(57)【要約】【課題】ハイブリッド型の電気車の制御シミュレーションを実現すること。【解決手段】仮想鉄道車両のパラメータノッチが「５Ｎ」又は「４Ｎ」の高ノッチである場合において、走行速度が第１臨界速度Ｖθ１未満である場合は、バッテリのＳＯＣに応じて、「ＭＡＸモード」と、「ＯＰＴモード」と、「ＳＩＶモード」とを切り替えながら仮想発電機の発電制御を行う。一方、走行速度が第１臨界速度Ｖθ1以上である場合は、常に「ＭＡＸモード」による発電制御を行い、不足電力は仮想バッテリから補うように模擬される。【選択図】図７
2008162394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所与の制御指令に従って仮想発電機を模擬する発電機模擬手段と、
前記仮想発電機による発電電力を直流電力に変換する仮想コンバータを模擬するコンバータ模擬手段と、
所与の運転指令に従って駆動制御された仮想主電動機を模擬する主電動機模擬手段と、
前記仮想コンバータにより変換された仮想電力から前記仮想主電動機の仮想駆動電力に変換する仮想インバータを模擬することで、前記主電動機模擬手段により模擬されている仮想主電動機の駆動に要する要求電力を逆算的に求めるインバータ模擬手段と、
前記仮想コンバータにより変換された仮想電力と前記インバータ模擬手段により算出された要求電力との差異に応じた電力を仮想的に充放電する仮想蓄電器を模擬する蓄電器模擬手段と、
前記仮想蓄電器の蓄電量に応じた発電制御モードの切替パターンとして、走行速度域及びノッチ段数毎に予め設定された複数の切替パターンのうち、前記仮想主電動機による現在の走行速度及び現在のノッチ段数に対応する切替パターンを選択する選択手段と、
前記選択された切替パターンに基づき、前記仮想蓄電器の現在の蓄電量に応じた発電制御モードで前記仮想発電機模擬手段による仮想発電機の仮想発電動作を制御する発電機制御手段と、
を備えた電気車制御シミュレータ。
【請求項２】
前記仮想蓄電器の蓄電量、前記仮想主電動機による走行速度、ノッチ段数、前記仮想発電機の発電制御モード、及び、前記仮想発電機による燃料消費量のうち少なくとも１つの制御シミュレーション中の値を記録する記録手段を備えた請求項１に記載の電気車制御シミュレータ。
【請求項３】
前記仮想蓄電器の現在の蓄電量及び前記仮想発電機の最大発電電力に基づき、前記インバータ模擬手段により算出された要求電力に対する給電不足の発生可能性を検出する電力不足検出手段を備え、
前記選択手段が、前記電力不足検出手段による検出に応じて、現在のノッチ段数より下の段数に対応する切替パターンを選択する請求項１又は２に記載の電気車制御シミュレータ。
【請求項４】
前記電力不足検出手段が、前記仮想蓄電器の現在の蓄電量に基づき、前記インバータ模擬手段により算出された要求電力に対する給電不足の発生可能性を検出する請求項３に記載の電気車制御シミュレータ。
【請求項５】
前記切替パターンは、前記仮想蓄電器の蓄電量に応じて、前記仮想発電機が最大出力で発電する最大発電モード、前記仮想発電機が最適効率で発電する効率発電モード、及び、発電を停止する発電停止モードの何れかのモードを切り替えるパターンである請求項１〜４の何れか一項に記載の電気車制御シミュレータ。
【請求項６】
前記切替パターンには、前記仮想蓄電器が所定の最大蓄電量及び／又は最低蓄電量の限界蓄電量に至ったときにモードを切り替えるとともに、当該限界蓄電量から所定量変化したときに切り替え前の元のモードに切り替えるパターンが含まれている請求項１〜５の何れか一項に記載の電気車制御シミュレータ。
【請求項７】
コンピュータを、
所与の制御指令に従って仮想発電機を模擬する発電機模擬手段、
前記仮想発電機による発電電力を直流電力に変換する仮想コンバータを模擬するコンバータ模擬手段、
所与の運転指令に従って駆動制御された仮想主電動機を模擬する主電動機模擬手段、
前記仮想コンバータにより変換された仮想電力から前記仮想主電動機の仮想駆動電力に変換する仮想インバータを模擬することで、前記主電動機模擬手段により模擬されている仮想主電動機の駆動に要する要求電力を逆算的に求めるインバータ模擬手段、
