(57)【要約】  本願の制御装置１０は、走行出力演算部７１と、出力比較部７２と、充放電制御部７３を有する。走行出力演算部７１は、車輪を駆動する電動機４に供給される電流及び電圧から走行出力を演算する。出力比較部７２は、演算された走行出力とエンジン発電機１の出力を比較する。充放電制御部７３は、車両重量と走行速度から回生充電容量６２を求める。また、充放電制御部７３は、蓄電装置７の最大充電率から回生充電容量６２を減算して充電率上限値６１を求める。そして、充放電制御部７３は、充電率上限値６１と蓄電装置の充電率とを比較してエンジン発電機１を制御する。
2010013314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン発電機および蓄電装置から力行に必要な走行出力を得る直列型ハイブリッド鉄道車両において、
前記エンジン発電機の燃料消費率が最小となる効率運転点出力と前記走行出力との比較結果に基づき、前記走行出力が前記効率運転点出力より大きい場合、前記効率運転点出力を超える出力分を補完するように前記蓄電装置の放電量を決定し、前記エンジン発電機を前記効率運転点出力で一定駆動すること、
を特徴とする直列型ハイブリッド鉄道車両。
【請求項２】
車両重量および走行速度に基づいて回生電力の蓄電装置への取り込み可能容量を示す回生充電容量を求め、前記蓄電装置の最大充電率から前記回生充電容量を減じることにより前記エンジン発電機から前記蓄電装置への充電量の上限を示す充電率上限値を求め、前記充電率上限値と前記蓄電装置の充電率とを比較し、その比較結果に基づいて前記エンジン発電機を制御することを特徴とする請求項１に記載の直列型ハイブリッド鉄道車両。
【請求項３】
前記効率運転点出力と前記走行出力とを比較し、前記走行出力が前記効率運転点出力より小さい場合、前記蓄電装置の充電率と前記充電率上限値とを比較し、前記充電率が前記充電率上限値より高いとき、前記エンジン発電機から前記蓄電装置への充電を停止し、前記エンジン発電機を前記走行出力で駆動することを特徴とする請求項２に記載の直列型ハイブリッド鉄道車両。
【請求項４】
エンジン発電機および蓄電装置から力行に必要な走行出力を得る直列型ハイブリッド鉄道車両において、
電動機に供給される直流電流および直流電圧の値を検出し、前記走行出力を演算する走行出力演算部と、
前記エンジン発電機の燃料消費率が最小となる効率運転点出力と前記走行出力とを比較する出力比較部と、
前記走行出力が前記効率運転点出力より大きい場合、前記効率運転点出力を超える出力分を補完するように前記蓄電装置の放電量を制御し、前記エンジン発電機を前記効率運転点出力で一定駆動する充放電制御部と、
と有する制御装置を備えたことを特徴とする直列型ハイブリッド鉄道車両。
【請求項５】
前記制御装置は、
車両重量および走行速度に基づいて回生電力の蓄電装置への取り込み可能容量を示す回生充電容量を演算し、前記蓄電装置の最大充電率から前記回生充電容量を減じることにより前記エンジン発電機から前記蓄電装置への充電量の上限を示す充電率上限値を算出し、前記充電率上限値と前記蓄電装置の充電率とを比較する充電率比較部を備えたことを特徴とする請求項４に記載の直列型ハイブリッド鉄道車両。
【請求項６】
前記充放電制御部は、
前記効率運転点出力と前記走行出力とを比較し、前記走行出力が前記効率運転点出力より小さい場合、前記蓄電装置の充電率と前記充電率上限値とを比較し、前記充電率が前記充電率上限値より高いとき、前記エンジン発電機から前記蓄電装置への充電を停止し、前記エンジン発電機を前記走行出力で駆動することを特徴とする請求項５に記載の直列型ハイブリッド鉄道車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン発電機と蓄電装置から走行出力を得る直列型ハイブリッド鉄道車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
貨物操車場から貨物を牽引する直列型ハイブリッド鉄道車両は、貨物を牽引する場合、エンジン発電機から出力される電力で電動機を駆動し、車両を停止する場合、車輪に作用する摩擦力を利用した空気ブレーキまたは電動機から回生された交流電力をインバータで直流電力変換するときに生じる抵抗を利用した回生ブレーキが用いられる。ここで、直列型ハイブリッド鉄道車両は、エンジン発電機から得られた電力だけでなく、蓄電装置に蓄えられた電力を併用することにより、エンジン発電機単体の場合に比してエネルギーロスを抑えることができるように構成されている。【０００３】
従来、例えば下記特許文献１に示される直列型ハイブリッド鉄道車両は、予め設定されている走行パタン（ダイヤＤＢ、線路ＤＢ、走行ＤＢなど）に基づいてエンジン発電機および蓄電装置の使用比率を制御することで、省エネルギー運転を実現している。【０００４】
また、下記非特許文献１に示されるハイブリッド車両は、蓄電装置への充電率として上限値と下限値が設定され、蓄電装置に蓄えられている電力を上限値から下限値の範囲で積極的に利用することで、省エネルギー運転を実現している。【０００５】
【特許文献１】特開２００３―１３４６０４号公報
【非特許文献１】三菱ふそう「ニューエアロスターＭＰ  エンジン・シャシー・エレクトリカル  ハイブリッド電気自動車整備解説書追補版」１８−１−１０貢、図９０５００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に示されるハイブリッド鉄道車両の充放電制御は、走行パタンが設定されていない場合、エンジン発電機と蓄電装置の使用比率を制御することができず、また予め設定されている走行パタンと一致しない走行パタンで牽引が行われたとき、高効率運転ができないという課題があった。【０００７】
また、上記非特許文献１に示されるハイブリッド車両の充放電制御は、蓄電装置の充電率が上限値に達した場合、エンジン発電機が停止し、走行に必要な電力が蓄電装置から供給され、充電率が下限値に達したとき、エンジン発電機から蓄電装置への充電が再開されるという制御が行われていた。すなわち、従来のハイブリッド車両は、蓄電装置の充電率が上限値と下限値とを往復するような制御が行われているため、蓄電装置の充放電電流と内部抵抗によるエネルギー損失が増加するだけでなく、蓄電装置の温度変化で蓄電装置の内部材料の物性が変化し蓄電容量の低下を招き、蓄電装置の寿命が短くなるという課題があった。【０００８】
