(57)【要約】  駆動制御装置（１０）は、内燃機関（２）に駆動されることで、交流電力を発電して出力する発電機（１１）から一次端子に供給される交流電力を直流電力に変換して二次端子から出力し、または二次端子に供給される直流電力を交流電力に変換して発電機（１１）に供給する主コンバータ（１２）を備える。駆動制御装置（１）はさらに、主コンバータ（１２）の二次端子に接続される第１インバータ（１４）、ならびに主コンバータ（１２）が出力する直流電力の電圧を降圧して蓄電装置（１６）に供給する降圧回路（１７）を備える。蓄電装置（１６）を電力源として、発電機（１１）が電動機として動作することで、内燃機関（２）が始動する。内燃機関（２）の始動後に、主コンバータ（１２）が出力する直流電力は、第１インバータ（１４）に供給され、また、降圧回路（１７）で降圧されて蓄電装置（１６）に供給される。
2019244343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を動力源として、鉄道車両を駆動する鉄道車両用駆動装置を制御する駆動制御装置であって、
前記内燃機関に駆動されることで交流電力を発電して出力する発電機から一次端子に供給される交流電力を直流電力に変換して二次端子から出力し、または、二次端子に供給される直流電力を交流電力に変換して前記発電機に供給する主コンバータと、
前記主コンバータが前記二次端子から出力する直流電力を交流電力に変換して電動機に出力する第１インバータと、
前記主コンバータが前記二次端子から出力する直流電力の電圧を降圧して、蓄電装置に供給する降圧回路と、
前記主コンバータの電力変換を制御するコンバータ制御部と、
を備え、
前記コンバータ制御部が前記内燃機関の始動を指示する始動指令を取得した場合、前記主コンバータは、前記蓄電装置から供給される直流電力を交流電力に変換して、前記発電機に供給し、
前記内燃機関の始動後に、前記主コンバータは、前記発電機が出力する交流電力を直流電力に変換して、前記第１インバータおよび前記降圧回路に供給する、
駆動制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関の始動後に、前記降圧回路が前記主コンバータから供給される直流電力の電圧を降圧して前記蓄電装置に供給することで、前記蓄電装置が充電されている間に、前記第１インバータが前記主コンバータから供給される直流電力を交流電力に変換して前記電動機に供給することで、前記電動機は駆動される、
請求項１に記載の駆動制御装置。
【請求項３】
前記主コンバータから交流電力の供給を受けた前記発電機が回転することで、前記内燃機関が始動した後に、
前記コンバータ制御部は、前記主コンバータが出力する直流電力の電圧を、前記電動機を駆動するための電圧まで上昇させる、
請求項１または２に記載の駆動制御装置。
【請求項４】
前記主コンバータの前記二次端子に接続される第２インバータをさらに備え、
前記内燃機関の始動後に、前記主コンバータは、前記発電機が出力する交流電力を直流電力に変換して、前記第１インバータ、前記第２インバータ、および前記降圧回路に供給する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
【請求項５】
前記降圧回路は、
前記蓄電装置と前記主コンバータとに接続される接触器と、
前記接触器に並列に接続される分圧抵抗と、を有し、
前記接触器を投入または開放する降圧回路制御部をさらに備え、
前記降圧回路制御部は、前記始動指令を取得した場合、前記接触器を投入し、
前記内燃機関の始動後に、前記降圧回路制御部は、前記接触器を開放する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
【請求項６】
前記降圧回路は、
アノードが前記蓄電装置に接続され、カソードが前記主コンバータの前記二次端子に接続されるダイオードと、
前記ダイオードに並列に接続される分圧抵抗と、
を有する請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
【請求項７】
前記降圧回路は、
前記主コンバータが前記二次端子から出力する直流電力を降圧して、前記蓄電装置に供給するＤＣ−ＤＣコンバータを有し、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータの電力変換を制御する降圧回路制御部をさらに備え、
前記内燃機関の始動後に、前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記主コンバータが出力する直流電力を降圧して、前記蓄電装置に供給する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の駆動制御装置と、
内燃機関と、
前記内燃機関に駆動されることで交流電力を発電して出力し、または、交流電力の供給を受けて回転することで、前記内燃機関を回転させる発電機と、
前記駆動制御装置が有する前記主コンバータの前記二次端子に前記降圧回路を介して接続される蓄電装置と、
を備える鉄道車両用駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、駆動制御装置および鉄道車両用駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両を駆動する車両用駆動装置には、発電機および電動機を使用するタイプのものがある。この種の車両用駆動装置の一例が、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示される車両用駆動装置は、内燃機関と、内燃機関に駆動される誘導発電機と、コンバータと、誘導電動機を駆動するインバータと、蓄電装置とを備える。内燃機関は自力で始動できないため、この車両用駆動装置では、内燃機関の始動時に、蓄電装置から供給される直流電力を、コンバータによって交流電力に変換して誘導発電機に供給する。そして、内燃機関に取り付けられている誘導発電機を電動機として動作させることで、誘導発電機から内燃機関に回転力を与えて、内燃機関を始動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−９１５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように内燃機関を始動するためには、蓄電装置に十分な電力が蓄電されている必要がある。そこで、特許文献１に開示される車両用駆動装置は、次回の内燃機関の始動を可能とするため、内燃機関の始動後、内燃機関に駆動された誘導発電機が出力する交流電力で蓄電装置を充電する。詳細には、この車両用駆動装置が備えるコンバータは、誘導発電機が出力する交流電力を、蓄電装置の充電に適した直流電力に変換して、蓄電装置に供給する。蓄電装置の充電が終わると、この車両用駆動装置は、誘導発電機が出力する交流電力を、インバータが誘導電動機を駆動するために適した直流電力に変換して、インバータに供給する。