前記仮想コンバータにより変換された仮想電力と前記インバータ模擬手段により算出された要求電力との差異に応じた電力を仮想的に充放電する仮想蓄電器を模擬する蓄電器模擬手段、
前記仮想蓄電器の蓄電量に応じた発電制御モードの切替パターンとして、走行速度域及びノッチ段数毎に予め設定された複数の切替パターンのうち、前記仮想主電動機による現在の走行速度及び現在のノッチ段数に対応する切替パターンを選択する選択手段、
前記選択された切替パターンに基づき、前記仮想蓄電器の現在の蓄電量に応じた発電制御モードで前記仮想発電機模擬手段による仮想発電機の仮想発電動作を制御する発電機制御手段、
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気車の制御をシミュレーションする電気車制御シミュレータ及びそのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、電気車の一種である電車においては、制動時に発生する回生電力を有効利用すべく、発生した回生電力を架線に戻して他の電車の運行に利用したり、車両内部に備えられている二次電池等のバッテリに回収させて再利用する技術が普及している。
【０００３】
例えば特許文献１には、内部に発電機及び回生電力を回収する二次電池を備え、この発電機及びバッテリから供給される電力に基づいて、主電動機が車輪を回転駆動して走行するハイブリッド型鉄道車両が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１９８４１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ハイブリッド型鉄道車両等の電気車における大きな課題の１つとして、省エネルギー化の実現がある。具体的には、発電機の発電をいかに制御すれば、無駄な発電を抑えることができるかという問題である。
【０００５】
特許文献１に開示されているハイブリッド型鉄道車両は、予め定められた運転曲線（ランカーブ）を走行線区の速度域に応じて部分的に変更していき、その変更後の運転曲線に従った発電制御を行うことで、走行にかかる所要時間の短縮を実現している。しかし、特許文献１に開示されている技術はあくまでも所要時間の短縮化を目的とするものであって、省エネルギー化が目的ではなかった。
【０００６】
しかしながら、ハイブリッド型鉄道車両などの電気車における省エネルギーの問題を解析的な手法により明らかにするのは困難である。
【０００７】
本発明は上述した課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、省エネルギーの問題を演繹的に明らかにするため、ハイブリッド型の電気車の制御シミュレーションを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するための第１の発明は、
所与の制御指令に従って仮想発電機（例えば、図１の仮想発電機１０）を模擬する発電機模擬手段と、
前記仮想発電機による発電電力を直流電力に変換する仮想コンバータ（例えば、図１の仮想コンバータ２０）を模擬するコンバータ模擬手段と、
所与の運転指令に従って駆動制御された仮想主電動機（例えば、図１の仮想主電動機４０）を模擬する主電動機模擬手段と、
前記仮想コンバータにより変換された仮想電力から前記仮想主電動機の仮想駆動電力に変換する仮想インバータ（例えば、図１の仮想インバータ３０）を模擬することで、前記主電動機模擬手段により模擬されている仮想主電動機の駆動に要する要求電力を逆算的に求めるインバータ模擬手段と、
前記仮想コンバータにより変換された仮想電力と前記インバータ模擬手段により算出された要求電力との差異に応じた電力を仮想的に充放電する仮想蓄電器（例えば、図１の仮想バッテリ６０）を模擬する蓄電器模擬手段と、