また、上記非特許文献１に示されるハイブリッド車両の充放電制御は、走行速度に対し充電率上限値が一定に設定されているため、充電率が充電率上限値に達していない場合、充電率上限値に達するまでエンジン発電機を高出力運転し、燃費や排出ガスの悪化を招く場合があるという課題があった。さらに、充電率が上限値に達している場合、これ以上の回生が望めないため空制の使用頻度が増加し、制輪子等の磨耗が多くなりブレーキ装置のメンテナンスコストや部品交換の手間がかかるという課題があった。【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、更なるエネルギー効率を向上させることができる直列型ハイブリッド鉄道車両を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両は、エンジン発電機および蓄電装置から力行に必要な走行出力を得る直列型ハイブリッド鉄道車両において、前記エンジン発電機の燃料消費率が最小となる効率運転点出力と前記走行出力との比較結果に基づき、前記走行出力が前記効率運転点出力より大きい場合、前記効率運転点出力を超える出力分を補完するように前記蓄電装置の放電量を決定し、前記エンジン発電機を前記効率運転点出力で一定駆動すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両によれば、エンジン発電機を所定の出力により優先的に駆動するように構成し、走行パタンが設定されていない場合または予め設定されている走行パタンと一致しない走行パタンで牽引が行われた場合でも、蓄電装置の充電率が上限値と下限値とを繰り返すということが無いので、更なるエネルギー効率を向上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】
【００１２】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両の構成を示す図である。
【図２】図２は、直列型ハイブリッド鉄道車両の走行パタンに対する直流電力の変化の一例を示す図である。
【図３】図３は、エンジン発電機の特性の一例を示す図である。
【図４】図４は、蓄電装置の出力を決定するフローの一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、実施の形態２にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両の構成を示す図である。
【図６】図６は、蓄電装置の充電率上限値を示す図である。
【図７】図７は、制御装置の内部構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００１３】
１  エンジン発電機
２  ＡＣ／ＤＣ変換器
３  ＤＣ／ＡＣ変換器
４  電動機
５  車輪
６  ＤＣ／ＤＣ変換器
７  蓄電装置
８  電圧センサ
９  電流センサ
１０  制御装置
１１  速度センサ
２１  速度
２２  走行距離
２３  瞬時直流電力
２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０  瞬時直流電力の状態
３１  エンジンの効率運転点出力
３２  パッケージ発電機の定格出力
６１  充電率上限値
６２  回生充電余力
７１  走行出力演算部
７２  出力比較部
７３  充放電制御部
７４  充電率比較部
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両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。【００１５】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両の構成を示す図である。図１に示す直列型ハイブリッド鉄道車両は、主たる構成部として、エンジン発電機１、ＡＣ／ＤＣ変換器２、電圧センサ８、電流センサ９、ＤＣ／ＡＣ変換器３、電動機４、車輪５、速度センサ１１、制御装置１０、ＤＣ／ＤＣ変換器６、および蓄電装置７を有して構成されている。【００１６】
図７は、制御装置の内部構成の一例を示す図である。図７に示す制御装置１０は、主たる構成部として、走行出力演算部７１、出力比較部７２、充放電制御部７３、および充電率比較部７４を有して構成されている。【００１７】
図１において、エンジン発電機１から出力された交流電力は、ＡＣ／ＤＣ変換器２により直流電力に変換される。直流電力は、ＤＣ／ＡＣ変換器３により可変周波数可変出力の交流電力に変換され、車輪５を駆動する電動機４に供給される。また、ＡＣ／ＤＣ変換器２から出力された直流電力は、ＤＣ／ＤＣ変換器６を介して蓄電装置７に供給される。蓄電装置７としては、例えばニッケルカドミウムバッテリ、リチウムイオンバッテリ、鉛バッテリなどの２次電池が用いられる。【００１８】
ここで、エンジン発電機１には、エンジンの燃料消費量の増大または排気ガスの悪化を抑制するため、直列型ハイブリッド鉄道車両の最大走行出力よりも小さい出力のものや、燃料消費率が最小となる回転数における出力が抑えられたものを用いることが望ましい。【００１９】
また、エンジン発電機１を小型化するためには、エンジン発電機一体の汎用パッケージ型発電機（以下「パッケージ型発電機」という）を用いてもよい。なお、パッケージ型発電機は、エンジン回転数が５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ（商用周波数）一定となるように設計されているのが一般的であり、このとき燃料消費率が最小となる。【００２０】
図３は、エンジン発電機の特性の一例を示す図である。図３に示される二つの曲線は、エンジンの回転数に対する出力（高いほど高出力）と、燃料消費率（出力に対する燃料消費量）を示している。横軸は回転数を示している。【００２１】
ここで、エンジンの回転数を頻繁に変化させた場合、過渡現象により燃料消費量の増大または排気ガスの悪化を招いてしまう。そのため、エンジン発電機１に採用されるエンジンの燃料消費率が最小となる効率運転点出力３１（図３の（ａ）で示される部分）における回転数（例えば１５００〜１６００ｒｐｍ）で駆動するか、パッケージ発電機を採用する場合は商用周波数を発生するときの定格出力３２（図３の（ｂ）で示される部分）でエンジンを駆動するのが望ましい。なお、効率運転点出力３１または定格出力３２を以下、効率運転点出力と称する。【００２２】
なお、効率運転点出力より下側の領域でエンジンを駆動させた場合、一定回転で駆動させたときでもエンジンを無駄に回転させている状態と同様になり効率が低下するため、効率運転点出力となる回転数で使用したほうが高効率である。また、エンジンの回転数は、燃料消費率を大きく悪化させない範囲、例えば図３に示される効率運転点出力３１から定格出力３２までの範囲で駆動させてもよい。【００２３】