蓄電装置に電力を供給する際のコンバータの出力電圧は、インバータに電力を供給する際のコンバータの出力電圧より低い。そのため、この車両用駆動装置において、蓄電装置に電力を供給する際は、インバータに電力が供給されない。換言すれば、内燃機関の始動後、蓄電装置を充電している間は、鉄道車両の走行はできない。そのため、内燃機関が始動しても、すぐには鉄道車両が走行できないという課題がある。【０００５】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、内燃機関の始動後、蓄電装置の充電中に、鉄道車両の走行を可能とする駆動制御装置および鉄道車両用駆動装置を提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の駆動制御装置は、内燃機関を動力源として、鉄道車両を駆動する鉄道車両用駆動装置を制御する駆動制御装置であって、主コンバータ、第１インバータ、降圧回路、およびコンバータ制御部を備える。主コンバータは、内燃機関に駆動されることで交流電力を発電して出力する発電機から一次端子に供給される交流電力を直流電力に変換して二次端子から出力し、または、二次端子に供給される直流電力を交流電力に変換して発電機に供給する。第１インバータは、主コンバータが二次端子から出力する直流電力を交流電力に変換して電動機に出力する。降圧回路は、主コンバータが二次端子から出力する直流電力の電圧を降圧して、蓄電装置に供給する。コンバータ制御部は、主コンバータの電力変換を制御する。コンバータ制御部が内燃機関の始動を指示する始動指令を取得した場合、主コンバータは、蓄電装置から供給される直流電力を交流電力に変換して、発電機に供給する。内燃機関の始動後に、主コンバータは、発電機が出力する交流電力を直流電力に変換して、第１インバータおよび降圧回路に供給する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、降圧回路が、主コンバータの出力電圧を降圧して蓄電装置に供給する。このため、内燃機関の始動後、主コンバータの出力電圧を、蓄電装置の充電に適した電圧よりも高く、第１インバータによる電動機の駆動に適した電圧まで高くすることができる。このため、主コンバータが出力電圧を降圧して蓄電装置に供給して充電しながら、インバータによって電動機を駆動することが可能である。従って、内燃機関の始動後、蓄電装置の充電中に、鉄道車両の走行が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る鉄道車両用駆動装置の構成を示すブロック図
【図２】実施の形態１に係る鉄道車両用駆動装置が行う内燃機関の始動処理の動作を示すタイミングチャート
【図３】実施の形態１に係る鉄道車両用駆動装置における電流の流れの一例を示す図
【図４】実施の形態１に係る鉄道車両用駆動装置における電流の流れの一例を示す図
【図５】実施の形態１に係る鉄道車両用駆動装置における電流の流れの一例を示す図
【図６】本発明の実施の形態２に係る鉄道車両用駆動装置の構成を示すブロック図
【図７】本発明の実施の形態３に係る鉄道車両用駆動装置の構成を示すブロック図
【図８】本発明の実施の形態４に係る鉄道車両用駆動装置の構成を示すブロック図
【図９】実施の形態４に係る鉄道車両用駆動装置が行う内燃機関の始動処理の動作を示すタイミングチャート
【図１０】実施の形態４に係る鉄道車両用駆動装置における電流の流れの一例を示す図
【図１１】実施の形態４に係る鉄道車両用駆動装置における電流の流れの一例を示す図
【図１２】実施の形態４に係る鉄道車両用駆動装置における電流の流れの一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態に係る鉄道車両用駆動装置について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。
【００１０】
（実施の形態１）
実施の形態１に示すように、鉄道車両用駆動装置（以下、駆動装置という）１は、動力源である内燃機関２と、内燃機関２を制御する内燃機関制御部３と、内燃機関２の回転数を検出する速度センサ４と、内燃機関２に駆動されて回転することで交流電力を出力し、または、交流電力の供給を受けて回転することで、内燃機関２を回転させる発電機１１と、内燃機関２を始動する際に電力源となる蓄電装置１６と、鉄道車両の動力を発生する電動機１５と、駆動装置１の各部を制御する駆動制御装置１０と、を備える。
【００１１】
また、駆動装置１には、図示しない運転台に設けられた始動スイッチから始動指令信号Ｓ１が供給され、運転台に設けられたマスターコントローラから運転指令信号Ｓ２が供給される。始動指令信号Ｓ１は、内燃機関２の始動を指示する信号である。内燃機関２を停止させておく場合、始動指令信号Ｓ１はＬ（Low）レベルであり、内燃機関２を始動する場合、始動指令信号Ｓ１はＨ（High）レベルにされる。また、運転指令信号Ｓ２は、鉄道車両の加速度を指示する力行ノッチ、または、鉄道車両の減速度を指示するブレーキノッチを示す信号とする。駆動装置１は、始動指令信号Ｓ１がＨレベルになると、内燃機関２を始動する。始動後、内燃機関２は、内燃機関制御部３によって制御される。
【００１２】
内燃機関２は、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等から構成される。内燃機関２の出力軸は、発電機１１の入力軸に接続されており、発電機１１を駆動して発電させる。内燃機関２は自力で始動できないため、発電機１１が電動機として動作して回転することで、内燃機関２を始動する。内燃機関２の始動後は、内燃機関制御部３によって内燃機関２の回転数が制御される。
【００１３】
内燃機関制御部３には、運転指令信号Ｓ２が供給される。内燃機関制御部３は、運転指令信号Ｓ２に対応した内燃機関２の目標回転数を算出し、速度センサ４から取得した内燃機関２の実回転数を目標回転数に近づけるように、内燃機関２を制御する。
【００１４】
速度センサ４は、内燃機関２に取り付けられたＰＧ（Pulse Generator：パルスジェネレーター）を備え、ＰＧが出力するパルス信号から得られる内燃機関２の回転数を示す信号を出力する。
【００１５】
発電機１１は、内燃機関２に連結され、内燃機関２に駆動されて交流電力を発生し、駆動制御装置１０に供給する。また、発電機１１は、内燃機関２の始動時には、駆動制御装置１０から交流電力の供給を受けて回転し、内燃機関２を始動させる。
電動機１５は、三相誘導電動機から構成され、第１インバータ１４が出力する交流電力で駆動されて回転する。電動機１５は、例えば、継手を介して車軸に連結されており、車軸に回転力を伝達する。
【００１６】
蓄電装置１６は、複数の電池セルを有する二次電池を備え、内燃機関２を始動するために発電機１１を駆動するための電力を蓄積する。
【００１７】