前記仮想蓄電器の蓄電量に応じた発電制御モードの切替パターンとして、走行速度域及びノッチ段数毎に予め設定された複数の切替パターン（例えば、図７、図８の切替パターン）のうち、前記仮想主電動機による現在の走行速度及び現在のノッチ段数に対応する切替パターンを選択する選択手段（例えば、図２のＣＰＵ２００；図９のステップＡ９、図１０のステップＢ３、図１１のステップＣ３）と、
前記選択された切替パターンに基づき、前記仮想蓄電器の現在の蓄電量に応じた発電制御モードで前記仮想発電機模擬手段による仮想発電機の仮想発電動作を制御する発電機制御手段（例えば、図２のＣＰＵ２００；図１０のステップＢ５〜Ｂ３１、図１１のステップＣ５〜Ｃ３５）と、
を備えた電気車制御シミュレータである。
【０００９】
また、他の発明として、
コンピュータを、
所与の制御指令に従って仮想発電機を模擬する発電機模擬手段、
前記仮想発電機による発電電力を直流電力に変換する仮想コンバータを模擬するコンバータ模擬手段、
所与の運転指令に従って駆動制御された仮想主電動機を模擬する主電動機模擬手段、
前記仮想コンバータにより変換された仮想電力から前記仮想主電動機の仮想駆動電力に変換する仮想インバータを模擬することで、前記主電動機模擬手段により模擬されている仮想主電動機の駆動に要する要求電力を逆算的に求めるインバータ模擬手段、
前記仮想コンバータにより変換された仮想電力と前記インバータ模擬手段により算出された要求電力との差異に応じた電力を仮想的に充放電する仮想蓄電器を模擬する蓄電器模擬手段、
前記仮想蓄電器の蓄電量に応じた発電制御モードの切替パターンとして、走行速度域及びノッチ段数毎に予め設定された複数の切替パターンのうち、前記仮想主電動機による現在の走行速度及び現在のノッチ段数に対応する切替パターンを選択する選択手段、
前記選択された切替パターンに基づき、前記仮想蓄電器の現在の蓄電量に応じた発電制御モードで前記仮想発電機模擬手段による仮想発電機の仮想発電動作を制御する発電機制御手段、
として機能させるためのプログラムを構成することとしてもよい。
【００１０】
この第１の発明等によれば、仮想蓄電器の蓄電量に応じた仮想発電機の発電制御モードの切替パターンが、仮想主電動機により駆動される仮想電気車の現在の走行速度及び現在のノッチ段数に応じて選択される。そして、選択された切替パターンに基づいて、仮想蓄電器の現在の蓄電量に応じた発電制御モードで仮想発電機が制御される。
【００１１】
仮想蓄電器の蓄電量に応じた発電制御モードで仮想発電機が制御されるため、例えば仮想蓄電器の蓄電量が多い場合は仮想発電機の発電を低発電とし、逆に、仮想蓄電器の蓄電量が少ない場合は仮想発電機の発電を高発電とするといった制御がシミュレートされる。従って、ハイブリッド型の電気車の制御シミュレーションが実現されるとともに、上記のような仮想発電機等の制御が実際に実現可能か否かをシミュレーションにより確認することができる。
【００１２】
また、第２の発明として、第１の発明の電気車制御シミュレータであって、前記仮想蓄電器の蓄電量、前記仮想主電動機による走行速度、ノッチ段数、前記仮想発電機の発電制御モード、及び、前記仮想発電機による燃料消費量のうち少なくとも１つの制御シミュレーション中の値を記録する記録手段を備えた電気車制御シミュレータを構成してもよい。
【００１３】
この第２の発明によれば、制御シミュレーションを行った後に、当該シミュレーションの結果を解析・検討することができる。
【００１４】
また、第３の発明として、第１又は第２の発明の電気車の制御装置であって、
前記仮想蓄電器の現在の蓄電量及び前記仮想発電機の最大発電電力に基づき、前記インバータ模擬手段により算出された要求電力に対する給電不足の発生可能性を検出する電力不足検出手段（例えば、図２のＣＰＵ２００；図１０のステップＢ２９）を備え、
前記選択手段が、前記電力不足検出手段による検出に応じて、現在のノッチ段数より下の段数に対応する切替パターンを選択する（例えば、図２のＣＰＵ２００；図１０のステップＢ３１）電気車制御シミュレータを構成しても良い。
【００１５】