図２は、直列型ハイブリッド鉄道車両の走行パタンに対する直流電力の変化の一例を示す図である。図２には、直列型ハイブリッド鉄道車両の速度２１、走行距離２２、および直列型ハイブリッド鉄道車両の力行または制動（回生）に係る瞬時直流電力２３が示されている。縦軸はこれらに対応する単位を示し、横軸は経過時間を示している。【００２４】
瞬時直流電力２３の各部には瞬時直流電力の状態２４ないし３０が示されている。瞬時直流電力の状態２４、２７、および３０は、直列型ハイブリッド鉄道車両の加速時を示している。瞬時直流電力の状態２８は定速時を示している。瞬時直流電力の状態２５および２９は制動時を示している。【００２５】
ここで直列型ハイブリッド鉄道車両は、貨物を引き出すとき大きな電力を必要とする一方で、回生電力の値は、力行時の電力に比して非常に少ない値である。これは、回生電力が直列型ハイブリッド鉄道車両のみで回生し、貨物車両では空制されているためである。そのため、直列型ハイブリッド鉄道車両は、効率運転点出力における発生電力と回生ブレーキからの回生電力とを蓄電装置７に取り込み、蓄電装置７の充電率を常に高い値に維持することが必要である。【００２６】
図６は、蓄電装置の充電率上限値を示す図である。一般的な蓄電装置の充電率は、速度に対して一定の値（図示せず）が設定されているのが一般的である。しかし、貨物入換用の直列型ハイブリッド鉄道車両においては、貨車操車場付近の勾配がほとんど存在しないため、回生電力は直列型ハイブリッド鉄道車両のみで決まり、回生電力の大きさを予測可能である。【００２７】
実施の形態１にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両は、回生電力の蓄電装置７への取り込み可能容量を示す回生充電余力（回生充電容量）６２を、直列型ハイブリッド鉄道車両の運動エネルギーと回生率との積（ｋ＊１／２＊ｍｖ２（ｋ：回生率、ｍ：車両の重量、ｖ：車両の速度））で求める。さらに蓄電装置７の最大充電率（例えば充電率１００％）から回生充電余力６２を減じる演算（最大充電率−ｋ＊１／２・ｍｖ２）により、エンジン発電機１から蓄電装置７への充電量の上限を示す充電率上限値６１を算出する。【００２８】
なお、速度に対するエンジン発電機１の回転数は、効率運転点出力における回転数で一定駆動するため、回生電力量が多いほど力行時の走行出力を高めることができる。すなわち、車両の重量と速度に比例して回生充電余力が大きくなるようにすれば、エンジン発電機１を高出力運転させる必要がなくなるだけでなく、回生ブレーキを積極的に活用できるので回生電力を無駄にすることもなくなる。【００２９】
実施の形態１にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両の回生充電余力６２は、図６に示されるように、車両の走行速度が高い領域になるほど多くの回生電力を取り込むことができるように設定される。【００３０】
図７において、走行出力演算部７１は、ＡＣ／ＤＣ変換器２からＤＣ／ＡＣ変換器３に供給される直流電流および直流電圧の値を検出し、走行に必要な出力を求める走行出力演算「ＤＣ／ＡＣ変換器入力電圧＊ＤＣ／ＡＣ変換器入力電流」を行う。出力比較部７２は、走行出力演算部７１で演算された走行出力とエンジン発電機１の効率運転点出力とを比較する。【００３１】
充電率比較部７４は、車両の重量および走行速度に基づいて回生充電余力６２を演算する。また充電率比較部７４は、上述したように、蓄電装置７の最大充電率から回生充電余力６２を減じることにより充電率上限値６１を算出する。さらに、充電率上限値６１と蓄電装置７の充電率とを比較する。【００３２】
充放電制御部７３は、出力比較部７２の比較結果に基づきエンジン発電機１を駆動し、蓄電装置７の充放電量を制御する。【００３３】
例えば、走行出力が効率運転点出力より大きい場合、充放電制御部７３は、エンジン発電機１を効率運転点出力における回転数で一定駆動するように制御し、走行出力の不足分を賄うように蓄電装置７の放電量を制御する。具体的には、蓄電装置７の出力よりもエンジン発電機１の出力が優先されるように、エンジン発電機１の出力「エンジン発電機出力＝効率運転点出力」を決定し、蓄電装置７による走行出力の不足分の出力「蓄電装置出力＝走行出力−効率運転点出力」を決定する。【００３４】
また充放電制御部７３は、走行出力と効率運転点出力とが比較された結果、走行出力が効率運転点出力より小さい場合、さらに蓄電装置７の充電率と充電率上限値６１とが比較された結果、充電率が充電率上限値６１より高いとき、エンジン発電機１から蓄電装置７への充電停止「蓄電装置出力＝０」を決定し、エンジン発電機１の走行出力運転「エンジン発電機出力＝走行出力」を決定する。【００３５】
さらに充放電制御部７３は、走行出力と効率運転点出力とを比較し、走行出力が効率運転点出力より小さい場合、さらに蓄電装置７の充電率と充電率上限値６１とを比較し、充電率が充電率上限値６１より低いとき、エンジン発電機１の出力「エンジン発電機出力＝効率運転点出力」を決定する。さらに、エンジン発電機１の余剰出力を「蓄電装置出力＝走行出力−効率運転点出力」として決定し、充電率が充電率上限値６１に達するまで補充電を行う。【００３６】
図４は、蓄電装置の出力を決定するフローの一例を示すフローチャートである。以下、図１、３および７を参照しながら制御装置１０の動作を説明する。直列型ハイブリッド鉄道車両が力行状態の場合、図１に示される電圧センサ８および電流センサ９で検出された電圧と電流の値が、制御装置１０に取り込まれる。走行出力演算部７１は、走行出力演算「ＤＣ／ＡＣ変換器入力電圧＊ＤＣ／ＡＣ変換器入力電流」を行う（ステップＳ１００）。【００３７】
出力比較部７２において、走行出力演算部７１で演算された走行出力の値は、エンジン発電機１の効率運転点出力より大きいと判断された場合（ステップＳ１０１,Ｙｅｓ）、充放電制御部７３は、蓄電装置７の出力よりもエンジン発電機１の出力が優先されるように「エンジン発電機出力＝効率運転点出力」を決定し（ステップＳ１０２）、さらに走行出力の不足分の出力として「蓄電装置出力＝走行出力−効率運転点出力」を決定する（ステップＳ１０３）。【００３８】
その結果、蓄電装置７の出力がＤＣ／ＤＣ変換器６に入力され、エンジン発電機１の出力が図３に示される効率運転点出力３１または定格出力３２に維持される。すなわち、制御装置１０は、エンジン発電機１を効率的に駆動すると共に、走行出力の不足分のみを蓄電装置７から補充するように制御を行う。【００３９】