駆動制御装置１０は、ｉ）蓄電装置１６に蓄積された電力を用いて発電機１１を駆動することにより、内燃機関２を始動させる動作、及び、ii）内燃機関２の始動後、発電機１１が発生する電力を用いて電動機１５を回転させて鉄道車両の動力を発生させると共に蓄電装置１６に蓄電する動作を制御する。
【００１８】
駆動制御装置１０は、一次端子に供給される交流電力を直流電力に変換して二次端子から出力し、または、二次端子に供給される直流電力を交流電力に変換して発電機１１に供給する主コンバータ１２と、主コンバータ１２が二次端子から出力する直流電力を交流電力に変換して出力する第１インバータ１４と、主コンバータ１２と第１インバータ１４の間の回路に設けられた平滑用のフィルタコンデンサ１３と、電動機１５の回転数を求める速度センサ２４と、主コンバータ１２の出力電圧を降圧して蓄電装置１６に供給する降圧回路１７と、主コンバータ１２の電力変換を制御するコンバータ制御部１８と、第１インバータ１４を制御するインバータ制御部１９と、降圧回路１７を制御する降圧回路制御部２０と、を備える。
【００１９】
主コンバータ１２は、その一次端子が発電機１１に二次端子が第１インバータ１４に接続されている。主コンバータ１２は、コンバータ制御部１８の制御に従って動作する。主コンバータ１２は、内燃機関２の始動時に、蓄電装置１６から供給される電力で充電されたフィルタコンデンサ１３から、その二次端子に供給される直流電力を交流電力に変換して、その一次端子から発電機１１に供給し、発電機１１を回転させる。発電機１１の回転により、内燃機関２が回転し、これにより、内燃機関２が始動する。また、主コンバータ１２は、コンバータ制御部１８の制御に従って、内燃機関２の始動後に、発電機１１から一次端子に供給される交流電力を直流電力に変換して、その二次端子から、第１インバータ１４および蓄電装置１６に供給する。
【００２０】
第１インバータ１４は、インバータ制御部１９の制御に従って、主コンバータ１２が二次端子から出力する直流電力を交流電力に変換して、電動機１５に出力する。これにより、電動機１５は、第１インバータ１４が出力する交流電力で駆動されて回転する。
【００２１】
速度センサ２４は、電動機１５に設置されたＰＧを備え、ＰＧが出力するパルス信号から得られる電動機１５の回転数を示す信号を出力する。
【００２２】
降圧回路１７は、主コンバータ１２の二次端子と蓄電装置１６の間の回路に配置され、主コンバータ１２の出力電圧が蓄電装置１６の充電電圧より高い場合に、主コンバータ１２の出力電圧を降圧して、蓄電装置１６に印加する。降圧回路１７は、直列に接続された接触器Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３、接触器Ｑ１に並列に接続される分圧抵抗Ｒ１、および、接触器Ｑ２に並列に接続される分圧抵抗Ｒ２を有する。分圧抵抗Ｒ１の抵抗値は、分圧抵抗Ｒ２の抵抗値に比べて十分に小さい値であることが好ましい。分圧抵抗Ｒ１の抵抗値が数Ωであり、分圧抵抗Ｒ２の抵抗値が数百Ωであることが好ましい。接触器Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３は、降圧回路制御部２０により、その導通・非導通が制御される。接触器Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３の導通・非導通の組み合わせにより、降圧回路１７の抵抗が変化する。
【００２３】
コンバータ制御部１８には、始動指令信号Ｓ１および運転指令信号Ｓ２が供給される。コンバータ制御部１８は、始動指令信号Ｓ１および運転指令信号Ｓ２に従って動作し、主コンバータ１２の複数のスイッチング素子のオン・オフのタイミングを制御することで、主コンバータ１２を、蓄電装置１６から供給される直流電力を交流電力に変換するＤＣ−ＡＣコンバータ、または、発電機１１から供給される交流電力を直流電力に変換するＡＣ−ＤＣコンバータとして動作させる。なおコンバータ制御部１８は、スイッチング制御信号Ｓ３を主コンバータ１２の複数のスイッチング素子に送信し、複数のスイッチング素子のオン・オフのタイミングを制御する。
【００２４】
具体的に説明すると、コンバータ制御部１８は、始動指令信号Ｓ１がＬレベルであって、運転指令信号Ｓ２がブレーキ指令を示すときには、主コンバータ１２を停止させる。
【００２５】
また、コンバータ制御部１８は、始動指令信号Ｓ１がＨレベルで、且つ、電圧検出部２２が検出したフィルタコンデンサ１３の電圧が、内燃機関２の始動に適した閾値電圧ＥＦＣ１に達すると、主コンバータ１２を制御し、蓄電装置１６から供給される直流電力を交流電力に変換して、発電機１１に供給させる。この際、コンバータ制御部１８は、電流検出部２１が検出した主コンバータ１２から発電機１１に流れる電流に基づき、電動機として動作する発電機１１の実トルクを算出する。そして、コンバータ制御部１８は、発電機１１の実トルクが、内燃機関２の始動に適した目標トルクに近づくように、主コンバータ１２の複数のスイッチング素子のオン・オフを制御する。なおコンバータ制御部１８は、内燃機関２の始動に適した目標トルクを予め保持している。
【００２６】
コンバータ制御部１８は、主コンバータ１２に発電機１１への交流電力の供給を開始させてから、内燃機関２の回転数が、内燃機関２の自立した回転が可能となる基準回転数Ｔｈ１に達したことを速度センサ４の出力信号に基づいて判別すると、内燃機関２が始動したと判断する。なおコンバータ制御部１８は、基準回転数Ｔｈ１の値を予め保持している。主コンバータ１２の一次端子に接続された電流検出部２１は、発電機１１と主コンバータ１２の間の回路を流れるＵ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれの相電流を検出する。コンバータ制御部１８は、内燃機関２の始動後、速度センサ４から取得した内燃機関２の回転数および電流検出部２１から取得した電流値に基づき、発電機１１の出力電圧を算出する。
コンバータ制御部１８は、内燃機関２が始動した後、運転指令信号Ｓ２が力行ノッチを示す場合に、発電機１１の出力電圧および運転指令信号Ｓ２が示す力行ノッチに対応する目標電圧に基づき、主コンバータ１２の出力電圧を目標電圧に近づけるため、主コンバータ１２の複数のスイッチング素子のオン・オフのタイミングを制御する。
【００２７】
インバータ制御部１９には、運転指令信号Ｓ２が供給される。インバータ制御部１９は、運転指令信号Ｓ２が示す力行ノッチおよび速度センサ２４から取得した電動機１５の回転数から電動機１５の目標トルクを算出する。また、インバータ制御部１９は、電流検出部２３から取得した電流値から電動機１５の実トルクを算出する。なお電流検出部２３は、第１インバータ１４から電動機１５に流れるＵ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれの相電流を検出する。そして、インバータ制御部１９は、電動機１５の実トルクを目標トルクに近づけるため、第１インバータ１４の複数のスイッチング素子を制御する。なおインバータ制御部１９は、スイッチング制御信号Ｓ４を第１インバータ１４の複数のスイッチング素子に送信し、複数のスイッチング素子のオン・オフのタイミングを制御する。