この第３の発明によれば、現在のノッチ段数及び走行速度による仮想電動機の駆動に要する要求電力と、仮想蓄電器の現在の蓄電量及び仮想発電機の最大発電電力とに基づいて、要求電力に対する給電不足の発生可能性が検出される。そして、発生可能性の検出に応じて、現在のノッチ段数より下の段数に対応する切替パターンが選択される。
【００１６】
一般に、ノッチ段数が下がると、同一の走行速度において電動機の駆動に要する要求電力は低くなる。このため、給電不足の発生が予想される場合に、現在のノッチ段数よりも下の段数に対応する切替パターンが選択されるようにすることで、給電不足の発生が効果的に防止される。
【００１７】
また、第４の発明として、第３の発明の電気車制御シミュレータであって、
前記電力不足検出手段が、前記仮想蓄電器の現在の蓄電量に基づき、前記インバータ模擬手段により算出された要求電力に対する給電不足の発生可能性を検出する電気車制御シミュレータを構成しても良い。
【００１８】
この第４の発明によれば、仮想蓄電器の現在の蓄電量に基づいて、要求電力に対する給電不足の発生可能性が検出される。この場合も、第３の発明と同様の効果が発揮される。
【００１９】
また、第５の発明として、第１〜第４の何れか一の発明の電気車制御シミュレータであって、
前記切替パターンは、前記仮想蓄電器の蓄電量に応じて、前記仮想発電機が最大出力で発電する最大発電モード、前記仮想発電機が最適効率で発電する効率発電モード、及び、発電を停止する発電停止モードの何れかのモードを切り替えるパターンである電気車制御シミュレータを構成しても良い。
【００２０】
この第５の発明によれば、仮想蓄電器の蓄電量に応じて、仮想発電機が最大出力で発電する最大発電モード、仮想発電機が最適効率で発電する効率発電モード、及び、発電を停止する発電停止モードの何れかのモードに発電制御モードが切り替えられる。
【００２１】
また、第６の発明として、第１〜第５の何れか一の発明の電気車制御シミュレータであって、
前記切替パターンには、前記仮想蓄電器が所定の最大蓄電量及び／又は最低蓄電量の限界蓄電量に至ったときにモードを切り替えるとともに、当該限界蓄電量から所定量変化したときに切り替え前の元のモードに切り替えるパターンが含まれている電気車制御シミュレータを構成しても良い。
【００２２】
この第６の発明によれば、仮想蓄電器が所定の最大蓄電量及び／又は最低蓄電量の限界蓄電量に至ったときに発電制御モードが切り替えられ、また、当該限界蓄電量から所定量変化したときに切り替え前の元のモードに発電制御モードが切り替えられる。固定点１点で切替の判定を行った場合、その値に達したか否かで制御が切り替わり、頻繁な切替（ハンチング）が起こり易くなる。しかし、いわゆるヒステリシスを切替パターンに持たせることで、仮想電動機の安定的な駆動がなされているか否かをシミュレーションにより確認できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ハイブリッド型の電気車の制御シミュレーションが実現されるとともに、仮想発電機等の制御が実際に実現可能か否かをシミュレーションにより確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して、本発明を電気車の一種であるハイブリッド型鉄道車両の制御シミュレータ（以下単に「制御シミュレータ」と呼ぶ。）に適用した場合の実施形態について説明する。但し、本発明の適用が以下の実施形態に限定されるものではなく、例えば同様の主回路構成を有する電気自動車等の電気車の制御シミュレータに適用しても良いことは勿論である。
【００２５】
１．構成
図１は、本実施形態の制御シミュレータ１により模擬される各仮想機器の構成の概念を説明するための図である。制御シミュレータ１は、発電機の動作をモデル化した仮想発電機１０と、コンバータの動作をモデル化した仮想コンバータ２０と、インバータの動作をモデル化した仮想インバータ３０と、主電動機の動作をモデル化した仮想主電動機４０と、補助電源装置の動作をモデル化した仮想補助電源装置５０と、バッテリの動作をモデル化した仮想バッテリ６０とのそれぞれの仮想機器をプログラムによりモデル化してシミュレートし、系全体の電力の需給に関するシミュレーションを行う。