出力比較部７２において、走行出力演算部７１で演算された走行出力の値は、エンジン発電機１の効率運転点出力より小さいと判断された場合（ステップＳ１０１,Ｎｏ）、充電率比較部７４において、蓄電装置７の充電率の値が判断される。蓄電装置７の充電率は充電率上限値６１より高いと判断された場合（ステップＳ１０４,Ｙｅｓ）、充放電制御部７３は「エンジン発電機出力＝走行出力」を決定し（ステップＳ１０５）、さらに蓄電装置７の出力として「蓄電装置出力＝０」を決定する（ステップＳ１０６）。【００４０】
すなわちステップＳ１００で求められた走行出力をエンジン発電機１で賄うことができると判断され、さらに蓄電装置７を補充電する必要がないと判断されたとき、制御装置１０は、走行出力に対応するようにエンジン発電機１を制御する。なお、走行出力に対応するようにエンジン発電機１を駆動させるのは、例えば走行出力が小さい場合、効率運転点出力の回転数で一定駆動させるよりも、回転数に下げたほうが効率を高めることができる場合があるからである。【００４１】
蓄電装置７の充電率は充電率上限値６１より低いと判断された場合（ステップＳ１０４,Ｎｏ）、充放電制御部７３は、蓄電装置７の出力よりもエンジン発電機１の出力が優先されるように「エンジン発電機出力＝効率運転点出力」を決定し（ステップＳ１０７）、さらに蓄電装置７の蓄電量を賄うため、エンジン発電機１の出力として「蓄電装置出力＝走行出力―効率運転点出力」を決定する（ステップＳ１０８）。【００４２】
すなわちステップＳ１００で求められた走行出力をエンジン発電機１で賄うことができ、さらに蓄電装置７を補充電する必要があると判断されたとき、制御装置１０は、エンジン発電機１を効率運転点出力で効率的に駆動させ、エンジン発電機１の余剰出力（電力）を蓄電装置７に供給するように制御を行う。【００４３】
なお、ステップＳ１０１ないしステップＳ１０３の判断においては、速度に応じて変化する充電率上限値６１を使わずに、一定の充電率上限値を用いてもよい。また、貨物入換の場面を想定して直列型ハイブリッド鉄道車両の動作等を詳述したが、本実施の形態にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両は、貨物入換用鉄道車両に限定されるものではない。【００４４】
以上説明したように、実施の形態１の直列型ハイブリッド鉄道車両によれば、エンジン発電機１を優先的に駆動するように構成したので、走行パタンが設定されていない場合または予め設定されている走行パタンと一致しない走行パタンで牽引が行われた場合でも、従来のように蓄電装置７の充電率が上限値と下限値とを繰り返すということが無く、充放電の繰り返しによるエネルギー損失の低減、蓄電装置７の耐久性の向上および長期使用が可能である。また、直列型ハイブリッド鉄道車両の車速に応じて回生充電余力６２を可変するように構成したので、エンジン発電機１を高出力運転させなくても貨物の牽引に必要な走行出力を得ることができ、エンジン発電機１の燃費が向上し、エンジン発電機１の排出ガスの悪化を抑制できる。さらに、回生ブレーキを積極的に利用できるので、空制の使用頻度が低減され、制輪子等の磨耗が少なくなりブレーキ装置のメンテナンスコストや部品交換の手間を低減可能である。すなわち、実施の形態１にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両によれば、エンジン発電機１を効率運転点出力で一定駆動し、蓄電装置７の不要な充放電を抑制したので、蓄電装置７の長寿命化、エンジン発電機１の省エネルギー化と環境保全性の向上、および制動装置の長寿命化を実現可能である。【００４５】
実施の形態２．
実施の形態２にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両は、ＤＣ／ＤＣ変換器６を無くし、ＡＣ／ＤＣ変換器２（例えばＩＧＢＴインバータなど）が蓄電装置７の充放電制御を行うように構成されている。【００４６】
図５は、実施の形態２にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両の構成を示す図である。上述したようにＤＣ／ＤＣ変換器６が無い代わりに、ＡＣ／ＤＣ変換器２が高力率コンバータとなっている。他の構成は実施の形態１と共通である。【００４７】
なお、制御装置１０における判断は実施の形態１にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両と同様である。そのため、実施の形態２にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両では、制御装置１０の判断結果に基づいてＡＣ／ＤＣ変換器２が蓄電装置７の直流電力を制御することで、エンジン発電機１の出力が効率運転点出力になるように構成されている。【００４８】
以上説明したように、実施の形態２の直列型ハイブリッド鉄道車両によれば、ＡＣ／ＤＣ変換器２を用いて、蓄電装置７を制御できる構成としたので、充放電の繰り返しによるエネルギー損失の低減、蓄電装置７の耐久性の向上および長期使用、エンジン発電機１の高出力運転による燃費や排出ガスの悪化の抑制、制輪子の磨耗を抑制することが可能である。また、ＤＣ／ＤＣ変換器６を排除したため、システム全体の小型化、軽量化、原材料の減量化、およびコスト低減が可能である。さらに、部品点数が減少するため直列型ハイブリッド鉄道車両の信頼性を向上させることが可能である。すなわち、実施の形態２にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両によれば、蓄電装置７の長寿命化、エンジン発電機１の省エネルギー化と環境保全性の向上、制動装置の長寿命化、およびシステム全体の減量化を実現可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように、本発明にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両は、エンジン発電機および蓄電装置からの走行出力を得て貨物を牽引する直列型ハイブリッド鉄道車両に有用である。
【図１】
2010013314.tif 000003
【図２】
2010013314.tif 000004
【図３】
2010013314.tif 000005
【図４】
2010013314.tif 000006
【図５】
