(57)【要約】  ハイブリッド駆動システムは、直流電力を供給する第１、第２の電力供給装置（１１，２１）と、第１、第２の電力供給装置それぞれに接続され、直流電力を蓄積または放出する第１、第２の蓄電装置（１３，２３）と、第１の電力供給装置および前記第１の蓄電装置から直流電力の供給を受けて第１の負荷を駆動する第１の負荷装置１２と、第２の電力供給装置および第２の蓄電装置から直流電力の供給を受けて第２の負荷を駆動する第２の負荷装置２２と、を備えると共に、第１の蓄電装置の出力側にアノード側端子を接続した第１のダイオード３１ａと、第２の蓄電装置の出力側にアノード側端子を接続した第２のダイオード３１ｂと、第１、第２のダイオードのカソード側端子を接続し、その接続端子を入力端子として接続した補助電源装置と、を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を供給する第１、第２の電力供給装置と、前記第１、第２の電力供給装置のそれぞれに接続され、直流電力を蓄積または放出する第１、第２の蓄電装置と、前記第１の電力供給装置および前記第１の蓄電装置から直流電力の供給を受けて第１の負荷を駆動する第１の負荷装置と、前記第２の電力供給装置および前記第２の蓄電装置から直流電力の供給を受けて第２の負荷を駆動する第２の負荷装置と、を備えたハイブリッド駆動システムであって、
前記第１の蓄電装置の出力側にアノード側端子を接続した第１のダイオードと、
前記第２の蓄電装置の出力側にアノード側端子を接続した第２のダイオードと、
前記第１、第２のダイオードのカソード側端子を接続し、その接続端子を入力端子として接続した補助電源装置と、
を備えたことを特徴とするハイブリッド駆動システム。
【請求項２】
前記補助電源装置は車両の推進駆動以外の電力を出力する装置であることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項３】
前記補助電源装置への入力電流を検出する電流計測器を備え、前記電流計測器で得られた電流値に基づいて同一量の第１、第２の電力供給補足量を算出し、これら第１、第２の電力供給補足量がそれぞれ前記第１、第２の蓄電装置に対する指令値として与えられることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項４】
前記補助電源装置への入力電流を検出する電流計測器と、
この補助電源装置への入力電圧を検出する電圧検出器と、
を備え、
前記電流計測器で得られた電流値と前記電圧検出器で得られた電圧値との積に基づいて同一量の第１、第２の電力供給補足量を算出し、これら第１、第２の電力供給補足量がそれぞれ前記第１、第２の蓄電装置に対する指令値として与えられることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項５】
前記第１の電力供給装置および前記第１の負荷装置は第１の制御部にて個別に制御され、前記第２の電力供給装置および前記第２の負荷装置は第２の制御部にて個別に制御される構成であり、
前記第１、第２の制御部のそれぞれは、
前記補助電源装置への入力電流を検出する電流計測器で得られた電流値に基づいて算出した電力供給補足量を用いて出力電流指令値を生成する出力電流指令値生成部と、
前記電流計測器で得られた電流値が前記出力電流指令値に追従するような出力電圧指令値を生成してそれぞれの電力供給装置に出力する出力電流制御器と、
を備え、
前記第１の制御部にて算出される電力供給補足量と、前記第２の制御部にて算出される電力供給補足量とが同一量であることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項６】
前記第１の電力供給装置および前記第１の負荷装置は第１の制御部にて個別に制御され、前記第２の電力供給装置および前記第２の負荷装置は第２の制御部にて個別に制御される構成であり、
前記第１、第２の制御部のそれぞれは、
前記補助電源装置への入力電流を検出する電流計測器で得られた電流値と、前記補助電源装置への入力電圧を検出する電圧検出器で得られた電圧値との積に基づいて算出した電力供給補足量を用いて出力電流指令値を生成する出力電流指令値生成部と、
前記電流計測器で得られた電流値が前記出力電流指令値に追従するような出力電圧指令値を生成してそれぞれの電力供給装置に出力する出力電流制御器と、
を備え、
前記第１の制御部にて算出される電力供給補足量と、前記第２の制御部にて算出される電力供給補足量とが同一量であることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項７】
前記電流計測器は、計測値を前記第１の制御部に入力する第１の電流計測器と、計測値を前記第２の制御部に入力する第２の電流計測器とから成ることを特徴とする請求項５または６に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項８】
前記電流計測器は、計測値を前記第１、第２の制御部の双方に入力する第１の電流計測器と、計測値を前記第１、第２の制御部の双方に入力する第２の電流計測器とから成り、
前記第１、第２の制御部の出力電流指令値生成部は、それぞれの計測値の平均値を用いて出力電流指令値を生成することを特徴とする請求項５または６に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項９】
前記第１、第２の制御部のそれぞれは、前記第１の電流計測器の計測値と、前記第２の電流計測器の計測値との差異が閾値を超えた場合には、何れかの電流計測器が故障したと判定し、健全な電流計測器の計測値を用いて前記出力電流指令値を生成することを特徴とする請求項８に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項１０】
前記第１、第２の電力供給装置の双方が健全に動作を継続している場合、前記電流計測器の計測値の１／２に相当する成分を前記電力供給補足量として算出することを特徴とする請求項５または６に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項１１】
前記第１、第２の電力供給装置の何れか１つが運用を停止した場合、健全動作を継続しているもう一方の電力供給装置に対し、健全時の２倍の電力供給補足量に基づいて算出された出力電圧指令値が付与されることを特徴とする請求項５または６に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項１２】
前記第１、第２の蓄電装置の内部温度をそれぞれ計測する第１、第２の温度検出センサを備え、
前記第１の蓄電装置の内部温度と、前記第２の蓄電装置の内部温度との温度差が閾値を超えた場合には、低温側の蓄電装置の電圧もしくは充電量を、高温側の蓄電装置の電圧もしくは充電量よりも大きくなるように、前記高温側の蓄電装置に接続された電力供給装置を制御することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項１３】
前記第１、第２の電力供給装置は、直流架線から供給された直流電力の電圧値を、前記蓄電装置に適した直流電圧に変換する直流−直流変換器であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項１４】
前記第１、第２の電力供給装置は、交流架線から供給された交流電力を、前記蓄電装置に適した直流電圧の直流電力に変換する交流−直流変換器であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項１５】
前記第１、第２の電力供給装置は、内燃機関により駆動される発電機と、前記発電機から供給された交流電力を、前記蓄電装置に適した直流電圧の直流電力に変換する交流−直流変換器であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項１６】
前記第１、第２の電力供給装置は、燃料電池と、この燃料電池から供給された直流電力を、前記蓄電装置に適した直流電圧の直流電力に変換する直流−直流変換器であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項１７】