【００２６】
具体的には、仮想発電機１０による発電電力を仮想コンバータ２０により交直変換して供給電力とする。一方、仮想主電動機４０の駆動に要する電力から仮想インバータ３０による直交変換前の電力を逆算的に算出して要求電力とする。また、仮想補助電源装置５０は、客室内の照明等の補機に使用するための電力を生成する装置である補助電源装置を模擬するため、一定電力（以下「補機用電力」と呼ぶ。）を出力するとする。そして、供給電力と要求電力と補機用電力とを勘案した電力需給の過不足分を、仮想バッテリ６０の充放電に当てる。
【００２７】
さらに、仮想主電動機４０は、ユーザによる操作入力又は予めプログラムにより規定された入力値である運転台のノッチ指令や制動指令等の制御指令入力に応じて駆動が制御される。また、仮想発電機１０は、発電制御モードが、ノッチ指令や現在速度等に基づく後述する電力制御処理により切り替えられて制御される。
【００２８】
具体的には、仮想発電機１０の発電制御モードとして、「ＭＡＸモード」、「ＯＰＴモード」、「ＳＩＶモード」の３つのモードが用意されており、「ＭＡＸモード」においては最大出力で、「ＯＰＴモード」においては仮想発電機１０の仕様上の最適効率出力で仮想発電機１０が駆動されるように制御される。また、「ＳＩＶモード」においては仮想発電機１０の駆動が停止され、仮想補助電源装置５０の出力が仮想主電動機４０に供給される。
【００２９】
また、本実施形態において仮想主電動機４０は、三相誘導電動機を模擬し、回生時に仮想発電機として動作して回生電力を発電するよう模擬される。そして、発電された回生電力は、仮想インバータ３０を介して仮想バッテリ６０に充電されるよう模擬される。
【００３０】
図２は、制御シミュレータ１の構成を示した図である。制御シミュレータ１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２００と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３００と、ＲＡＭ（Random Access Memory）４００と、操作入力装置５００と、表示装置６００と、通信装置７００とがバス９００を介して接続されて構成されたコンピュータシステムである。
【００３１】
ＣＰＵ２００は、ＲＯＭ３００に記憶されている制御シミュレーションプログラム３１０に従った制御シミュレーション処理を行う。制御シミュレーション処理については詳細に後述する。また、制御シミュレーションプログラム３１０は、仮想発電機１０、仮想コンバータ２０、仮想インバータ３０、仮想主電動機４０、仮想補助電源装置５０、仮想バッテリ７０それぞれを、実際の機器の動作パラメータ等に従って実際の機器の動作を模擬するようにモデル化された発電機模擬プログラム３１１、コンバータ模擬プログラム３１２、インバータ模擬プログラム３１３、主電動機模擬プログラム３１４、補助電源模擬プログラム３１５、バッテリ模擬プログラム３１６をサブルーチンとして有している。
【００３２】
ＲＡＭ４００は、ＣＰＵ２００により実行される各種プログラム、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを形成している。ＲＡＭ４００には、ＳＯＣデータ４１０と、運転台ノッチデータ４２０と、パラメータノッチデータ４３０と、状況記録データ４４０とが記憶される。
【００３３】
ＳＯＣデータ４１０は、仮想バッテリ６０の最新の蓄電量（以下、「ＳＯＣ（State Of Charge）」と呼ぶ。）のデータである。運転台ノッチデータ４２０は、運転士による運転台からのノッチ指令として操作入力装置５００から入力される現在のノッチ（以下、「運転台ノッチ」と呼ぶ。）が記憶されたデータである。
【００３４】
パラメータノッチデータ４３０は、制御上用いられる内部パラメータとしてのノッチ（以下、「パラメータノッチ」と呼ぶ。）が記憶されたデータである。運転台ノッチとパラメータノッチとは原則的に一致するが、仮想主電動機４０に対する給電不足の発生可能性が検出された場合等に、例外的にパラメータノッチが低い段数に切り替えられる。