2010013314.tif 000007
【図６】
2010013314.tif 000008
【図７】
2010013314.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成21年4月13日(2009.4.13)
【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】
エンジン発電機および蓄電装置から力行に必要な走行出力を得る直列型ハイブリッド鉄道車両において、
前記エンジン発電機の燃料消費率が最小となる効率運転点出力と前記走行出力との比較結果に基づき、前記走行出力が前記効率運転点出力より大きい場合、前記エンジン発電機の出力を前記効率運転点出力とし、前記走行出力が前記効率運転点出力を超える出力分を補完するよう前記蓄電装置の放電量を決定し、前記エンジン発電機を前記効率運転点出力におけるエンジン回転数で一定駆動すること、
を特徴とする直列型ハイブリッド鉄道車両。
【請求項２】
車両重量および走行速度に基づいて回生電力の蓄電装置への取り込み可能容量を示す回生充電容量を求め、前記蓄電装置の最大充電率から前記回生充電容量を減じることにより前記エンジン発電機から前記蓄電装置への充電量の上限を示す充電率上限値を求め、前記充電率上限値と前記蓄電装置の充電率とを比較し、その比較結果に基づいて前記エンジン発電機を制御することを特徴とする請求項１に記載の直列型ハイブリッド鉄道車両。
【請求項３】
前記効率運転点出力と前記走行出力とを比較し、前記走行出力が前記効率運転点出力より小さい場合、前記蓄電装置の充電率と前記充電率上限値とを比較し、前記充電率が前記充電率上限値より高いとき、前記エンジン発電機から前記蓄電装置への充電を停止し、前記エンジン発電機を前記走行出力で駆動することを特徴とする請求項２に記載の直列型ハイブリッド鉄道車両。
【請求項４】
前記走行出力が前記効率運転点出力より小さい場合、前記エンジン発電機の出力を前記走行出力とし、前記効率運転点出力が前記走行出力を超える出力分を前記蓄電装置の充電率上限値まで補充電を行うことを特徴とする請求項２に記載の直列型ハイブリッド鉄道車両。
【請求項５】
エンジン発電機および蓄電装置から力行に必要な走行出力を得る直列型ハイブリッド鉄道車両において、
電動機に供給される直流電流および直流電圧の値を検出し、前記走行出力を演算する走行出力演算部と、
前記エンジン発電機の燃料消費率が最小となる効率運転点出力と前記走行出力とを比較する出力比較部と、
前記走行出力が前記効率運転点出力より大きい場合、前記効率運転点出力を超える出力分を補完するように前記蓄電装置の放電量を制御し、前記エンジン発電機を前記効率運転点出力で一定駆動する充放電制御部と、
と有する制御装置を備えたことを特徴とする直列型ハイブリッド鉄道車両。
【請求項６】
前記制御装置は、
車両重量および走行速度に基づいて回生電力の蓄電装置への取り込み可能容量を示す回生充電容量を演算し、前記蓄電装置の最大充電率から前記回生充電容量を減じることにより前記エンジン発電機から前記蓄電装置への充電量の上限を示す充電率上限値を算出し、前記充電率上限値と前記蓄電装置の充電率とを比較する充電率比較部を備えたことを特徴とする請求項５に記載の直列型ハイブリッド鉄道車両。
【請求項７】
前記充放電制御部は、
前記効率運転点出力と前記走行出力とを比較し、前記走行出力が前記効率運転点出力より小さい場合、前記蓄電装置の充電率と前記充電率上限値とを比較し、前記充電率が前記充電率上限値より高いとき、前記エンジン発電機から前記蓄電装置への充電を停止し、前記エンジン発電機を前記走行出力で駆動することを特徴とする請求項６に記載の直列型ハイブリッド鉄道車両。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン発電機と蓄電装置から走行出力を得る直列型ハイブリッド鉄道車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
貨物操車場から貨物を牽引する直列型ハイブリッド鉄道車両は、貨物を牽引する場合、エンジン発電機から出力される電力で電動機を駆動し、車両を停止する場合、車輪に作用する摩擦力を利用した空気ブレーキまたは電動機から回生された交流電力をインバータで直流電力変換するときに生じる抵抗を利用した回生ブレーキが用いられる。ここで、直列型ハイブリッド鉄道車両は、エンジン発電機から得られた電力だけでなく、蓄電装置に蓄えられた電力を併用することにより、エンジン発電機単体の場合に比してエネルギーロスを抑えることができるように構成されている。
【０００３】
従来、例えば下記特許文献１に示される直列型ハイブリッド鉄道車両は、予め設定されている走行パタン（ダイヤＤＢ、線路ＤＢ、走行ＤＢなど）に基づいてエンジン発電機および蓄電装置の使用比率を制御することで、省エネルギー運転を実現している。
【０００４】
また、下記非特許文献１に示されるハイブリッド車両は、蓄電装置への充電率として上限値と下限値が設定され、蓄電装置に蓄えられている電力を上限値から下限値の範囲で積極的に利用することで、省エネルギー運転を実現している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３―１３４６０４号公報
【非特許文献１】三菱ふそう「ニューエアロスターＭＰ  エンジン・シャシー・エレクトリカル  ハイブリッド電気自動車整備解説書追補版」１８−１−１０貢、図９０５００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に示されるハイブリッド鉄道車両の充放電制御は、走行パタンが設定されていない場合、エンジン発電機と蓄電装置の使用比率を制御することができず、また予め設定されている走行パタンと一致しない走行パタンで牽引が行われたとき、高効率運転ができないという課題があった。
【０００７】
また、上記非特許文献１に示されるハイブリッド車両の充放電制御は、蓄電装置の充電率が上限値に達した場合、エンジン発電機が停止し、走行に必要な電力が蓄電装置から供給され、充電率が下限値に達したとき、エンジン発電機から蓄電装置への充電が再開されるという制御が行われていた。すなわち、従来のハイブリッド車両は、蓄電装置の充電率が上限値と下限値とを往復するような制御が行われているため、蓄電装置の充放電電流と内部抵抗によるエネルギー損失が増加するだけでなく、蓄電装置の温度変化で蓄電装置の内部材料の物性が変化し蓄電容量の低下を招き、蓄電装置の寿命が短くなるという課題があった。
【０００８】