直流電力を供給する電力供給装置と、前記電力供給装置に接続され直流電力を蓄積または放出する蓄電装置と、前記電力供給装置と前記蓄電装置から直流電力の供給を受けて負荷を駆動する負荷装置と、をそれぞれ備えた駆動システムを複数個備えると共に、
カソード側端子同士が共通接続され、それぞれのアノード側端子は複数の前記蓄電装置の出力端に電気的に接続されるダイオードを複数個備え、
前記共通接続されたカソード側端子を通じて、複数の前記蓄電装置の出力が供給される補助電源装置を備えて成ることを特徴とするハイブリッド駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば下記特許文献１に示される鉄道車両用誘導電動機の駆動システムでは、直流電力を発生する電源装置と、電源装置の出力と並列に接続されて直流電力を供給・蓄積する電力蓄積装置（蓄電装置）とよりなる電力供給源を複数組有し、これら複数組の電力供給源を直流出力部にて個々に電力の供給を受けるインバータ装置と開閉制御可能なスイッチを介して接続し、このスイッチによって電気的に開放状態にある電力供給源を接続相手側の電力供給源に接続するときにおいて、開放状態の電力供給源の直流出力電圧と接続相手側の電力供給源の直流出力電圧とを監視し、両直流出力電圧の電圧差が所定の差電圧以下であるときに開放状態の電力供給源を接続することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４１６６６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のような鉄道車両用の駆動システムにおいては、蓄電装置の電力が車両の推進駆動以外のサービス用電力としても用いられることが通常である。この場合、複数組（複数群）の蓄電装置の電力が共通的に印加されて消費されることになるが、複数群の蓄電装置の電力を可能な限り均等化して使用することが望まれる。【０００５】
ところが、各群の蓄電装置間に例えば温度差があると、内部抵抗がより小さい高温側の蓄電装置の使用率が高まるため、使用率が高温側に偏ると共に、高温側の蓄電装置の温度がより上昇するという問題がある。すなわち、従来のハイブリッド駆動システムでは、蓄電装置間の使用率の偏りに起因して、蓄電装置間の寿命を均一化できないという課題が認められる。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、蓄電装置間の寿命の均一化を図ることができるハイブリッド駆動システムを提供す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、直流電力を供給する第１、第２の電力供給装置と、前記第１、第２の電力供給装置それぞれに接続され、直流電力を蓄積または放出する第１、第２の蓄電装置と、前記第１の電力供給装置および前記第１の蓄電装置から直流電力の供給を受けて第１の負荷を駆動する第１の負荷装置と、前記第２の電力供給装置および前記第２の蓄電装置から直流電力の供給を受けて第２の負荷を駆動する第２の負荷装置と、を備えたハイブリッド駆動システムであって、前記第１の蓄電装置の出力側にアノード側端子を接続した第１のダイオードと、前記第２の蓄電装置の出力側にアノード側端子を接続した第２のダイオードと、前記第１、第２のダイオードのカソード側端子を接続し、その接続端子を入力端子として接続した補助電源装置と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、蓄電装置間の寿命の均一化を図る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駆動システムの一構成例を示す図である。
【図２】図２は、第１の電力供給装置の一構成例を示す図である。
【図３】図３は、第１の負荷装置の一構成例を示す図である。
【図４】図４は、蓄電装置間の電圧等均一化を実現する第１の制御部の一構成例を示す図である。
【図５】図５は、第１、第２の制御部専用に電流計測器を用いる場合の一構成例を示す図である。
【図６】図６は、２つの電流計測器の各出力を第１、第２の制御部のそれぞれに共に入力する場合の一構成例を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態２に係るハイブリッド駆動システムの一構成例として図４とは異なる第１の制御部の構成を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態３に係るハイブリッド駆動システムの一構成例として第１、第２の蓄電装置のそれぞれに電池セルの代表温度を計測する温度検出センサを設ける構成を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態４に係るハイブリッド駆動システムの一構成例を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態５に係るハイブリッド駆動システムの一構成例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態６に係るハイブリッド駆動システムの一構成例を示す図である。
【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駆動システムについて説明する。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、実施の形態１に係るハイブリッド駆動システムの一構成例を示す図である。実施の形態１に係るハイブリッド駆動システムは、図１に示すように、第１群の駆動システム１（以下適宜「駆動システム１」と略す）、第２群の駆動システム２（以下適宜「駆動システム２」と略す）および、駆動システム１，２からの電力供給を受けて動作する補助電源装置３を有して構成される。駆動システム１，２は、例えば鉄道車両を推進駆動するためのシステムであり、補助電源装置３は、例えば鉄道車両の推進駆動以外のサービス用電力を負荷に供給するための装置である。
【００１２】
第１群の駆動システム１は、第１の電力供給装置１１、第１の負荷装置１２、第１の蓄電装置１３および、第１の制御部２００ａを備え、第２群の駆動システム２は、第２の電力供給装置２１、第２の負荷装置２２、第２の蓄電装置２３および、第２の制御部２００ｂを備え、補助電源装置３は、電力変換装置３０および第３の制御部２５０を備えて構成される。
【００１３】
第１の負荷装置１２と第１の蓄電装置１３との間には、第１の蓄電装置用として、遮断器１６、第１の接触器である接触器１７ａ、第２の接触器である接触器１７ｂ、この接触器１７ｂに並列接続される充電抵抗器１７ｃおよび、第１の蓄電装置１３に対する過電流保護要素としてのヒューズ１５が設けられている。
【００１４】
第２の負荷装置２２と第２の蓄電装置２３との間も同様であり、第２の蓄電装置用として、遮断器２６、第１の接触器である接触器２７ａ、第２の接触器である接触器２７ｂ、この接触器２７ｂに並列接続される充電抵抗器２７ｃおよび、第２の蓄電装置２３に対する過電流保護要素としてのヒューズ２５が設けられている。
【００１５】
補助電源装置３に対しては、駆動システム１，２の双方から電力が供給されるように構成される。具体的には、第１の電力供給装置１１または第１の蓄電装置１３からの電力が電力変換装置３０に供給されるように、駆動システム１の遮断器１６と接触器１７ａとの接続端から引き出した電力線３４ａをヒューズ３２ａおよび、第１の一方向性素子であるダイオード３１ａを介して電力変換装置３０に接続すると共に、第２の電力供給装置２１または第２の蓄電装置２３からの電力が電力変換装置３０に供給されるように、駆動システム２の遮断器２６と接触器２７ａとの接続端から引き出した電力線３４ｂをヒューズ３２ｂおよび、第２の一方向性素子であるダイオード３１ｂを介して電力変換装置３０に接続している。図示のように、ダイオード３１ａのカソード側端子とダイオード３１ｂのカソード側端子とは突き合わされて接続されているので駆動システム１からの電力が駆動システム２側に逆流するのを阻止することができると共に、駆動システム２からの電力が駆動システム１側に逆流することも阻止することができる。