【００２８】
降圧回路制御部２０は、始動指令信号Ｓ１と速度センサ４から取得した内燃機関２の回転数と電圧検出部２２から取得した電圧値に基づいて、後述するように、接触器Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３を投入または開放し、主コンバータ１２の二次端子と蓄電装置１６の間の回路の抵抗値を切り替える。
【００２９】
次に、上記構成を有する駆動装置１の動作を図２のタイミングチャートを参照して説明する。
鉄道車両の停止時は、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、始動指令信号Ｓ１はＬレベルであり、運転指令信号Ｓ２は、ブレーキノッチＢ１を示す。以降、始動指令信号Ｓ１がＬレベルからＨレベルになるタイミングを時刻Ｔ１とする。
【００３０】
図２（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）に示すように、時刻Ｔ１までは、降圧回路制御部２０は、始動指令信号Ｓ１と運転指令信号Ｓ２に応答して、接触器Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３を全て開放する。始動指令信号Ｓ１が時刻Ｔ１においてＬレベルからＨレベルになったことに応答して、降圧回路制御部２０は、蓄電装置１６を電力源として、フィルタコンデンサ１３を充電するため、接触器Ｑ２，Ｑ３を投入し、接触器Ｑ１を開放された状態に維持する。接触器Ｑ２，Ｑ３が投入されると、図３に実線の矢印で示すように、蓄電装置１６から、接触器Ｑ３，Ｑ２および分圧抵抗Ｒ１を通って、フィルタコンデンサ１３に電流が流れる。分圧抵抗Ｒ１を通してフィルタコンデンサ１３に電流を流すことで、突入電流がフィルタコンデンサ１３に流れることが抑制される。
【００３１】
蓄電装置１６からフィルタコンデンサ１３に電流が流れることで、図２（Ｈ）に示すように、蓄電装置１６が有する二次電池の電力量が最大電力量Ｗ２から徐々に低下し、図２（Ｆ）に示すように、フィルタコンデンサ１３の両端電圧は電圧ＥＦＣ０から徐々に上昇する。
【００３２】
降圧回路制御部２０は、電圧検出部２２の出力信号により、フィルタコンデンサ１３の両端電圧をモニタしており、両端電圧ＥＦＣが閾値電圧ＥＦＣ１に到達したことを時刻Ｔ２で検出する。すると、降圧回路制御部２０は、蓄電装置１６を電力源として内燃機関２を始動するため、図２（Ｃ）に示すように、接触器Ｑ１を投入する。
【００３３】
一方、コンバータ制御部１８は、Ｈレベルの始動指令信号Ｓ１と、ブレーキノッチＢ１を示す運転指令信号Ｓ２と、フィルタコンデンサ１３の両端電圧ＥＦＣが閾値電圧ＥＦＣ１に達したことを示す電圧検出部２２の出力信号とに応答し、主コンバータ１２の複数のスイッチング素子のオン・オフの制御を開始し、主コンバータ１２に、蓄電装置１６から供給される直流電力を交流電力に変換して、発電機１１に供給させる。これにより図４に実線の矢印で示すように、蓄電装置１６から、接触器Ｑ３，Ｑ２，Ｑ１を通って、主コンバータ１２に電流が流れる。
より詳細には、コンバータ制御部１８は、電流検出部２１が検出した主コンバータ１２から発電機１１に流れる電流に基づき、電動機として動作する発電機１１の実トルクを算出する。そして、コンバータ制御部１８は、実トルクを、内燃機関２の始動に適した目標トルクに近づけるため、主コンバータ１２の複数のスイッチング素子のオン・オフのタイミングを制御する。なお内燃機関２の始動に適した目標トルクは、内燃機関２の特性に基づいて定められる。コンバータ制御部１８による上述の制御により、主コンバータ１２は、蓄電装置１６から二次端子に供給される直流電力を交流電力に変換して、一次端子から発電機１１に供給する。これにより、発電機１１が電動機として動作し、内燃機関２を回転させることで、図２（Ｇ）に示すように、時刻Ｔ２以降、内燃機関２の回転数が徐々に増大する。
【００３４】
なお、内燃機関２の回転数が、内燃機関２の自立した回転が可能となる基準回転数Ｔｈ１に到達するタイミングを時刻Ｔ３とする。換言すれば、時刻Ｔ３において、内燃機関２は始動し、自立した回転を開始する。
【００３５】
コンバータ制御部１８は、速度センサ４の出力信号から、内燃機関２の回転数が基準回転数Ｔｈ１に達したことを検出すると、主コンバータ１２の複数のスイッチング素子のオン・オフを制御することで、主コンバータ１２に、内燃機関２に駆動される発電機１１が一次端子に供給する交流電力を直流電力に変換して二次端子から出力させる。コンバータ制御部１８は、図２（Ｆ）に示すように、主コンバータ１２が出力する直流電力の電圧を閾値電圧ＥＦＣ１とするように、主コンバータ１２の複数のスイッチング素子の通流率を制御する。
【００３６】
また、降圧回路制御部２０は、速度センサ４の出力信号から、内燃機関２の回転数が基準回転数Ｔｈ１に達したことを検出すると、図２（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）に示すように、接触器Ｑ１，Ｑ２を開放し、接触器Ｑ３を投入された状態に維持する。これは、後述する時刻Ｔ４以降、主コンバータ１２が二次端子に出力する蓄電装置１６の充電に適した電圧より高い電圧を降圧回路１７で降圧して蓄電装置１６に供給するためである。
【００３７】
その後、マスターコントローラから力行ノッチが入力され、運転指令信号Ｓ２が力行ノッチＮ１を示すとする。なお、このタイミングを時刻Ｔ４とする。時刻Ｔ４以降、内燃機関制御部３は、内燃機関２の回転数を力行ノッチＮ１に対応する回転数に近づけるように、内燃機関２を制御し、図２（Ｇ）に示すように、その回転数を上昇させる。内燃機関２の回転数の上昇に伴い、発電機１１の回転数も上昇し、その出力電圧も上昇する。
【００３８】
また、コンバータ制御部１８は、力行ノッチＮ１を示す運転指令信号Ｓ２に応答して、主コンバータ１２の出力電圧を力行ノッチＮ１に応じた一定電圧、例えば６００Ｖに近づけるように、主コンバータ１２の複数のスイッチング素子のオン・オフを制御する動作を開始する。詳細には、コンバータ制御部１８は、速度センサ４から取得した内燃機関２の回転数および電流検出部２１から取得した電流値から、発電機１１の出力電圧を算出する。そして、発電機１１の出力電圧および運転指令信号Ｓ２が示す力行ノッチに対応する目標電圧に基づき、コンバータ制御部１８は、主コンバータ１２の出力電圧を目標電圧に近づけるように、主コンバータ１２の複数のスイッチング素子の通流率を制御する。
【００３９】