また、上記非特許文献１に示されるハイブリッド車両の充放電制御は、走行速度に対し充電率上限値が一定に設定されているため、充電率が充電率上限値に達していない場合、充電率上限値に達するまでエンジン発電機を高出力運転し、燃費や排出ガスの悪化を招く場合があるという課題があった。さらに、充電率が上限値に達している場合、これ以上の回生が望めないため空制の使用頻度が増加し、制輪子等の磨耗が多くなりブレーキ装置のメンテナンスコストや部品交換の手間がかかるという課題があった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、更なるエネルギー効率を向上させることができる直列型ハイブリッド鉄道車両を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両は、エンジン発電機および蓄電装置から力行に必要な走行出力を得る直列型ハイブリッド鉄道車両において、前記エンジン発電機の燃料消費率が最小となる効率運転点出力と前記走行出力との比較結果に基づき、前記走行出力が前記効率運転点出力より大きい場合、前記エンジン発電機の出力を前記効率運転点出力とし、前記走行出力が前記効率運転点出力を超える出力分を補完するよう前記蓄電装置の放電量を決定し、前記エンジン発電機を前記効率運転点出力におけるエンジン回転数で一定駆動すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両によれば、エンジン発電機を所定の出力により優先的に駆動するように構成し、走行パタンが設定されていない場合または予め設定されている走行パタンと一致しない走行パタンで牽引が行われた場合でも、蓄電装置の充電率が上限値と下限値とを繰り返すということが無いので、更なるエネルギー効率を向上させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両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。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両の構成を示す図である。図１に示す直列型ハイブリッド鉄道車両は、主たる構成部として、エンジン発電機１、ＡＣ／ＤＣ変換器２、電圧センサ８、電流センサ９、ＤＣ／ＡＣ変換器３、電動機４、車輪５、速度センサ１１、制御装置１０、ＤＣ／ＤＣ変換器６、および蓄電装置７を有して構成されている。
【００１４】
図７は、制御装置の内部構成の一例を示す図である。図７に示す制御装置１０は、主たる構成部として、走行出力演算部７１、出力比較部７２、充放電制御部７３、および充電率比較部７４を有して構成されている。
【００１５】
図１において、エンジン発電機１から出力された交流電力は、ＡＣ／ＤＣ変換器２により直流電力に変換される。直流電力は、ＤＣ／ＡＣ変換器３により可変周波数可変出力の交流電力に変換され、車輪５を駆動する電動機４に供給される。また、ＡＣ／ＤＣ変換器２から出力された直流電力は、ＤＣ／ＤＣ変換器６を介して蓄電装置７に供給される。蓄電装置７としては、例えばニッケルカドミウムバッテリ、リチウムイオンバッテリ、鉛バッテリなどの２次電池が用いられる。
【００１６】
ここで、エンジン発電機１には、エンジンの燃料消費量の増大または排気ガスの悪化を抑制するため、直列型ハイブリッド鉄道車両の最大走行出力よりも小さい出力のものや、燃料消費率が最小となる回転数における出力が抑えられたものを用いることが望ましい。
【００１７】
また、エンジン発電機１を小型化するためには、エンジン発電機一体の汎用パッケージ型発電機（以下「パッケージ型発電機」という）を用いてもよい。なお、パッケージ型発電機は、エンジン回転数が５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ（商用周波数）一定となるように設計されているのが一般的であり、このとき燃料消費率が最小となる。
【００１８】
図３は、エンジン発電機の特性の一例を示す図である。図３に示される二つの曲線は、エンジンの回転数に対する出力（高いほど高出力）と、燃料消費率（出力に対する燃料消費量）を示している。横軸は回転数を示している。
【００１９】
ここで、エンジンの回転数を頻繁に変化させた場合、過渡現象により燃料消費量の増大または排気ガスの悪化を招いてしまう。そのため、エンジン発電機１に採用されるエンジンの燃料消費率が最小となる効率運転点出力３１（図３の（ａ）で示される部分）における回転数（例えば１５００〜１６００ｒｐｍ）で駆動するか、パッケージ発電機を採用する場合は商用周波数を発生するときの定格出力３２（図３の（ｂ）で示される部分）でエンジンを駆動するのが望ましい。なお、効率運転点出力３１または定格出力３２を以下、効率運転点出力と称する。
【００２０】
なお、効率運転点出力より下側の領域でエンジンを駆動させた場合、一定回転で駆動させたときでもエンジンを無駄に回転させている状態と同様になり効率が低下するため、効率運転点出力となる回転数で使用したほうが高効率である。また、エンジンの回転数は、燃料消費率を大きく悪化させない範囲、例えば図３に示される効率運転点出力３１から定格出力３２までの範囲で駆動させてもよい。
【００２１】
図２は、直列型ハイブリッド鉄道車両の走行パタンに対する直流電力の変化の一例を示す図である。図２には、直列型ハイブリッド鉄道車両の速度２１、走行距離２２、および直列型ハイブリッド鉄道車両の力行または制動（回生）に係る瞬時直流電力２３が示されている。縦軸はこれらに対応する単位を示し、横軸は経過時間を示している。
【００２２】
瞬時直流電力２３の各部には瞬時直流電力の状態２４ないし３０が示されている。瞬時直流電力の状態２４、２７、および３０は、直列型ハイブリッド鉄道車両の加速時を示している。瞬時直流電力の状態２８は定速時を示している。瞬時直流電力の状態２５および２９は制動時を示している。
【００２３】
ここで直列型ハイブリッド鉄道車両は、貨物を引き出すとき大きな電力を必要とする一方で、回生電力の値は、力行時の電力に比して非常に少ない値である。これは、回生電力が直列型ハイブリッド鉄道車両のみで回生し、貨物車両では空制されているためである。そのため、直列型ハイブリッド鉄道車両は、効率運転点出力における発生電力と回生ブレーキからの回生電力とを蓄電装置７に取り込み、蓄電装置７の充電率を常に高い値に維持することが必要である。
【００２４】