【００１６】
なお、補助電源装置３の入力側には、補助電源装置３の入力電流を検出するための電流計測器３３が設けられる。電流計測器３３で得られた電流値（電流計測値）は、第１、第２の制御部（２００ａ，２００ｂ）の双方に電流値Ｉ３３ａ，Ｉ３３ｂとして入力される。
【００１７】
つぎに、第１、第２の電力供給装置（１１，２１）および第１、第２の負荷装置（１２，２２）の構成について説明する。なお、説明の簡略化のため、２つのハイブリッドシステムのうちの一方、すなわち第１群のハイブリッドシステムを構成する第１の電力供給装置１１および第１の負荷装置１２について説明する。
【００１８】
図２は、第１の電力供給装置１１の一構成例を示す図である。第１の電力供給装置１１は、直流架線５１からパンタグラフ５２を介して供給された直流電力の電圧値を、出力側に接続される第１の負荷装置１２および第１の蓄電装置１３に適した直流電圧に変換する直流−直流変換器として動作する。なお、図２では、入力された直流電力の電圧をより低い電圧に変換する降圧ＤＣＤＣコンバータを一例として示しているが、この構成に限定されるものではない。
【００１９】
図２に示すように、第１の電力供給装置１１の入力側には、電力の授受を自在に行うための各種構成部、具体的には、架線遮断器５３、第１の電力供給装置用の第１の接触器である接触器５４ａ、第１の電力供給装置用の第２の接触器である接触器５４ｂおよび、この接触器５４ｂに並列接続される第１の電力供給装置用の充電抵抗器５４ｃが設けられると共に、その後段部には、異常故障時の突入電流を抑制するフィルタリアクトル１１１、入力電流（Ｉｉ）を計測する入力電流計測部１１２、直流電力を蓄積するフィルタコンデンサ１１３、入力電圧（Ｖｉ）を計測する入力電圧計測部１１４、スイッチング動作を行う電力供給装置主回路部１１５、電力変換制御のための出力リアクトル１１６、出力電流（Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ）を計測する出力電流計測部１１７（１１７ａ，１１７ｂ，１１７ｃ）および、出力電圧（Ｖｏ）を計測する出力電圧計測部１１８が設けられている。入力電流計測部１１２および出力電流計測部１１７が計測した電流情報Ｉ１１（Ｉｉ、Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ）、ならびに、入力電圧計測部１１４および出力電圧計測部１１８が計測した電圧情報Ｖ１１（Ｖｉ、Ｖｏ）は、第１の制御部２００ａに入力される。なお、図示は省略するが、第２の電力供給装置２１においても同様な計測が行われ、計測した電流情報Ｉ２１（Ｉｉ，Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ）および電圧情報Ｖ２１（Ｖｉ、Ｖｏ）は、第２の制御部２００ｂに入力される。
【００２０】
第１の制御部２００ａは、上述した電流情報Ｉ１１（Ｉｉ，Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ）、電圧情報Ｖ１１（Ｖｉ、Ｖｏ）などに基づいて演算処理を行い、電力供給装置主回路部１１５に具備される半導体スイッチ（Ｓａ１，Ｓｂ１，Ｓｃ１，Ｓａ２，Ｓｂ２，Ｓｃ２）をＯＮ，ＯＦＦ制御するためのＰＷＭ制御信号（ＰＷＭ１１）を生成して、第１の電力供給装置１１を制御する。この制御により、第１の電力供給装置１１は、ＤＣＤＣコンバータとして機能する。第２の制御部２００ｂにおいても同様な制御が行われ、電流情報Ｉ２１（Ｉｉ，Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ）および電圧情報Ｖ２１（Ｖｉ、Ｖｏ）などに基づいた演算処理が実行され、電力供給装置主回路部に具備される半導体スイッチをＯＮ，ＯＦＦ制御するためのＰＷＭ制御信号（ＰＷＭ２１）が生成して、第２の電力供給装置２１を制御する。また、第３の制御部２５０も同様であり、図示を省略した主回路における電流情報Ｉ３０および電圧情報Ｖ３０、などに基づいた演算処理が実行され、この主回路に具備される図示を省略した半導体スイッチをＯＮ，ＯＦＦ制御するためのＰＷＭ制御信号（ＰＷＭ３０）を生成して、電力変換装置３０を制御する。
【００２１】
なお、図２では、電力供給装置主回路部１１５、出力リアクトル１１６として、三相多重の形態について記載している。これは、三相で構成すれば、電力供給装置主回路部１１５の各相のスイッチングタイミングを適切にずらすことができるからである。すなわち、三相での構成は、各相の電流リップルの発生タイミングをずらすことにより、第１の電力供給装置１１の出力である三相合成出力の電流リップルの振幅を下げ、出力電流の高調波を下げるための構成である。なお、三相以外の形態として、例えば単相で構成してもよく、ＤＣＤＣコンバータとしての機能を失うものではない。
【００２２】
つぎに、第１の負荷装置１２の構成について説明する。図３は、第１の負荷装置１２の一構成例を示す図であり、入力された直流電力の電圧を交流電力の電圧に変換して車両を推進するための駆動力を得る構成例である。
【００２３】
図３に示すように、第１の負荷装置１２には、入力電流（Ｉｓ）を計測する負荷入力電流計測部１２１、直流入力電圧の脈動を抑制するフィルタコンデンサ１２２、入力負荷電圧を計測する負荷入力電圧計測部１２３、直流電圧を交流電圧に変換するいわゆるインバータ動作のための半導体スイッチ回路である負荷装置主回路部１２４、この負荷装置主回路部１２４の出力電流を計測する負荷出力電流計測部１２５（１２５ａ，１２５ｂ）および、負荷装置主回路部１２４から供給される交流電力により駆動力を得る交流電動機１２６ａ，１２６ｂを備えて構成される。負荷入力電流計測部１２１および負荷出力電流計測部１２５が計測した電流情報Ｉ１２（Ｉｓ、Ｉｕ，Ｉｖ）および、負荷入力電圧計測部１２３が計測した電圧情報Ｖ１２は、第１の制御部２００ａに入力される。なお、図示は省略するが、第２の負荷装置２２においても同様な計測が行われ、計測した電流情報Ｉ２２（Ｉｓ，Ｉｕ，Ｉｖ）および電圧情報Ｖ２２は、第２の制御部２００ｂに入力される。
【００２４】
第１の制御部２００ａは、上述した電流情報Ｉ１２（Ｉｓ，Ｉｕ，Ｉｖ）、電圧情報Ｖ１２などに基づいて演算処理を行い、負荷装置主回路部１２４に具備される半導体スイッチ（Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚ）をＯＮ，ＯＦＦ制御するためのＰＷＭ制御信号（ＰＷＭ１２）を生成する処理を行う。この制御により、負荷装置主回路部１２４は、いわゆるインバータとして機能する。
【００２５】
つぎに、遮断器、接触器などの開閉機器類の機能、動作等について、駆動システム１を用いて説明する。なお、駆動システム２の動作は駆動システム１と同様であるため、説明は省略する。
【００２６】
接触器５４ａ（図２参照）は、電力供給装置１１を運転するときには閉じられ、運転しないとき、何らかの異常が電力供給装置１１に発生して即座に運転を停止させる場合などにおいては開かれる。つまり、接触器５４ａは、電力供給装置１１と直流架線５１との間を開閉制御するための接触器である。
【００２７】
電力供給装置１１の運転開始に当たっては、電力供給装置１１内のフィルタコンデンサ１１３（図２参照）を速やかに、かつ入力側に過電流を発生させないように充電させる必要がある。そのため、充電抵抗器５４ｃを備えておき、適度な充電電流値を保った上で充電し、充電が完了すると接触器５４ｂを閉じ、充電抵抗器５４ｃの両端を短絡する。一方、その後の通常運転中は、接触器５４ｂは閉じたままとし、充電抵抗器５４ｃで電力を消費させないようにする。
【００２８】