時刻Ｔ４以降、図２（Ｇ）に示すように、主コンバータ１２の出力電圧、すなわち、フィルタコンデンサ１３の電圧は高くなる。その結果、図５に実線の矢印で示すように、主コンバータ１２から、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２および接触器Ｑ３を通って、蓄電装置１６に電流が流れ、蓄電装置１６が充電される。このため、時刻Ｔ４以降、蓄電装置１６の電力量は電力量Ｗ１から最大電力量Ｗ２まで徐々に増大する。分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２を電流が流れることで、蓄電装置１６に印加される電圧は、例えば３００Ｖ程度となる。換言すれば、主コンバータ１２の出力する、蓄電装置１６の充電に適した電圧より高い電圧が降圧回路１７で降圧され、蓄電装置１６は、その充電に適した電圧により充電される。
【００４０】
また、インバータ制御部１９は、力行ノッチＮ１および速度センサ２４により検出された電動機１５の回転数から、電動機１５の目標トルクを算出する。また、インバータ制御部１９は、電流検出部２３から取得した、電動機１５の各相を流れる電流の値から、電動機１５の実トルクを算出する。そして、インバータ制御部１９は、実トルクを目標トルクに近づけるように、第１インバータ１４の複数のスイッチング素子のオン・オフを制御する。これにより、時刻Ｔ４以降、運転指令信号Ｓ２に応答して、電動機１５が駆動され、鉄道車両の動力が得られる。したがって、蓄電装置１６を充電しながら、鉄道車両の走行が可能となる。
【００４１】
以上説明したとおり、本実施の形態１に係る駆動制御装置１０は、内燃機関２の始動後、蓄電装置１６を充電しながら、電動機１５を駆動することが可能である。
【００４２】
（実施の形態２）
実施の形態１では、主コンバータ１２の二次端子には、電動機１５を駆動する第１インバータ１４が接続されるが、電動機１５だけでなく、電力供給が必要な機器があれば、新たなインバータを主コンバータ１２の二次端子に接続し、該インバータから機器に電力供給をしてもよい。一例として、図６に示すように、実施の形態２に係る駆動制御装置１０は、実施の形態１に係る駆動制御装置１０の構成に加えて、主コンバータ１２の二次端子に接続された第２インバータ３１と、第２インバータ３１を制御するインバータ制御部３２をさらに備える。第２インバータ３１は、主コンバータ１２から一次端子に供給される直流電力を交流電力に変換し、二次端子から、鉄道車両に搭載される負荷装置３３に供給する。負荷装置３３は、鉄道車両に搭載される任意の電子機器であり、一例として、空調装置、照明装置、送風機等である。インバータ制御部３２は、第２インバータ３１が有する複数のスイッチング素子のオン・オフを制御する。なお第２インバータ３１の出力電圧は、第１インバータ１４の二次端子の出力電圧と異なる値でもよい。
【００４３】
インバータ制御部３２は、電流検出部３４から取得した電流値から第２インバータ３１の出力電力を算出する。そして、インバータ制御部３２は、第２インバータ３１の出力電力を、負荷装置３３の消費電力に適した目標電力に近づけるように、第２インバータ３１の複数のスイッチング素子のオン・オフを制御する。なおインバータ制御部３２は、スイッチング制御信号Ｓ５を第２インバータ３１の複数のスイッチング素子に送信し、複数のスイッチング素子のオン・オフを制御する。なお電流検出部３４は、第２インバータ３１から負荷装置３３に流れるＵ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれの相電流を検出する。
【００４４】
接触器Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３の投入または開放のタイミングは実施の形態１と同様である。コンバータ制御部１８が実施の形態１と同様の制御を行うことで、内燃機関２の始動後、蓄電装置１６が充電されている間に、第１インバータ１４は電動機１５を駆動し、また第２インバータ３１は負荷装置３３を動作させる。
【００４５】
以上説明したとおり、本実施の形態２に係る駆動制御装置１０は、内燃機関２の始動後、蓄電装置１６を充電しながら、電動機１５を駆動させ、負荷装置３３を動作させることが可能である。
【００４６】
（実施の形態３）
降圧回路１７は、主コンバータ１２が出力する直流電力の電圧を降圧して蓄電装置１６に供給する任意の回路で構成される。一例として、図７に示すように、実施の形態３に係る駆動装置１が有する降圧回路１７は、実施の形態１，２に係る駆動装置１が有する降圧回路１７の接触器Ｑ２に代えて、ダイオードＤ１を備える。ダイオードＤ１のアノードは、接触器Ｑ３を介して蓄電装置１６に接続される。ダイオードＤ１のカソードは、接触器Ｑ１を介して主コンバータ１２の二次端子に接続される。分圧抵抗Ｒ２は、ダイオードＤ１に並列に接続される。
【００４７】
接触器Ｑ１，Ｑ３の投入または開放のタイミングは実施の形態１と同様である。Ｈレベルの始動指令信号Ｓ１に応答して、接触器Ｑ３が投入されると、蓄電装置１６から、接触器Ｑ３、ダイオードＤ１、および分圧抵抗Ｒ１を通って、主コンバータ１２に電流が流れる。また、フィルタコンデンサ１３の両端電圧ＥＦＣが閾値電圧ＥＦＣ１に達したことを示す電圧検出部２２の出力信号に応答して、接触器Ｑ１が投入されると、蓄電装置１６から、接触器Ｑ３、ダイオードＤ１、および接触器Ｑ１を通って、主コンバータ１２に電流が流れる。内燃機関２が始動し、接触器Ｑ１が開放された後、主コンバータ１２から、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２および接触器Ｑ３を通って、蓄電装置１６に電流が流れ、蓄電装置１６が充電される。コンバータ制御部１８が実施の形態１と同様の制御を行うことで、内燃機関２の始動後、蓄電装置１６が充電されている間に、第１インバータ１４は電動機１５を駆動する。
【００４８】
以上説明したとおり、本実施の形態３に係る駆動制御装置１０によれば、主コンバータ１２が出力する直流電力の電圧を、ダイオードＤ１および分圧抵抗Ｒ２を有する簡易な構造の降圧回路１７で降圧して蓄電装置１６に供給しながら、第１インバータ１４によって電動機１５を駆動することが可能である。すなわち、内燃機関２の始動後、蓄電装置１６の充電中に、鉄道車両の走行が可能となる。なお接触器Ｑ２の代わりにダイオードＤ１を用いることで、降圧回路１７の構成を簡略化できる。
【００４９】
（実施の形態４）
降圧回路１７は、主コンバータ１２が出力する直流電力の電圧を降圧して蓄電装置１６に供給する任意の回路で構成される。一例として、図８に示すように、実施の形態４に係る駆動装置１が有する降圧回路１７は、実施の形態１，２に係る降圧回路１７の分圧抵抗Ｒ２を備えず、接触器Ｑ４およびＤＣ−ＤＣコンバータ３５を備える。また駆動制御装置１０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３５の電力変換を制御する降圧回路制御部３６をさらに備える。詳細には、降圧回路制御部３６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３５が有する複数のスイッチング素子を制御する。内燃機関２の始動後に、力行ノッチを示す運転指令信号Ｓ２に応答して、降圧回路制御部３６は、電圧検出部３７から取得したＤＣ−ＤＣコンバータ３５の出力電圧を、蓄電装置１６の充電に適した目標電圧に近づけるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ３５の複数のスイッチング素子のオン・オフを制御する。なお降圧回路制御部３６は、スイッチング制御信号Ｓ６をＤＣ−ＤＣコンバータ３５の複数のスイッチング素子に送信し、複数のスイッチング素子のオン・オフを制御する。上述のように、降圧回路制御部３６がＤＣ−ＤＣコンバータ３５の複数のスイッチング素子のオン・オフを制御することで、ＤＣ−ＤＣコンバータ３５は、主コンバータ１２が出力する直流電力の電圧を降圧して、蓄電装置１６に供給する。
