなるように、各エンジンの回転数および各コンバータの発電電力を制御することとしたので、列車の運行中において列車運行に応じた柔軟な制御を行うことができ、省エネ運転を効率的に行うことが可能となる。
【００５３】
また、実施の形態１に係る推進制御装置によれば、複数の負荷装置における消費電力の総和を監視し、当該消費電力の総和と各エンジンの燃料消費特性とに基づいて、編成内での総燃料消費量がより小さくなるように、各エンジンの回転数および各コンバータの発電電力を制御することとしたので、列車の運行中において列車運行に応じた柔軟な制御を行うことができ、省エネ運転を効率的に行うことが可能となる。
【００５４】
また、実施の形態１に係る推進制御装置によれば、編成内での総燃料消費量をより小さくする制御を実行する際に、編成内における幾つかのエンジンを停止させるか否かの判断を行うこととしたので、省エネ運転をより効率的に行うことが可能となる。
【００５５】
また、実施の形態１に係る推進制御装置によれば、編成内での総燃料消費量をより小さくする制御を実行する際に、電力貯蔵装置の切り離しを行うか否かの判断を行うこととしたので、電力貯蔵装置を含めた省エネ運転を効率的に行うことが可能となる。
【００５６】
また、実施の形態１に係る推進制御装置によれば、編成内における全電力貯蔵装置の充放電電力の総量を監視し、当該充放電電力の総量に基づいて、切り離し制御を行う電力貯蔵装置の個数を決定することとしたので、電力貯蔵装置を含めた省エネ運転をより効率的に行うことが可能となる。
【００５７】
実施の形態２．
実施の形態２に係る推進制御装置の要部動作について、図９の図面を参照して説明する。図９は、電力貯蔵装置におけるバッテリモジュールの寿命特性を充放電回数との関係で示す図である。
【００５８】
図９に示すように、バッテリモジュールの寿命は充放電回数が増加するに従って低下して行く。そこで、実施の形態２に係る推進制御装置では、全電力貯蔵装置の充放電回数が平均化するように制御する。電力貯蔵装置３を動作させたくない場合には、電力貯蔵装置３に設けられる接触器３４（図５参照）を開路側に制御すればよい。統括制御部１０は、電力貯蔵装置３に出力する投入指令ＭＣの出力回数を各電力貯蔵装置３毎に管理することにより、充放電回数の管理が可能となる。
【００５９】
このような電力貯蔵装置３に対する充放電回数の管理を実施の形態１の制御に併用することにより、電力貯蔵装置の充放電回数を平均化することができ、その結果として電力貯蔵装置を長寿命化することができるという効果がある。
【００６０】
なお、以上の実施の形態１，２に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上のように、本発明は、列車運行に応じた柔軟な制御を可能とするハイブリッド車両の推進制御装置として有用である。
【符号の説明】
【００６２】
１ａ〜１ｃ  車両、２，２Ａ，２ｂ，２ｃ  電力発生装置、３，３Ａ，３ａ１，３ａ２  電力貯蔵装置、４  直流リンク部、５，５ａ〜５ｃ，５Ａ  負荷装置、６  直流電力伝送線、７  制御情報伝送線、８ａ〜８ｎ，８Ａ  主回路ユニット、９Ａ  ユニット制御部、１０  統括制御部、１１  速度センサ、１２，１３  電圧センサ、１４，１５，１６  電流センサ、２１  エンジン、２２  エンジン制御部、２３  発電機、２４  コンバータ、２５  発電制御部、３１  バッテリ、３２，３２Ａ  バッテリ制御部、３３  バッテリモジュール、３４  接触器、５１  車両負荷装置（車両駆動に関係する負荷装置）、５２  ＳＩＶ負荷装置（車両駆動に関係しない負荷装置）、５３  インバータ、５４  電動機、５５  インバータ制御部、５８  ＳＩＶ制御部。
【図１】
2014041695.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年1月26日(2015.1.26)
【手続補正１】
【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】
複数のエンジン、当該複数のエンジンのそれぞれに連結される発電機および、当該発電機のそれぞれに接続され前記発電機の出力する交流電力を所望の直流電力に変換するコンバータを有する電力発生装置と、
前記電力発生装置が出力する直流電力を車両間に通流させる直流電力伝送線と、
前記直流電力伝送線に電気的に接続される複数の電力貯蔵装置と、
前記直流電力伝送線に電気的に接続される複数の負荷装置と、
前記電力発生装置、前記電力貯蔵装置および前記負荷装置を統括制御する統括制御部と、を備え、
前記統括制御部は、