ヒューズ１５（図１参照）は、遮断器１６、負荷装置主回路部１２４などに異常が発生し、過電流が持続的に流れることを防ぐために設けている。遮断器１６は、単体としては架線遮断器５３と同様の高速遮断器であるが、主として第１の蓄電装置１３に起因した過電流を遮断するために設けている。接触器１７ａ、接触器１７ｂおよび充電抵抗器１７ｃは、それぞれ単体としては、接触器５４ａ、接触器５４ｂおよび充電抵抗器５４ｃと同様の機能であるが、接触器１７ａは第１の蓄電装置１３と第１の負荷装置１２との間を接続あるいは開放するための接触器である。充電抵抗器１７ｃは、第１の負荷装置１２の入力に設けられているフィルタコンデンサ１２２（図３参照）を充電するために、適切な充電電流に限流するための充電抵抗である。接触器１７ｂは、フィルタコンデンサ１２２の充電完了後には充電抵抗器１７ｃを短絡し、第１の負荷装置１２の駆動時には入力損失を発生させないようにするための接触器である。これら負荷装置用の遮断器、接触器等により、第１の蓄電装置１３を第１の負荷装置１２あるいは第１の電力供給装置１１に安全に接続する一方で、第１の蓄電装置１３の非使用時、異常発生時等においては、速やかに第１の蓄電装置１３の開放が可能となる。
【００２９】
なお、第１の制御部２００ａは、負荷装置主回路部１２４に制御信号を出力して交流電動機１２６ａ，１２６ｂに対する駆動制御を行う際、電力供給装置主回路部１１５を制御し、交流電動機１２６ａ，１２６ｂに対する駆動制御に見合った第１の電力供給装置１１に対する電力変換制御を行うと共に、第１の蓄電装置１３に対する充放電制御を行う。
【００３０】
また、第１の制御部２００ａは、第１の電力供給装置１１、第１の負荷装置１２等に異常が発生した場合には、各装置を保護するため、接触器（５４ａ，５４ｂ，１７ａ，１７ｂ）、遮断器（１６）を開放する制御を行い、各装置の起動時には投入の制御を行う。なお、煩雑さを避けるため、図１では、遮断器（１６）および接触器（５４ａ，５４ｂ，１７ａ，１７ｂ）に対する制御信号の入力図示を省略している。
【００３１】
なお、図１において、第１、第２の制御部（２００ａ，２００ｂ）間で相互に出力される信号ＰＦ１，ＰＦ２は、第１群もしくは第２群の故障、すなわちシステム間の故障を認識するための信号であり、これ以後、「故障認識信号」と呼称する。
【００３２】
以上の構成、制御機能等により、第１、第２の負荷装置（１２，２２）に対し、第１、第２の電力供給装置（１１，２１）および第１、第２の蓄電装置（１３，２３）の双方から電力を供給するハイブリッド駆動が可能となる。
【００３３】
つぎに、第１群および第２群の駆動システム（１，２）の双方から、補助電源装置３に所要の電力を供給するための制御動作について説明する。
【００３４】
例えばインバータおよびモータの組合せとして構成される第１、第２の負荷装置（１２，２２）に対しては同一の出力指令が与えられ、第１、第２の蓄電装置（１３，２３）は同一容量の蓄電池で構成される。そのため、基本的には、第１、第２の蓄電装置（１３，２３）における充電量（ＳＯＣ）や電圧は同様に推移する。一方、第１、第２の蓄電装置（１３，２３）間に温度状況や経年変化によるバラツキがあると、第１、第２の蓄電装置（１３，２３）間には充電量や充電電圧に差異が現れる。このような差異がある場合、各蓄電装置の電圧が上限あるいは下限に差し掛かると、各負荷装置を停止あるいは出力抑制する必要が発生し、駆動システム間での負荷装置の動作が揃わない、各蓄電装置の使用率が均一化できないなどといった状況に陥る。
【００３５】
そこで、実施の形態１に係るハイブリッド駆動システムでは、駆動システム１，２と共に車両編成中に設けられる補助電源装置３に対し、上述したように、第１、第２の蓄電装置（１３，２３）からの電力を、出力端（カソード側端子）を突き合わせたダイオード３１ａ，３１ｂを介して、補助電源装置３に電源供給する形態としている。この形態により、第１、第２の蓄電装置（１３，２３）においては、電位、充電量が大きい側の蓄電装置から補助電源装置３に電力が供給されることとなり、第１、第２の蓄電装置（１３，２３）間における充電量あるいは電圧の均一化（以下「電圧等均一化」と総称）が図れるという効果が得られる。
【００３６】
なお、蓄電装置間の電圧等均一化については、ダイオードを突き合わせた接続構成のみならず、第１、第２の電力供給装置（１１，２１）に対する制御手法によっても実現可能である。以下、この制御手法について、図１および図４の図面を参照して説明する。
【００３７】
図４は、蓄電装置間の電圧等均一化を実現する第１の制御部２００ａの一構成例を示す図である。第２の制御部２００ｂについても同様に構成される。第１の制御部２００ａには、加算器２１２および電力供給補足量演算部２１４を有する出力電流指令値生成部２１０と、減算器２２２および制御器２２４を有する出力電流制御器２２０と、が設けられている。
【００３８】
電力供給補足量演算部２１４は、例えば電流計測値Ｉ３３ａの１／２（もしくは１／２に相当する成分）を電力供給補足量として加算器２１２に出力する。加算器２１２では、電力供給補足量が出力電流指令値Ｉｒｅｆ１（符号を用いないときは「第１の出力電流指令値」と記す）にて加算され、その加算値が出力電流指令値Ｉｒｅｆ２（符号を用いないときは「第２の出力電流指令値」と記す）として出力電流制御器２２０に入力される。
【００３９】
出力電流制御器２２０では、減算器２２２にて出力電流指令値Ｉｒｅｆ２と電流計測値Ｉ３３ａとが引き算され、その差分値が例えばＰＩ制御器である制御器２２４に入力され、出力電圧指令値が生成される。この出力電圧指令値によりＰＷＭ制御信号ＰＷＭ１１が生成される。
【００４０】
上述の制御により、第１群の駆動システム１において生成される電力から第１の負荷装置１２が必要とする電力を差し引いた電力（第１の余剰電力）と、第２群の駆動システム２において生成される電力から第２の負荷装置２２が必要とする電力を差し引いた電力（第２の余剰電力）とが均等に配分される。つまり、補助電源装置３が消費する電力量の配分（補足）が第１、第２の電力供給装置（１１，２１）間で均等に行われるため、第１、第２の蓄電装置（１３，２３）間の電圧等均一化を実現することが可能となる。
【００４１】
なお、何れかの駆動システムに異常が発生し、当該システムの保護のために動作を停止させた場合には、残った健全側の駆動システムのみで、補助電源装置３の必要電力を負担する必要がある。この場合には、上述した故障認識信号ＰＦ１，ＰＦ２を使用した制御を行う。具体的には、第１、第２の制御部（２００ａ，２００ｂ）は故障認識信号ＰＦ１，ＰＦ２を授受しておき、故障認識信号ＰＦ１，ＰＦ２にて他群のシステムの故障や停止を認識した場合には、上記のように電流計測値Ｉ３３ａの１／２（もしくは１／２に相当する成分）を電力供給補足量とはせずに、電流計測値Ｉ３３ａそのもの（もしくは相当成分）、すなわち健全時の２倍の成分を電力供給補足量として加算器２１２に出力すればよい。
【００４２】
また、図１では、補助電源装置３の入力電流を計測するための電流計測器として、第１、第２の制御部（２００ａ，２００ｂ）の双方に共通な電流計測器３３を用いる構成としたが、図５に示すように、第１、第２の制御部（２００ａ，２００ｂ）専用にそれぞれの電流計測器３３ａ，３３ｂを設け、それぞれの計測値を第１、第２の制御部（２００ａ，２００ｂ）のそれぞれに出力するようにしてもよい。この構成により、第１、第２の制御部（２００ａ，２００ｂ）を含む第１群、第２群の駆動システム（１，２）の主要なハードウェアを並列化することができ、システムの冗長性を確保できるという効果を得る。
【００４３】
また、図５のように、専用の電流計測器３３ａ，３３ｂを備えた上で、図６に示すように、電流計測器３３ａ，３３ｂの各出力を第１、第２の制御部（２００ａ，２００ｂ）の双方に入力するようにすれば、何れか一方の電流計測器の故障に対しても運転を継続することができ、さらなる冗長性の確保が可能となる。
【００４４】
例えば、第１、第２の制御部（２００ａ，２００ｂ）のそれぞれにおいて、電流計測器３３ａ，３３ｂの計測電流値を常時比較し、その電流値の差異の絶対値が予め設定された閾値以内である場合には、電流計測器３３ａ，３３ｂの双方共に正常であると判定する。このとき、各制御部においては、何れか一方（例えば、電流計測器３３ａ）の１／２（もしくは１／２に相当する成分）、または、双方の計測値の平均値を使用すればよい。
【００４５】
また、計測電流値の差異の絶対値が予め設定されたしきい値を超えた場合には、何れかの電流計測器が故障したと判定し、例えば補助電源装置３の通常の入力電流の範囲外となっている側の電流計測器による電流計測値は破棄し、健全な電流計測器の出力信号の１／２を、各制御部において共通的に使用すればよい。
【００４６】