図６は、蓄電装置の充電率上限値を示す図である。一般的な蓄電装置の充電率は、速度に対して一定の値（図示せず）が設定されているのが一般的である。しかし、貨物入換用の直列型ハイブリッド鉄道車両においては、貨車操車場付近の勾配がほとんど存在しないため、回生電力は直列型ハイブリッド鉄道車両のみで決まり、回生電力の大きさを予測可能である。
【００２５】
実施の形態１にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両は、回生電力の蓄電装置７への取り込み可能容量を示す回生充電余力（回生充電容量）６２を、直列型ハイブリッド鉄道車両の運動エネルギーと回生率との積（ｋ＊１／２＊ｍｖ２（ｋ：回生率、ｍ：車両の重量、ｖ：車両の速度））で求める。さらに蓄電装置７の最大充電率（例えば充電率１００％）から回生充電余力６２を減じる演算（最大充電率−ｋ＊１／２・ｍｖ２）により、エンジン発電機１から蓄電装置７への充電量の上限を示す充電率上限値６１を算出する。
【００２６】
なお、速度に対するエンジン発電機１の回転数は、効率運転点出力における回転数で一定駆動するため、回生電力量が多いほど力行時の走行出力を高めることができる。すなわち、車両の重量と速度に比例して回生充電余力が大きくなるようにすれば、エンジン発電機１を高出力運転させる必要がなくなるだけでなく、回生ブレーキを積極的に活用できるので回生電力を無駄にすることもなくなる。
【００２７】
実施の形態１にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両の回生充電余力６２は、図６に示されるように、車両の走行速度が高い領域になるほど多くの回生電力を取り込むことができるように設定される。
【００２８】
図７において、走行出力演算部７１は、ＡＣ／ＤＣ変換器２からＤＣ／ＡＣ変換器３に供給される直流電流および直流電圧の値を検出し、走行に必要な出力を求める走行出力演算「ＤＣ／ＡＣ変換器入力電圧＊ＤＣ／ＡＣ変換器入力電流」を行う。出力比較部７２は、走行出力演算部７１で演算された走行出力とエンジン発電機１の効率運転点出力とを比較する。
【００２９】
充電率比較部７４は、車両の重量および走行速度に基づいて回生充電余力６２を演算する。また充電率比較部７４は、上述したように、蓄電装置７の最大充電率から回生充電余力６２を減じることにより充電率上限値６１を算出する。さらに、充電率上限値６１と蓄電装置７の充電率とを比較する。
【００３０】
充放電制御部７３は、出力比較部７２の比較結果に基づきエンジン発電機１を駆動し、蓄電装置７の充放電量を制御する。
【００３１】
例えば、走行出力が効率運転点出力より大きい場合、充放電制御部７３は、エンジン発電機１を効率運転点出力における回転数で一定駆動するように制御し、走行出力の不足分を賄うように蓄電装置７の放電量を制御する。具体的には、蓄電装置７の出力よりもエンジン発電機１の出力が優先されるように、エンジン発電機１の出力「エンジン発電機出力＝効率運転点出力」を決定し、蓄電装置７による走行出力の不足分の出力「蓄電装置出力＝走行出力−効率運転点出力」を決定する。
【００３２】
また充放電制御部７３は、走行出力と効率運転点出力とが比較された結果、走行出力が効率運転点出力より小さい場合、さらに蓄電装置７の充電率と充電率上限値６１とが比較された結果、充電率が充電率上限値６１より高いとき、エンジン発電機１から蓄電装置７への充電停止「蓄電装置出力＝０」を決定し、エンジン発電機１の走行出力運転「エンジン発電機出力＝走行出力」を決定する。
【００３３】
さらに充放電制御部７３は、走行出力と効率運転点出力とを比較し、走行出力が効率運転点出力より小さい場合、さらに蓄電装置７の充電率と充電率上限値６１とを比較し、充電率が充電率上限値６１より低いとき、エンジン発電機１の出力「エンジン発電機出力＝効率運転点出力」を決定する。さらに、エンジン発電機１の余剰出力を「蓄電装置出力＝走行出力−効率運転点出力」として決定し、充電率が充電率上限値６１に達するまで補充電を行う。
【００３４】
図４は、蓄電装置の出力を決定するフローの一例を示すフローチャートである。以下、図１、３および７を参照しながら制御装置１０の動作を説明する。直列型ハイブリッド鉄道車両が力行状態の場合、図１に示される電圧センサ８および電流センサ９で検出された電圧と電流の値が、制御装置１０に取り込まれる。走行出力演算部７１は、走行出力演算「ＤＣ／ＡＣ変換器入力電圧＊ＤＣ／ＡＣ変換器入力電流」を行う（ステップＳ１００）。
【００３５】
出力比較部７２において、走行出力演算部７１で演算された走行出力の値は、エンジン発電機１の効率運転点出力より大きいと判断された場合（ステップＳ１０１,Ｙｅｓ）、充放電制御部７３は、蓄電装置７の出力よりもエンジン発電機１の出力が優先されるように「エンジン発電機出力＝効率運転点出力」を決定し（ステップＳ１０２）、さらに走行出力の不足分の出力として「蓄電装置出力＝走行出力−効率運転点出力」を決定する（ステップＳ１０３）。
【００３６】
その結果、蓄電装置７の出力がＤＣ／ＤＣ変換器６に入力され、エンジン発電機１の出力が図３に示される効率運転点出力３１または定格出力３２に維持される。すなわち、制御装置１０は、エンジン発電機１を効率的に駆動すると共に、走行出力の不足分のみを蓄電装置７から補充するように制御を行う。
【００３７】
出力比較部７２において、走行出力演算部７１で演算された走行出力の値は、エンジン発電機１の効率運転点出力より小さいと判断された場合（ステップＳ１０１,Ｎｏ）、充電率比較部７４において、蓄電装置７の充電率の値が判断される。蓄電装置７の充電率は充電率上限値６１より高いと判断された場合（ステップＳ１０４,Ｙｅｓ）、充放電制御部７３は「エンジン発電機出力＝走行出力」を決定し（ステップＳ１０５）、さらに蓄電装置７の出力として「蓄電装置出力＝０」を決定する（ステップＳ１０６）。
【００３８】
すなわちステップＳ１００で求められた走行出力をエンジン発電機１で賄うことができると判断され、さらに蓄電装置７を補充電する必要がないと判断されたとき、制御装置１０は、走行出力に対応するようにエンジン発電機１を制御する。なお、走行出力に対応するようにエンジン発電機１を駆動させるのは、例えば走行出力が小さい場合、効率運転点出力の回転数で一定駆動させるよりも、回転数に下げたほうが効率を高めることができる場合があるからである。
【００３９】
蓄電装置７の充電率は充電率上限値６１より低いと判断された場合（ステップＳ１０４,Ｎｏ）、充放電制御部７３は、蓄電装置７の出力よりもエンジン発電機１の出力が優先されるように「エンジン発電機出力＝効率運転点出力」を決定し（ステップＳ１０７）、さらに蓄電装置７の蓄電量を賄うため、エンジン発電機１の出力として「蓄電装置出力＝走行出力―効率運転点出力」を決定する（ステップＳ１０８）。