編成内の全コンバータにおける総発電電力を監視し、当該総発電電力および前記各エンジンの燃料消費特性に基づいて、前記各エンジンの回転数および前記各コンバータの出力電力を制御し、前記編成内での総燃料消費量を小さくするように、前記編成内における幾つかのエンジンを停止させるか否かの判断を行うことを特徴とするハイブリッド車両の推進制御装置。
【請求項２】
前記電力貯蔵装置には、前記直流電力伝送線との電気的接続を開閉する回路開閉器が設けられ、
前記統括制御部は、前記編成内での総燃料消費量を小さくするように、前記電力貯蔵装置の切り離しを行うか否かの判断を行うことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の推進制御装置。
【請求項３】
前記統括制御部は、前記編成内における全電力貯蔵装置の充放電電力の総量を監視し、当該充放電電力の総量に基づいて、切り離し制御を行う前記電力貯蔵装置の個数を決定することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の推進制御装置。
【請求項４】
前記統括制御部は、前記電力貯蔵装置の充放電回数が前記編成内にて平均化するように、切り離し制御を行う前記電力貯蔵装置を決定することを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両の推進制御装置。
【請求項５】
前記編成内には、前記電力発生装置、前記電力貯蔵装置、前記負荷装置ならびに、前記電力発生装置、前記電力貯蔵装置および前記負荷装置をそれぞれ制御するユニット制御部の具備する主回路ユニットが複数台構成され、
前記統括制御部は、前記複数台の主回路ユニットに制御信号を出力することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のハイブリッド車両の推進制御装置。
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月22日(2015.6.22)
【手続補正１】
【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】
複数のエンジン、当該複数のエンジンのそれぞれに連結される発電機および、当該発電機のそれぞれに接続され前記発電機の出力する交流電力を所望の直流電力に変換するコンバータを有する電力発生装置と、
前記電力発生装置が出力する直流電力を車両間に通流させる直流電力伝送線と、
前記直流電力伝送線との電気的接続を開閉する回路開閉器を介して前記直流電力伝送線に接続される複数の電力貯蔵装置と、
前記直流電力伝送線に電気的に接続される複数の負荷装置と、
前記電力発生装置、前記電力貯蔵装置および前記負荷装置を統括制御する統括制御部と、を備え、
前記統括制御部は、
前記電力貯蔵装置の充放電回数に基づいて、前記電力貯蔵装置の切り離しを行うか否かの判断を行うことを特徴とするハイブリッド車両の推進制御装置。
【請求項２】
前記統括制御部は、
編成内の全コンバータにおける総発電電力を監視し、当該総発電電力および前記各エンジンの燃料消費特性に基づいて、前記各エンジンの回転数および前記各コンバータの出力電力を制御し、前記編成内での総燃料消費量を小さくするように、前記編成内における幾つかのエンジンを停止させるか否かの判断を行うことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の推進制御装置。
【請求項３】
前記統括制御部は、前記編成内における全電力貯蔵装置の充放電電力の総量を監視し、当該充放電電力の総量に基づいて、切り離し制御を行う前記電力貯蔵装置の個数を決定することを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両の推進制御装置。
【請求項４】
前記統括制御部は、前記電力貯蔵装置の充放電回数が前記編成内にて平均化するように、切り離し制御を行う前記電力貯蔵装置を決定することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のハイブリッド車両の推進制御装置。
【請求項５】
前記編成内には、前記電力発生装置、前記電力貯蔵装置、前記負荷装置ならびに、前記電力発生装置、前記電力貯蔵装置および前記負荷装置をそれぞれ制御するユニット制御部の具備する主回路ユニットが複数台構成され、
前記統括制御部は、前記複数台の主回路ユニットに制御信号を出力することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のハイブリッド車両の推進制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2014041695.tif 000012
【国際調査報告】
2014041695.tif 000013
2014041695.tif 000014