以上説明したように、実施の形態１のハイブリッド駆動システムによれば、直流電力を供給する第１、第２の電力供給装置、第１、第２の電力供給装置のそれぞれに接続され、直流電力を蓄積または放出する第１、第２の蓄電装置、第１の電力供給装置および第１の蓄電装置から直流電力の供給を受けて第１の負荷を駆動する第１の負荷装置ならびに、第２の電力供給装置および第２の蓄電装置から直流電力の供給を受けて第２の負荷を駆動する第２の負荷装置を備え、第１の蓄電装置の出力側にアノード側端子を接続した第１のダイオード、第２の蓄電装置の出力側にアノード側端子を接続した第２のダイオードおよび、第１、第２のダイオードのカソード側端子を接続し、その接続端子を入力端子として接続した補助電源装置を備えることとしたので、蓄電装置間における充電量あるいは電圧を均一化することができ、その結果、蓄電装置間の寿命の均一化を図ることが可能となる効果が得られる。
【００４７】
また、実施の形態１のハイブリッド駆動システムによれば、補助電源装置への入力電流を検出する電流計測器で得られた電流値に基づいて同一量の第１、第２の電力供給補足量を算出し、これら第１、第２の電力供給補足量をそれぞれ第１、第２の蓄電装置に対する指令値として付与することとしたので、第１、第２の蓄電装置間における充電量あるいは電圧の均一化を尚一層促進することができるという効果が得られる。
【００４８】
また、実施の形態１のハイブリッド駆動システムによれば、第１、第２の電力供給装置の何れか１つが運用を停止した場合、健全動作を継続しているもう一方の電力供給装置に対し、健全時の２倍の電力供給補足量を出力する制御、すなわち運用停止した電力供給装置が出力する予定であった電力を健全側の電力供給装置が肩代わりする制御を行うので、システム故障があった場合でも、第１、第２の蓄電装置間における充電量あるいは電圧を均一化する制御が可能になるという効果が得られる。
【００４９】
なお、計測値を第１、第２の制御部の双方に入力する２つの電流計測器を備えることが好ましい。この構成により、何れかの電流検出器が故障した場合にも、第１、第２の蓄電装置間における充電量あるいは電圧の均一化を図るための運転制御を継続することができるという効果、システム構成を冗長化できる効果、電流計測器間にオフセット等の誤差があっても、誤差の影響を低減した電力供給補足量を算出できるという効果が得られる。
【００５０】
実施の形態２．
図７は、実施の形態２に係るハイブリッド駆動システムの一構成例として図４とは異なる第１の制御部２００ａの構成を示す図である。図４では、電流計測値Ｉ３３ａのみを電力供給補足量演算部２１４に入力する構成であるが、図７に示す実施の形態２では、電流計測値Ｉ３３ａおよび電圧計測値Ｖ３０の双方を電力供給補足量演算部２１４に入力する構成である。
【００５１】
図４の構成において、電圧計測値Ｖ３０の値が安定していてほぼ一定である場合には、図４の構成と図７の構成とは等価と見なすことができる。一方、補助電源装置３に接続される負荷により、補助電源装置３の入力電圧の変動が無視できない場合には、図７のように、電圧計測値Ｖ３０の情報を用いることに意味がある。
【００５２】
図７の構成の場合、電力供給補足量演算部２１４は、電流計測値Ｉ３３ａと電圧計測値Ｖ３０とに基づいて、補助電源装置３に供給される入力電力値を算出すると共に、算出した入力電力値の１／２を電力供給補足量として加算器２１２に出力する。なお、その後の処理は、実施の形態１と同様であり、重複する説明は省略する。
【００５３】
上述の制御により、実施の形態１と同様に、第１群の駆動システム１において生成される電力から第１の負荷装置１２が必要とする電力を差し引いた第１の余剰電力と、第２群の駆動システム２において生成される電力から第２の負荷装置２２が必要とする電力を差し引いた第２の余剰電力とが均等に配分され、第１、第２の蓄電装置（１３，２３）間の電圧等均一化を実現することができ、蓄電装置間の寿命の均一化を図ることが可能となる。
【００５４】
以上説明したように、実施の形態２のハイブリッド駆動システムによれば、補助電源装置への入力電流を検出する電流計測器で得られた電流値と補助電源装置への入力電圧を検出する電圧検出器で得られた電圧値との積に基づいて同一量の第１、第２の電力供給補足量を算出し、これら第１、第２の電力供給補足量がそれぞれ第１、第２の蓄電装置に対する指令値として付与することとしたので、第１、第２の蓄電装置間における充電量あるいは電圧の均一化を尚一層促進できるという効果が得られる。
【００５５】
実施の形態３．
実施の形態３に係るハイブリッド駆動システムでは、第１、第２の蓄電装置（１３，２３）間の温度差を考慮した制御手法について説明する。
【００５６】
実施の形態１，２では、蓄電装置間の電圧等均一化を図るための第１群、第２群の駆動システム（１，２）を個別に制御する第１、第２の制御部（２００ａ，２００ｂ）における制御動作を中心に説明してきたが、蓄電装置間における使用率均一化という観点を更に考慮すれば、より好ましい実施形態となる。以下、実施の形態３では、蓄電装置間の使用率均一化という観点を更に考慮した場合の第１、第２の制御部（２００ａ，２００ｂ）の制御動作について説明する。
【００５７】
蓄電装置間において、使用率の均一化を図るためには、蓄電装置間の温度状態を考慮する必要がある。鉄道車両を例にとり説明すると、第１群、第２群の駆動システム（１，２）のそれぞれに設けられる第１、第２の蓄電装置（１３，２３）は、室内に設けられる場合もあれば、屋根上や床下に配置される場合もある。このような配置例の場合、隣接する他の機器の稼働状態、稼働時の排熱量の大小、走行時の機器周囲風速量の大小等により、第１、第２の蓄電装置（１３，２３）内部の電池セルの温度が均一ではない状況が起こり得る。
【００５８】
電池セルの化学的特性で決まる内部抵抗特性は、特にリチウムイオン電池の場合、低温側の方が抵抗値が大きく、電流を充放電しにくいという特性を有することが多い。なお、第１、第２の蓄電装置（１３，２３）をそれぞれ接続する第１、第２の電力供給装置（１１、２１）は、基本的には第１、第２の蓄電装置（１３，２３）の電流自体を制御できるものの、電池セルの内部抵抗が大きい場合には、当然電圧降下も大きい。このような状況下においては、電池セルへの印加電圧として守るべき電圧上限、電圧下限という制限に抵触しやすくなり、充放電電流指令値を絞り込む必要性が生じ、実際の充放電が抑制されてしまう。よって、第１、第２の蓄電装置（１３，２３）間に温度差がある場合、低温側の装置の充放電量、稼働率が低下することとなる。
【００５９】
そこで、この実施の形態３では、図８に示すように、第１、第２の蓄電装置（１３，２３）のそれぞれに電池セルの代表温度を計測する温度検出センサ３６ａ，３６ｂを設けておき、両温度情報を、第１、第２の制御部２００ａ，２００ｂにそれぞれ与え、温度差の有無、何れの蓄電装置がより高温なのか等を判定し、温度が低い方の蓄電装置のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅの略で充電状態を表す指標）を、温度が高いほうのＳＯＣより高めに制御する制御シーケンス（以下「温度差縮小モード」と称する）を、第１、第２の制御部（２００ａ，２００ｂ）に設定する。
【００６０】
こうすることで、低温側の蓄電装置により多くの電荷を充電することができ、低温側の電圧降下が大きくとも、放電時の低電圧保護にかかりにくくなり、装置の運転の継続性を高めることが可能となる。また、充電時には過電圧保護、充電電流指令の絞り込みが低温側の蓄電装置、低温側の電力供給装置で発生することになる。しかしながら、本制御により、充電時間が延びるため、昇温しやすくなり、蓄電装置間の温度差を縮小させることが可能となる。
【００６１】
なお、上記したような、「温度差縮小モード」を用いるには、例えば蓄電装置１３，２３の電池セル間の代表温度の差異（以下単に「温度差」と称する）ΔＴの絶対値が設定値Ｔ１［Ｋ］以上（｜ΔＴ｜≧Ｔ１）となった場合に、「温度差縮小モード」に移行させ、また、例えば｜ΔＴ｜≦Ｔ２［Ｋ］（ただし、Ｔ２＜Ｔ１）となった場合、すなわち温度差が縮小されたことが確認された場合には、第１、第２の蓄電装置（１３，２３）共に同一のＳＯＣ目標値を設定する「通常モード」に遷移させるようにする。このような、Ｔ２とＴ１に適切な差（Ｔ１＞Ｔ２）を設けるような、いわゆるヒステリシス動作をさせることで、「温度差縮小モード」と「通常モード」の間を適宜切り替える際に起こり得るチャタリングを防止することができる。