【００５０】
上記構成を有する駆動装置１の動作を図９のタイミングチャートを参照して説明する。
実施の形態１と同様に、鉄道車両の停止時は、図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、始動指令信号Ｓ１はＬレベルであり、運転指令信号Ｓ２は、ブレーキノッチＢ１を示す。以降、始動指令信号Ｓ１がＬレベルからＨレベルになるタイミングを時刻Ｔ１とする。
図９（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ），（Ｉ）に示すように、時刻Ｔ１までは、降圧回路制御部２０は、始動指令信号Ｓ１と運転指令信号Ｓ２に応答して、接触器Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４を全て開放する。始動指令信号Ｓ１が時刻Ｔ１においてＬレベルからＨレベルになったことに応答して、降圧回路制御部２０は、蓄電装置１６を電力源として、フィルタコンデンサ１３を充電するため、接触器Ｑ２，Ｑ３を投入し、接触器Ｑ１，Ｑ４を開放された状態に維持する。接触器Ｑ２，Ｑ３が投入されると、図１０に実線の矢印で示すように、蓄電装置１６から、接触器Ｑ３，Ｑ２および分圧抵抗Ｒ１を通って、フィルタコンデンサ１３に電流が流れる。分圧抵抗Ｒ１を通してフィルタコンデンサ１３に電流を流すことで、突入電流がフィルタコンデンサ１３に流れることが抑制される。
蓄電装置１６からフィルタコンデンサ１３に電流が流れることで、図９（Ｈ）に示すように、蓄電装置１６が有する二次電池の電力量が最大電力量Ｗ２から徐々に減少し、図９（Ｆ）に示すように、フィルタコンデンサ１３の両端電圧は電圧ＥＦＣ０から徐々に上昇する。
【００５１】
降圧回路制御部２０は、電圧検出部２２の出力信号により、フィルタコンデンサ１３の両端電圧をモニタしており、両端電圧ＥＦＣが閾値電圧ＥＦＣ１に到達したことを時刻Ｔ２で検出する。すると、降圧回路制御部２０は、蓄電装置１６を電力源として内燃機関２を始動するため、図９（Ｃ）に示すように、接触器Ｑ１を投入し、接触器Ｑ４を開放された状態に維持する。
【００５２】
一方、コンバータ制御部１８は、実施の形態１と同様に、Ｈレベルの始動指令信号Ｓ１と、ブレーキノッチＢ１を示す運転指令信号Ｓ２と、フィルタコンデンサ１３の両端電圧ＥＦＣが閾値電圧ＥＦＣ１に達したことを示す電圧検出部２２の出力信号とに応答し、主コンバータ１２の複数のスイッチング素子のオン・オフの制御を開始し、主コンバータ１２に、蓄電装置１６から供給される直流電力を交流電力に変換して、発電機１１に供給させる。これにより、図１１に実線の矢印で示すように、蓄電装置１６から、接触器Ｑ３，Ｑ２，Ｑ１を通って、主コンバータ１２に電流が流れる。
コンバータ制御部１８による上述の制御により、主コンバータ１２は、蓄電装置１６から二次端子に供給される直流電力を交流電力に変換して、一次端子から発電機１１に供給する。これにより、発電機１１が電動機として動作し、内燃機関２を回転させることで、図９（Ｇ）に示すように、時刻Ｔ２以降、内燃機関２の回転数が徐々に増大する。
【００５３】
なお、内燃機関２の回転数が基準回転数Ｔｈ１に到達するタイミングを時刻Ｔ３とする。換言すれば、時刻Ｔ３において、内燃機関２は始動し、自立した回転を開始する。
【００５４】
コンバータ制御部１８は、速度センサ４の出力信号から、内燃機関２の回転数が基準回転数Ｔｈ１に達したことを検出すると、主コンバータ１２の複数のスイッチング素子のオン・オフを制御することで、主コンバータ１２に、内燃機関２に駆動される発電機１１が一次端子に供給する交流電力を直流電力に変換して二次端子から出力させる。コンバータ制御部１８は、図９（Ｆ）に示すように、主コンバータ１２が出力する直流電力の電圧を閾値電圧ＥＦＣ１とするように、主コンバータ１２の複数のスイッチング素子の通流率を制御する。
【００５５】
また、降圧回路制御部２０は、速度センサ４の出力信号から、内燃機関２の回転数が基準回転数Ｔｈ１に達したことを検出すると、図９（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ），（Ｉ）に示すように、接触器Ｑ１，Ｑ２を開放し、接触器Ｑ４を投入し、接触器Ｑ３を投入された状態に維持する。これは、後述する時刻Ｔ４以降、主コンバータ１２が二次端子に出力する蓄電装置１６の充電に適した電圧より高い電圧を降圧回路１７で降圧して蓄電装置１６に供給するためである。降圧回路制御部３６が、ＤＣ−ＤＣコンバータ３５のスイッチング素子のオン・オフを制御することで、ＤＣ−ＤＣコンバータ３５の出力電圧で蓄電装置１６が充電される。
【００５６】
その後、マスターコントローラから力行ノッチが入力され、運転指令信号Ｓ２が力行ノッチＮ１を示すとする。なお、このタイミングを時刻Ｔ４とする。時刻Ｔ４以降、内燃機関制御部３は、内燃機関２の回転数を力行ノッチＮ１に対応する回転数に近づけるように、内燃機関２を制御し、図９（Ｇ）に示すように、その回転数を上昇させる。内燃機関２の回転数の上昇に伴い、発電機１１の回転数も上昇し、その出力電圧も上昇する。
また、コンバータ制御部１８は、力行ノッチＮ１を示す運転指令信号Ｓ２に応答して、主コンバータ１２の出力電圧を力行ノッチＮ１に応じた一定電圧に近づけるように、主コンバータ１２の複数のスイッチング素子のオン・オフを制御する動作を開始する。
【００５７】
時刻Ｔ４以降、降圧回路制御部３６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３５の複数のスイッチング素子のオン・オフを制御する。その結果、ＤＣ−ＤＣコンバータ３５は、主コンバータ１２が出力する直流電力の電圧を降圧して、蓄電装置１６に供給する。降圧回路制御部３６は、電圧検出部３７から取得したＤＣ−ＤＣコンバータ３５の出力電圧を、蓄電装置１６の充電に適した目標電圧に近づけるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ３５の複数のスイッチング素子の通流率を制御する。
【００５８】