【００４０】
すなわちステップＳ１００で求められた走行出力をエンジン発電機１で賄うことができ、さらに蓄電装置７を補充電する必要があると判断されたとき、制御装置１０は、エンジン発電機１を効率運転点出力で効率的に駆動させ、エンジン発電機１の余剰出力（電力）を蓄電装置７に供給するように制御を行う。
【００４１】
なお、ステップＳ１０１ないしステップＳ１０３の判断においては、速度に応じて変化する充電率上限値６１を使わずに、一定の充電率上限値を用いてもよい。また、貨物入換の場面を想定して直列型ハイブリッド鉄道車両の動作等を詳述したが、本実施の形態にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両は、貨物入換用鉄道車両に限定されるものではない。
【００４２】
以上説明したように、実施の形態１の直列型ハイブリッド鉄道車両によれば、エンジン発電機１を優先的に駆動するように構成したので、走行パタンが設定されていない場合または予め設定されている走行パタンと一致しない走行パタンで牽引が行われた場合でも、従来のように蓄電装置７の充電率が上限値と下限値とを繰り返すということが無く、充放電の繰り返しによるエネルギー損失の低減、蓄電装置７の耐久性の向上および長期使用が可能である。また、直列型ハイブリッド鉄道車両の車速に応じて回生充電余力６２を可変するように構成したので、エンジン発電機１を高出力運転させなくても貨物の牽引に必要な走行出力を得ることができ、エンジン発電機１の燃費が向上し、エンジン発電機１の排出ガスの悪化を抑制できる。さらに、回生ブレーキを積極的に利用できるので、空制の使用頻度が低減され、制輪子等の磨耗が少なくなりブレーキ装置のメンテナンスコストや部品交換の手間を低減可能である。すなわち、実施の形態１にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両によれば、エンジン発電機１を効率運転点出力で一定駆動し、蓄電装置７の不要な充放電を抑制したので、蓄電装置７の長寿命化、エンジン発電機１の省エネルギー化と環境保全性の向上、および制動装置の長寿命化を実現可能である。
【００４３】
実施の形態２．
実施の形態２にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両は、ＤＣ／ＤＣ変換器６を無くし、ＡＣ／ＤＣ変換器２（例えばＩＧＢＴインバータなど）が蓄電装置７の充放電制御を行うように構成されている。
【００４４】
図５は、実施の形態２にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両の構成を示す図である。上述したようにＤＣ／ＤＣ変換器６が無い代わりに、ＡＣ／ＤＣ変換器２が高力率コンバータとなっている。他の構成は実施の形態１と共通である。
【００４５】
なお、制御装置１０における判断は実施の形態１にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両と同様である。そのため、実施の形態２にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両では、制御装置１０の判断結果に基づいてＡＣ／ＤＣ変換器２が蓄電装置７の直流電力を制御することで、エンジン発電機１の出力が効率運転点出力になるように構成されている。
【００４６】
以上説明したように、実施の形態２の直列型ハイブリッド鉄道車両によれば、ＡＣ／ＤＣ変換器２を用いて、蓄電装置７を制御できる構成としたので、充放電の繰り返しによるエネルギー損失の低減、蓄電装置７の耐久性の向上および長期使用、エンジン発電機１の高出力運転による燃費や排出ガスの悪化の抑制、制輪子の磨耗を抑制することが可能である。また、ＤＣ／ＤＣ変換器６を排除したため、システム全体の小型化、軽量化、原材料の減量化、およびコスト低減が可能である。さらに、部品点数が減少するため直列型ハイブリッド鉄道車両の信頼性を向上させることが可能である。すなわち、実施の形態２にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両によれば、蓄電装置７の長寿命化、エンジン発電機１の省エネルギー化と環境保全性の向上、制動装置の長寿命化、およびシステム全体の減量化を実現可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上のように、本発明にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両は、エンジン発電機および蓄電装置からの走行出力を得て貨物を牽引する直列型ハイブリッド鉄道車両に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両の構成を示す図である。
【図２】図２は、直列型ハイブリッド鉄道車両の走行パタンに対する直流電力の変化の一例を示す図である。
【図３】図３は、エンジン発電機の特性の一例を示す図である。
【図４】図４は、蓄電装置の出力を決定するフローの一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、実施の形態２にかかる直列型ハイブリッド鉄道車両の構成を示す図である。
【図６】図６は、蓄電装置の充電率上限値を示す図である。
【図７】図７は、制御装置の内部構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  エンジン発電機
２  ＡＣ／ＤＣ変換器
３  ＤＣ／ＡＣ変換器
４  電動機
５  車輪
６  ＤＣ／ＤＣ変換器
７  蓄電装置
８  電圧センサ
９  電流センサ
１０  制御装置
１１  速度センサ
２１  速度
２２  走行距離
２３  瞬時直流電力
２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０  瞬時直流電力の状態
３１  エンジンの効率運転点出力
３２  パッケージ発電機の定格出力
６１  充電率上限値
６２  回生充電余力
７１  走行出力演算部
７２  出力比較部
７３  充放電制御部
７４  充電率比較部
【国際調査報告】
2010013314.tif 000010
2010013314.tif 000011
2010013314.tif 000012
2010013314.tif 000013