【００６２】
上述の制御を行う、実施の形態３に係るハイブリッド駆動システムによれば、実施の形態１，２に係るハイブリッド駆動システムに比して、第１、第２の蓄電装置（１３，２３）間の電圧等均一化をより一層促進させることができ、その結果電圧等均一化をより迅速に実行することが可能となる。
【００６３】
以上説明したように、実施の形態３のハイブリッド駆動システムによれば、第１の蓄電装置の内部温度と、第２の蓄電装置の内部温度との温度差が閾値を超えた場合には、低温側の蓄電装置の電圧もしくは充電量を、高温側の蓄電装置の電圧もしくは充電量よりも大きくなるように、高温側の蓄電装置に接続された電力供給装置を制御することとしたので、第１、第２の蓄電装置間における充電量あるいは電圧の均一化を尚一層促進できるという効果が得られる。
【００６４】
実施の形態４．
図９は、実施の形態４に係るハイブリッド駆動システムの一構成例を示す図である。実施の形態１におけるハイブリッド駆動システムが、直流架線５１による直流電力を入力とすることに対し、実施の形態４におけるハイブリッド駆動システムは、交流架線６１の交流電力を入力とする形態である。具体的には、電力供給装置１１ｂ，２１ｂの入力側に変圧器６６が設けられると共に、変圧器６６の１次側に印加される電圧（変圧器１次電圧：Ｖｉ）を計測する入力電圧計測部１１４が設けられている。なお、図９において、実施の形態１と同一または同等の構成部には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００６５】
交流架線６１からの交流電力は、パンタグラフ６２、架線遮断器６３を介して、変圧器６６の一次巻線に入力される。変圧器６６は、駆動システムの数に応じた二次巻線の組数を有しており、架線電圧を、後段の電力供給装置（１１ｂ，２１ｂ）にある電流供給装置主回路部１１５ｂに適した電圧に降圧する。変圧器６６の二次巻線からの出力は、一旦、接触器６４ａ，６４ｂおよび充電抵抗器６４ｃを介して入力される。図９において、接触器６４ａ，６４ｂおよび充電抵抗器６４ｃの接続については、接触器６４ｂが、充電操作時のみ閉路される形態を示している。こうすることで充電操作後において、接触器６４ｂは開放することが可能であり、充電抵抗器６４ｃでの通電発熱を抑制することが可能である。
【００６６】
実施の形態４における第１、第２の電力供給装置（１１ｂ，２１ｂ）は、供給された交流電力を、第１，第２の負荷装置（１２，２２）および第１、第２の蓄電装置（１３，２３）に適した直流電圧の直流電力に変換する装置である。変圧器６６の一次側電圧を計測する入力電圧計測部１１４および電力供給装置１１ｂ，２１ｂ内の出力電圧計測部１１８による電圧情報Ｖ１１，Ｖ２１（Ｖｉ，Ｖｏ）ならびに、電力供給装置１１ｂ，２１ｂ内の入力電流計測部１１２による電流情報Ｉ１１，Ｉ２１（Ｉｉ）に基づき、図９では図示しない各制御部において、電力供給装置１１ｂ，２１ｂのそれぞれに具備される電力供給装置主回路部１１５ｂを構成する半導体スイッチ（Ｓａ１，Ｓｂ１，Ｓａ２，Ｓｂ２）に対するオンオフ信号が生成される。この制御により、電力供給装置１１ｂ，２１ｂにおいて、交流−直流変換動作が行われる。
【００６７】
ここで、負荷装置１２，２２は、鉄道車両を推進制御するための推進制御装置であってもよいし、鉄道車両における推進制御装置以外の機器に電力を供給するための補助電力供給装置であってもよい。負荷装置１２，２２が推進制御装置である場合、負荷装置１２，２２は、供給された直流電力を可変周波数可変電圧振幅の交流電力に変換する電力変換装置、交流電力により駆動される交流電動機および、交流電動機が出力する駆動力を車輪に伝える走行装置を備えて構成される。また、負荷装置１２，２２が補助電力供給装置である場合、負荷装置１２，２２は、供給された直流電力を一定周波数一定電圧振幅の交流電力に変換し、車両に搭載された機器に供給する動作を行う。
【００６８】
この実施の形態４においても、交流架線６１を走行するという条件下において、実施の形態１〜３と同様の効果、すなわち第１、第２の蓄電装置（１３，２３）間の電圧等均一化を実現することができ、蓄電装置間の寿命の均一化を図ることが可能となる。
【００６９】
実施の形態５．
図１０は、実施の形態５に係るハイブリッド駆動システムの一構成例を示す図である。実施の形態１〜４が架線（実施の形態１〜３：直流架線、実施の形態４：交流架線）からの電力を入力とすることに対し、実施の形態５では、電力発生装置を内燃機関および発電機とする構成である。なお、図１０において、実施の形態１と同一または同等の構成部には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００７０】
エンジン７１は、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン７１の機械出力軸と、発電機７２の回転軸とは直結され、もしくは不図示のギア、プーリ等を介して接続される。発電機７２は交流発電機であり、例えば三相交流出力が得られ、電力供給装置１１ｃに入力される。なお、図示の通り、エンジン７１、発電機７２および、電力供給装置１１ｃは、ハイブリッド駆動システムの構成要素であり、群の組数だけ配置、接続することを基本とする。
【００７１】
電力供給装置１１ｃは、発電機７２からの交流電力を、第１の蓄電装置１３および第１の負荷装置１２に対する直流電力に変換する電力変換器であり、以下の信号授受により動作する。
【００７２】
電力供給装置１１ｃから直流電源を出力させたい場合、まずエンジン７１に対して、速度指令もしくは速度指令に相当するデジタルビット信号であるノッチ信号ＳＰ_ＥＮＧ１が出力される。エンジン７１は、当該指令に沿った速度特性で運転を開始する。その上で、電力供給装置１１ｃにて得られる入力電流情報、出力電圧情報に基づいて発電機７２のトルク制御が実行される。このような制御により、発電機７２にて、速度×トルクに応じた電力が発生すると共に、電力供給装置１１ｃの主回路動作により、直流電力出力が得られる。
【００７３】
この実施の形態５においても、電力発生装置を内燃機関および発電機とする構成下において、実施の形態１〜３と同様の効果、すなわち第１、第２の蓄電装置（１３，２３）間の電圧等均一化を実現することができ、蓄電装置間の寿命の均一化を図ることが可能となる。
【００７４】
なお、図示は省略するが、電力供給装置への入力は、燃料電池等の他の電力源であってもよいことは言うまでもない。
【００７５】
実施の形態６．
図１１は、実施の形態６に係るハイブリッド駆動システムの一構成例を示す図である。実施の形態１では、駆動システムが編成中に２つ存在する場合を例示したものであるが、実施の形態６では、駆動システムが編成中に３つ以上存在する場合を例示するものである。具体的には、駆動システムの数をｎとした場合に、ｎ個の出力をｎ個のダイオード（３１ａ，３１ｂ，…，３１ｎ）のカソード側端子を突き合わせて構成したものである。なお、図１１において、実施の形態１と同一または同等の構成部には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００７６】
ｎ個の駆動システムの全てが健全である場合には、各制御部に設けられる電力供給補足量演算部２１４は、電流計測値Ｉ３３ａの１／ｎ（もしくは１／ｎに相当する成分）を電力供給補足量として加算器２１２に出力すればよい。その後の処理は、実施の形態１と同様である。
【００７７】
また、ｎ個の駆動システムのうちｍ個（ｍ＜ｎ）の駆動システムが健全であり、残りの駆動システムが故障もしくは非稼働である場合には、電流計測値Ｉ３３ａの１／ｍ（もしくは１／ｍに相当する成分）を電力供給補足量として加算器２１２に出力すればよい。
【００７８】
なお、駆動システムの数が多い場合には、図１１にも示すように、第１〜第ｎの制御部の状態情報を監視・制御する統合制御部３００を設け、機能を分担することが、信号処理、装置構成を簡易化する上で有用である。このような構成の場合、統合制御部３００に電流計測値（Ｉ３３ａ，Ｉ３３ｂ，……）を集め、故障認識信号（ＰＦ１，ＰＦ２，……）を統合制御部３００から第１〜第ｎの制御部に出力することで、実施の形態１と同様な制御を実現することが可能となる。