時刻Ｔ４以降、図９（Ｇ）に示すように、主コンバータ１２の出力電圧、すなわち、フィルタコンデンサ１３の電圧は高くなる。また、降圧回路制御部３６がＤＣ−ＤＣコンバータ３５の複数のスイッチング素子を制御する。その結果、図１２に実線の矢印で示すように、主コンバータ１２から、接触器Ｑ４、ＤＣ−ＤＣコンバータ３５および接触器Ｑ３を通って、蓄電装置１６に電流が流れ、蓄電装置１６が充電される。このため、時刻Ｔ４以降、蓄電装置１６の電力量は電力量Ｗ１から最大電力量Ｗ２まで徐々に増大する。ＤＣ−ＤＣコンバータ３５の処理によって、蓄電装置１６に印加される電圧は、例えば３００Ｖ程度となる。換言すれば、主コンバータ１２の出力する、蓄電装置１６の充電に適した電圧より高い電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ３５で降圧され、蓄電装置１６は、その充電に適した電圧により充電される。
【００５９】
また、インバータ制御部１９は、力行ノッチＮ１および速度センサ２４により検出された電動機１５の回転数から、電動機１５の目標トルクを算出する。また、インバータ制御部１９は、電流検出部２３から取得した、電動機１５の各相を流れる電流の値から、電動機１５の実トルクを算出する。そして、インバータ制御部１９は、実トルクを目標トルクに近づけるように、第１インバータ１４の複数のスイッチング素子のオン・オフを制御する。これにより、時刻Ｔ４以降、運転指令信号Ｓ２に応答して、電動機１５が駆動され、鉄道車両の動力が得られる。したがって、蓄電装置１６を充電しながら、鉄道車両の走行が可能となる。
【００６０】
以上説明したとおり、本実施の形態４に係る駆動制御装置１０によれば、内燃機関２の始動後、電動機１５を駆動することが可能である。
【００６１】
本発明の実施の形態は上述の実施の形態に限られない。上述の実施の形態の内、任意の複数の実施の形態を組み合わせてもよい。一例として、実施の形態３，４に係る駆動制御装置１０は、さらに、第２インバータ３１を備えてもよい。また、駆動制御装置１０は、さらに、昇圧回路または降圧回路を介して、主コンバータの二次端子に接続されるインバータを備えてもよい。
【００６２】
駆動装置１および駆動制御装置１０の回路構成は任意であり、上述の例に限られない。一例として、降圧回路１７は、可変抵抗を備えてもよい。内燃機関２の始動後の可変抵抗の抵抗値を、内燃機関２の始動前の可変抵抗の抵抗値と比べて十分に大きくすることで、主コンバータ１２が出力する直流電力の電圧を降圧して蓄電装置１６に供給することができる。また、降圧回路１７として、任意の降圧回路を設けることができる。一例として、スイッチングレギュレータを設けてもよい。上述の実施の形態における分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値は一例であり、主コンバータ１２の出力電圧および蓄電装置１６の特性に基づいて、適した値に定めることができる。
【００６３】
コンバータ制御部１８による制御は上述の例に限られない。一例として、コンバータ制御部１８は、主コンバータ１２の出力電流をフィードバックして、主コンバータ１２の複数のスイッチング素子を調節してもよい。またインバータ制御部１９による制御は上述の例に限られない。駆動装置１は、速度センサ２４を備えず、インバータ制御部１９は、ＡＴＣ（Automatic Train Control：自動列車制御装置）から電動機１５の回転数を取得してもよい。そして、インバータ制御部１９は、電動機１５の回転速度を推定するセンサレスベクトル制御を行ってもよい。
【００６４】
降圧回路制御部２０による接触器Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３の投入または開放のタイミングは上述の例に限られない。一例として、降圧回路制御部２０は、時刻Ｔ４の後、蓄電装置１６が十分に充電された場合に、接触器Ｑ３を開放してもよい。この場合、充放電電流、蓄電装置１６が有する二次電池の端子電圧、二次電池の温度等を用いて蓄電装置１６の電力量を推定し、電力量の推定値に基づいて、蓄電装置１６が十分に充電されたか否かを判定すればよい。また実施の形態４に係る駆動装置１において、降圧回路制御部２０は、運転指令信号Ｓ２が力行ノッチを示す場合に、接触器Ｑ４を投入してもよい。換言すれば、図９の時刻Ｔ４において、降圧回路制御部２０は接触器Ｑ４を投入してもよい。
【００６５】
電流検出部２１，２３，２４はＵ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれの相電流を検出する場合を説明したが、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のうち少なくとも２相の相電流を検出すればよい。
【００６６】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
【符号の説明】
【００６７】
１  鉄道車両用駆動装置、２  内燃機関、３  内燃機関制御部、４，２４  速度センサ、１０  駆動制御装置、１１  発電機、１２  主コンバータ、１３  フィルタコンデンサ、１４  第１インバータ、１５  電動機、１６  蓄電装置、１７  降圧回路、１８  コンバータ制御部、１９，３２  インバータ制御部、２０，３６  降圧回路制御部、２１，２３，３４  電流検出部、２２，３７  電圧検出部、３１  第２インバータ、３３  負荷装置、３５  ＤＣ−ＤＣコンバータ、Ｄ１  ダイオード、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４  接触器、Ｒ１，Ｒ２  分圧抵抗。
【図１】
2019244343.tif 000003
【図２】
2019244343.tif 000004
【図３】
2019244343.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019244343.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年7月20日(2020.7.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の駆動制御装置は、内燃機関を動力源として、鉄道車両を駆動する鉄道車両用駆動装置を制御する駆動制御装置であって、主コンバータ、第１インバータ、降圧回路、およびコンバータ制御部を備える。主コンバータは、内燃機関に駆動されることで交流電力を発電して出力する発電機から一次端子に供給される交流電力を直流電力に変換して二次端子から出力し、または、二次端子に供給される直流電力を交流電力に変換して発電機に供給する。第１インバータは、主コンバータが二次端子から出力する直流電力を交流電力に変換して電動機に出力する。降圧回路は、主コンバータが二次端子から出力する直流電力の電圧を降圧して、蓄電装置に供給する。コンバータ制御部は、主コンバータの電力変換を制御する。コンバータ制御部が内燃機関の始動を指示する始動指令を取得した場合、主コンバータは、蓄電装置から供給される直流電力を交流電力に変換して、発電機に供給する。内燃機関の始動後に、主コンバータは、発電機が出力する交流電力を直流電力に変換して、第１インバータおよび降圧回路に供給する。内燃機関の始動後に、降圧回路が主コンバータから供給される直流電力の電圧を降圧して蓄電装置に供給することで、蓄電装置が充電されている間に、第１インバータが主コンバータから供給される直流電力を交流電力に変換して電動機に供給することで、電動機は駆動される。