【００７９】
この実施の形態６においても、実施の形態１〜３と同様の効果、すなわち第１〜第ｎの蓄電装置（１３，２３，……）間の電圧等均一化を実現することができ、蓄電装置間の寿命の均一化を図ることが可能となる。
【００８０】
なお、以上の実施の形態に示した構成は、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】
【００８１】
以上のように、本発明は、蓄電装置間の寿命を均一化することができるハイブリッド駆動システムとして有用である。
【符号の説明】
【００８２】
１  第１群の駆動システム、２  第２群の駆動システム、３  補助電源装置、１１，１１ｂ  第１の電力供給装置、１２  第１の負荷装置、１３  第１の蓄電装置、１５  ヒューズ、１６，２６  遮断器、１７ａ，１７ｂ，２７ａ，２７ｂ，５４ａ，５４ｂ，６４ａ，６４ｂ  接触器、１７ｃ，２７ｃ，５４ｃ，６４ｃ  充電抵抗器、２１，２１ｂ  第２の電力供給装置、２２  第２の負荷装置、２３  第２の蓄電装置、２５  ヒューズ、３０  電力変換装置、３１ａ，３１ｂ  ダイオード、３２ａ，３２ｂ  ヒューズ、３３，３３ａ，３３ｂ  電流計測器、３４ａ，３４ｂ  電力線、３６ａ，３６ｂ  温度検出センサ、５１  直流架線、５２  パンタグラフ、５３  架線遮断器、６１  交流架線、６２  パンタグラフ、６３  架線遮断器、６６  変圧器、７１  エンジン、７２  発電機、１１１  フィルタリアクトル、１１２  入力電流計測部、１１３，１２２  フィルタコンデンサ、１１４  入力電圧計測部、１１５，１１５ｂ  電流供給装置主回路部、１１６  出力リアクトル、１１７  出力電流計測部、１１８  出力電圧計測部、１２１  負荷入力電流計測部、１２３  負荷入力電圧計測部、１２４  負荷装置主回路部、１２５  負荷出力電流計測部、１２６ａ，１２６ｂ  交流電動機、２００ａ  第１の制御部、２００ｂ  第２の制御部、２１０  出力電流指令値生成部、２１２  加算器、２１４  電力供給補足量演算部、２２０  出力電流制御器、２２２  減算器、２２４  制御器、２５０  第３の制御部、３００  統合制御部。
【図１】
2015001605.tif 000003
【図２】
2015001605.tif 000004
【図３】
2015001605.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015001605.tif 000007
【図６】
2015001605.tif 000008
【図７】
2015001605.tif 000009
【図８】
2015001605.tif 000010
【図９】
2015001605.tif 000011
【図１０】
2015001605.tif 000012
【図１１】
2015001605.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成28年6月20日(2016.6.20)
【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】
直流電力を供給する第１、第２の電力供給装置と、前記第１、第２の電力供給装置のそれぞれに接続され、直流電力を蓄積または放出する第１、第２の蓄電装置と、前記第１の電力供給装置および前記第１の蓄電装置から直流電力の供給を受けて第１の負荷を駆動する第１の負荷装置と、前記第２の電力供給装置および前記第２の蓄電装置から直流電力の供給を受けて第２の負荷を駆動する第２の負荷装置と、を備えたハイブリッド駆動システムであって、
前記第１の蓄電装置の出力側にアノード側端子を接続した第１のダイオードと、
前記第２の蓄電装置の出力側にアノード側端子を接続した第２のダイオードと、
前記第１、第２のダイオードのカソード側端子を接続し、その接続端子を入力端子として接続した補助電源装置と、
を備えたことを特徴とするハイブリッド駆動システム。
【請求項２】
前記補助電源装置は車両の推進駆動以外の電力を出力する装置であることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項３】
前記補助電源装置への入力電流を検出する電流計測器を備え、前記電流計測器で得られた電流値に基づいて算出した同一量の電力供給補足量が、前記第１の電力供給装置および前記第２の電力供給装置に対する電流指令値として与えられることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項４】
前記補助電源装置への入力電流を検出する電流計測器と、
この補助電源装置への入力電圧を検出する電圧検出器と、
を備え、
前記電流計測器で得られた電流値と前記電圧検出器で得られた電圧値との積に基づいて算出した同一量の電力供給補足量が、前記第１の電力供給装置および前記第２の電力供給装置に対する電流指令値として与えられることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項５】
前記第１の電力供給装置および前記第１の負荷装置は第１の制御部にて個別に制御され、前記第２の電力供給装置および前記第２の負荷装置は第２の制御部にて個別に制御される構成であり、
前記第１、第２の制御部のそれぞれは、
前記補助電源装置への入力電流を検出する電流計測器で得られた電流値に基づいて算出した、それぞれの電力供給装置に対する電力供給補足量を用いて出力電流指令値を生成する出力電流指令値生成部と、
前記電流計測器で得られた電流値が前記出力電流指令値に追従するような出力電圧指令値を生成してそれぞれの電力供給装置に出力する出力電流制御器と、
を備え、
前記第１の制御部にて算出される前記第１の電力供給装置に対する電力供給補足量と、前記第２の制御部にて算出される前記第２の電力供給装置に対する電力供給補足量とが同一量であることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項６】
前記第１の電力供給装置および前記第１の負荷装置は第１の制御部にて個別に制御され、前記第２の電力供給装置および前記第２の負荷装置は第２の制御部にて個別に制御される構成であり、
前記第１、第２の制御部のそれぞれは、
前記補助電源装置への入力電流を検出する電流計測器で得られた電流値と、前記補助電源装置への入力電圧を検出する電圧検出器で得られた電圧値との積に基づいて算出した、それぞれの電力供給装置に対する電力供給補足量を用いて出力電流指令値を生成する出力電流指令値生成部と、
前記電流計測器で得られた電流値が前記出力電流指令値に追従するような出力電圧指令値を生成してそれぞれの電力供給装置に出力する出力電流制御器と、
を備え、
前記第１の制御部にて算出される前記第１の電力供給装置に対する電力供給補足量と、前記第２の制御部にて算出される前記第２の電力供給装置に対する電力供給補足量とが同一量であることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項７】
前記電流計測器は、計測値を前記第１の制御部に入力する第１の電流計測器と、計測値を前記第２の制御部に入力する第２の電流計測器とから成ることを特徴とする請求項５または６に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項８】
前記電流計測器は、計測値を前記第１、第２の制御部の双方に入力する第１の電流計測器と、計測値を前記第１、第２の制御部の双方に入力する第２の電流計測器とから成り、
前記第１、第２の制御部の出力電流指令値生成部は、それぞれの計測値の平均値を用いて出力電流指令値を生成することを特徴とする請求項５または６に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項９】
前記第１、第２の制御部のそれぞれは、前記第１の電流計測器の計測値と、前記第２の電流計測器の計測値との差異が閾値を超えた場合には、何れかの電流計測器が故障したと判定し、健全な電流計測器の計測値を用いて前記出力電流指令値を生成することを特徴とする請求項８に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項１０】