【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】
内燃機関を動力源として、鉄道車両を駆動する鉄道車両用駆動装置を制御する駆動制御装置であって、
前記内燃機関に駆動されることで交流電力を発電して出力する発電機から一次端子に供給される交流電力を直流電力に変換して二次端子から出力し、または、前記二次端子に供給される直流電力を交流電力に変換して前記発電機に供給する主コンバータと、
前記主コンバータが前記二次端子から出力する直流電力を交流電力に変換して電動機に出力する第１インバータと、
前記主コンバータが前記二次端子から出力する直流電力の電圧を降圧して、蓄電装置に供給する降圧回路と、
前記主コンバータの電力変換を制御するコンバータ制御部と、
を備え、
前記コンバータ制御部が前記内燃機関の始動を指示する始動指令を取得した場合、前記主コンバータは、前記蓄電装置から供給される直流電力を交流電力に変換して、前記発電機に供給し、
前記内燃機関の始動後に、前記主コンバータは、前記発電機が出力する交流電力を直流電力に変換して、前記第１インバータおよび前記降圧回路に供給し、
前記内燃機関の始動後に、前記降圧回路が前記主コンバータから供給される直流電力の電圧を降圧して前記蓄電装置に供給することで、前記蓄電装置が充電されている間に、前記第１インバータが前記主コンバータから供給される直流電力を交流電力に変換して前記電動機に供給することで、前記電動機は駆動される、
駆動制御装置。
【請求項２】
内燃機関を動力源として、鉄道車両を駆動する鉄道車両用駆動装置を制御する駆動制御装置であって、
前記内燃機関に駆動されることで交流電力を発電して出力する発電機から一次端子に供給される交流電力を直流電力に変換して二次端子から出力し、または、前記二次端子に供給される直流電力を交流電力に変換して前記発電機に供給する主コンバータと、
前記主コンバータが前記二次端子から出力する直流電力を交流電力に変換して電動機に出力する第１インバータと、
前記主コンバータが前記二次端子から出力する直流電力の電圧を降圧して、蓄電装置に供給する降圧回路と、
前記主コンバータの電力変換を制御するコンバータ制御部と、
を備え、
前記コンバータ制御部が前記内燃機関の始動を指示する始動指令を取得した場合、前記主コンバータは、前記蓄電装置から供給される直流電力を交流電力に変換して、前記発電機に供給し、
前記内燃機関の始動後に、前記主コンバータは、前記発電機が出力する交流電力を直流電力に変換して、前記第１インバータおよび前記降圧回路に供給し、
前記降圧回路は、
前記蓄電装置と前記主コンバータとに接続される接触器と、
前記接触器に並列に接続される分圧抵抗と、を有し、
前記接触器を投入または開放する降圧回路制御部をさらに備え、
前記降圧回路制御部は、前記始動指令を取得した場合、前記接触器を投入し、
前記内燃機関の始動後に、前記降圧回路制御部は、前記接触器を開放する、
駆動制御装置。
【請求項３】
内燃機関を動力源として、鉄道車両を駆動する鉄道車両用駆動装置を制御する駆動制御装置であって、
前記内燃機関に駆動されることで交流電力を発電して出力する発電機から一次端子に供給される交流電力を直流電力に変換して二次端子から出力し、または、前記二次端子に供給される直流電力を交流電力に変換して前記発電機に供給する主コンバータと、
前記主コンバータが前記二次端子から出力する直流電力を交流電力に変換して電動機に出力する第１インバータと、
前記主コンバータが前記二次端子から出力する直流電力の電圧を降圧して、蓄電装置に供給する降圧回路と、
前記主コンバータの電力変換を制御するコンバータ制御部と、
を備え、
前記コンバータ制御部が前記内燃機関の始動を指示する始動指令を取得した場合、前記主コンバータは、前記蓄電装置から供給される直流電力を交流電力に変換して、前記発電機に供給し、
前記内燃機関の始動後に、前記主コンバータは、前記発電機が出力する交流電力を直流電力に変換して、前記第１インバータおよび前記降圧回路に供給し、
前記降圧回路は、
アノードが前記蓄電装置に接続され、カソードが前記主コンバータの前記二次端子に接続されるダイオードと、
前記ダイオードに並列に接続される分圧抵抗と、を有する、
駆動制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関の始動後に、前記降圧回路が前記主コンバータから供給される直流電力の電圧を降圧して前記蓄電装置に供給することで、前記蓄電装置が充電されている間に、前記第１インバータが前記主コンバータから供給される直流電力を交流電力に変換して前記電動機に供給することで、前記電動機は駆動される、
請求項２または３に記載の駆動制御装置。
【請求項５】
前記降圧回路は、
前記主コンバータが前記二次端子から出力する直流電力を降圧して、前記蓄電装置に供給するＤＣ−ＤＣコンバータを有し、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータの電力変換を制御する降圧回路制御部をさらに備え、
前記内燃機関の始動後に、前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記主コンバータが出力する直流電力を降圧して、前記蓄電装置に供給する、
請求項１に記載の駆動制御装置。
【請求項６】
前記主コンバータから交流電力の供給を受けた前記発電機が回転することで、前記内燃機関が始動した後に、
前記コンバータ制御部は、前記主コンバータが出力する直流電力の電圧を、前記電動機を駆動するための電圧まで上昇させる、
請求項１から５のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
【請求項７】
前記主コンバータの前記二次端子に接続される第２インバータをさらに備え、
前記内燃機関の始動後に、前記主コンバータは、前記発電機が出力する交流電力を直流電力に変換して、前記第１インバータ、前記第２インバータ、および前記降圧回路に供給する、
請求項１から６のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の駆動制御装置と、
内燃機関と、
前記内燃機関に駆動されることで交流電力を発電して出力し、または、交流電力の供給を受けて回転することで、前記内燃機関を回転させる発電機と、
前記駆動制御装置が有する前記主コンバータの前記二次端子に前記降圧回路を介して接続される蓄電装置と、
を備える鉄道車両用駆動装置。
【国際調査報告】
2019244343.tif 000015
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