前記第１、第２の電力供給装置の双方が健全に動作を継続している場合、前記電流計測器の計測値の１／２に相当する成分を前記電力供給補足量として算出することを特徴とする請求項５または６に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項１１】
前記第１、第２の電力供給装置の何れか１つが運用を停止した場合、健全動作を継続しているもう一方の電力供給装置に対し、健全時の２倍の電力供給補足量に基づいて算出された出力電圧指令値が付与されることを特徴とする請求項５または６に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項１２】
前記第１、第２の蓄電装置の内部温度をそれぞれ計測する第１、第２の温度検出センサを備え、
前記第１の蓄電装置の内部温度と、前記第２の蓄電装置の内部温度との温度差が閾値を超えた場合には、低温側の蓄電装置の電圧もしくは充電量を、高温側の蓄電装置の電圧もしくは充電量よりも大きくなるように、前記高温側の蓄電装置に接続された電力供給装置を制御することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項１３】
前記第１、第２の電力供給装置は、直流架線から供給された直流電力の電圧値を、前記蓄電装置に適した直流電圧に変換する直流−直流変換器であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項１４】
前記第１、第２の電力供給装置は、交流架線から供給された交流電力を、前記蓄電装置に適した直流電圧の直流電力に変換する交流−直流変換器であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項１５】
前記第１、第２の電力供給装置は、内燃機関により駆動される発電機と、前記発電機から供給された交流電力を、前記蓄電装置に適した直流電圧の直流電力に変換する交流−直流変換器であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項１６】
前記第１、第２の電力供給装置は、燃料電池と、この燃料電池から供給された直流電力を、前記蓄電装置に適した直流電圧の直流電力に変換する直流−直流変換器であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項１７】
直流電力を供給する電力供給装置と、前記電力供給装置に接続され直流電力を蓄積または放出する蓄電装置と、前記電力供給装置と前記蓄電装置から直流電力の供給を受けて負荷を駆動する負荷装置と、をそれぞれ備えた駆動システムを複数個備えると共に、
カソード側端子同士が共通接続され、それぞれのアノード側端子はそれぞれの前記蓄電装置の出力端に電気的に接続されるダイオードをそれぞれ備え、
前記共通接続されたカソード側端子を通じて、複数の前記蓄電装置の出力が供給される補助電源装置を備えて成ることを特徴とするハイブリッド駆動システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
電力供給補足量演算部２１４は、例えば電流計測値Ｉ３３ａの１／２（もしくは１／２に相当する成分）を電力供給補足量として加算器２１２に出力する。加算器２１２では、電力供給補足量が出力電流指令値Ｉｒｅｆ１（符号を用いないときは「第１の出力電流指令値」と記す）に加算され、その加算値が出力電流指令値Ｉｒｅｆ２（符号を用いないときは「第２の出力電流指令値」と記す）として出力電流制御器２２０に入力される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
また、実施の形態１のハイブリッド駆動システムによれば、補助電源装置への入力電流を検出する電流計測器で得られた電流値に基づいて同一量の第１、第２の電力供給補足量を算出し、これら第１、第２の電力供給補足量をそれぞれ第１、第２の電力供給装置に対する指令値として付与することとしたので、第１、第２の蓄電装置間における充電量あるいは電圧の均一化を尚一層促進することができるという効果が得られる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
なお、計測値を第１、第２の制御部の双方に入力する２つの電流計測器を備えることが好ましい。この構成により、何れかの電流計測器が故障した場合にも、第１、第２の蓄電装置間における充電量あるいは電圧の均一化を図るための運転制御を継続することができるという効果、システム構成を冗長化できる効果、電流計測器間にオフセット等の誤差があっても、誤差の影響を低減した電力供給補足量を算出できるという効果が得られる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
以上説明したように、実施の形態２のハイブリッド駆動システムによれば、補助電源装置への入力電流を検出する電流計測器で得られた電流値と補助電源装置への入力電圧を検出する電圧検出器で得られた電圧値との積に基づいて同一量の第１、第２の電力供給補足量を算出し、これら第１、第２の電力供給補足量がそれぞれ第１、第２の電力供給装置に対する指令値として付与することとしたので、第１、第２の蓄電装置間における充電量あるいは電圧の均一化を尚一層促進できるという効果が得られる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
交流架線６１からの交流電力は、パンタグラフ６２、架線遮断器６３を介して、変圧器６６の一次巻線に入力される。変圧器６６は、駆動システムの数に応じた二次巻線の組数を有しており、架線電圧を、後段の電力供給装置（１１ｂ，２１ｂ）にある電力供給装置主回路部１１５ｂに適した電圧に降圧する。変圧器６６の二次巻線からの出力は、一旦、接触器６４ａ，６４ｂおよび充電抵抗器６４ｃを介して入力される。図９において、接触器６４ａ，６４ｂおよび充電抵抗器６４ｃの接続については、接触器６４ｂが、充電操作時のみ閉路される形態を示している。こうすることで充電操作後において、接触器６４ｂは開放することが可能であり、充電抵抗器６４ｃでの通電発熱を抑制することが可能である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
１  第１群の駆動システム、２  第２群の駆動システム、３  補助電源装置、１１，１１ｂ  第１の電力供給装置、１２  第１の負荷装置、１３  第１の蓄電装置、１５  ヒューズ、１６，２６  遮断器、１７ａ，１７ｂ，２７ａ，２７ｂ，５４ａ，５４ｂ，６４ａ，６４ｂ  接触器、１７ｃ，２７ｃ，５４ｃ，６４ｃ  充電抵抗器、２１，２１ｂ  第２の電力供給装置、２２  第２の負荷装置、２３  第２の蓄電装置、２５  ヒューズ、３０  電力変換装置、３１ａ，３１ｂ  ダイオード、３２ａ，３２ｂ  ヒューズ、３３，３３ａ，３３ｂ  電流計測器、３４ａ，３４ｂ  電力線、３６ａ，３６ｂ  温度検出センサ、５１  直流架線、５２  パンタグラフ、５３  架線遮断器、６１  交流架線、６２  パンタグラフ、６３  架線遮断器、６６  変圧器、７１  エンジン、７２  発電機、１１１  フィルタリアクトル、１１２  入力電流計測部、１１３，１２２  フィルタコンデンサ、１１４  入力電圧計測部、１１５，１１５ｂ  電力供給装置主回路部、１１６  出力リアクトル、１１７  出力電流計測部、１１８  出力電圧計測部、１２１  負荷入力電流計測部、１２３  負荷入力電圧計測部、１２４  負荷装置主回路部、１２５  負荷出力電流計測部、１２６ａ，１２６ｂ  交流電動機、２００ａ  第１の制御部、２００ｂ  第２の制御部、２１０  出力電流指令値生成部、２１２  加算器、２１４  電力供給補足量演算部、２２０  出力電流制御器、２２２  減算器、２２４  制御器、２５０  第３の制御部、３００  統合制御部。
【国際調査報告】
2015001605.tif 000014
2015001605.tif 000015
2015001605.tif 000016
2015001605.tif 000017