【００３５】
状況記録データ４４０は、仮想バッテリ６０の蓄電量と、仮想主電動機４０による仮想鉄道車両（電気車）の走行速度と、運転台ノッチデータ４２０及びパラメータノッチデータ４３０に格納されているそれぞれのノッチ段数と、仮想発電機１０の発電制御モードと、仮想発電機１０の発電に要した燃料消費量とが、制御シミュレーション処理の実行中に定期的に記録・蓄積されたデータである。
【００３６】
２．原理
次に、制御シミュレーション処理の動作原理について説明する。以下、模擬するハイブリッド型鉄道車両（適宜「仮想鉄道車両」と呼ぶ。）の力行時、制動時及びアイドリング時における制御シミュレーションの原理についてそれぞれ説明する。
【００３７】
２−１．力行時の制御シミュレーション
本実施形態では、力行時のパラメータノッチとして、「０Ｎ」、「２Ｎ」、「３Ｎ」、「４Ｎ」及び「５Ｎ」の５段階のノッチが使用される。尚、「１Ｎ」は車両の構内入れ替え等で使用されるノッチであり、通常運転では使用されないことから、ここでは除外している。
【００３８】
また、仮想発電機１０の発電制御モードとして、「ＭＡＸモード」、「ＯＰＴモード」及び「ＳＩＶモード」の３種類のモードが使用される。
【００３９】
「ＭＡＸモード」では、仮想発電機１０が最大出力で駆動されて、その出力が仮想主電動機４０に供給される。「ＯＰＴモード」では、仮想発電機１０が仕様上予め定められた最適効率の出力で駆動され、その出力が仮想主電動機４０に供給される。
【００４０】
「ＳＩＶモード」では、仮想発電機１０の駆動が停止され、仮想補助電源装置５０の出力が仮想主電動機４０に供給される。尚、仮想主電動機４０に比べて遥かに低い補機等の電力を賄うためのものであるため、その出力は、仮想発電機１０の最大出力や最適効率の出力と比べて遥かに小さい。
【００４１】
図３〜６に、各パラメータノッチにおいて、仮想主電動機４０の駆動に要する電力（以下、「要求電力」と呼ぶ。）の変化を表した要求電力曲線を示す。各図において、横軸は仮想鉄道車両の速度（仮想主電動機４０による走行速度）、縦軸は要求電力を示している。尚、パラメータノッチが「０Ｎ」の場合については図示を省略する。
【００４２】
図３は、パラメータノッチが「５Ｎ」の場合の要求電力曲線を示す図である。
仮想鉄道車両の速度がＶ1に到達するまでは要求電力が線形的に増加していき、速度Ｖ1〜Ｖ2では一定となる。そして、速度Ｖ2を超えると、要求電力は徐々に減少していく。
【００４３】
また、「ＭＡＸモード」による発電制御だけで走行が可能なのは、仮想鉄道車両の速度がＶθ1（＜Ｖ1）に到達するまでであり、速度がＶθ1を超えると、「ＭＡＸモード」による発電制御だけでは電力が足りなくなる。この速度Ｖθ1を、以下「第１臨界速度」と呼ぶ。
【００４４】
仮想鉄道車両の速度が「０〜Ｖθ1」の速度域の場合に、「ＭＡＸモード」による発電制御だけを行うと、当該速度域では常に供給電力が要求電力を上回るため、その差分の電力は余剰電力として仮想バッテリ６０に充電されることになる（図３の領域Ｒ１＋Ｒ２）。しかし、仮想バッテリ６０のＳＯＣが最大蓄電量に達していれば、余剰電力は仮想バッテリ６０に充電されず、余剰電力が無駄になってしまう。
【００４５】
また、当該速度域において、「ＯＰＴモード」による発電制御だけを行うと、仮想鉄道車両の速度がＶ3（＜Ｖθ1）に到達するまでは常に供給電力が要求電力を上回るため、その差分の電力は余剰電力として仮想バッテリ６０に充電されることになる（図３の領域Ｒ１）。しかし、この場合も、仮想バッテリ６０のＳＯＣが最大蓄電量に達していれば、余剰電力は仮想バッテリ６０に充電されないことになる。
【００４６】
そこで、仮想鉄道車両の速度が「０〜Ｖθ1」の速度域の場合は、仮想バッテリ６０のＳＯＣに応じて、「ＭＡＸモード」と、「ＯＰＴモード」と、「ＳＩＶモード」とを切り替えながら発電制御を行うように模擬する。
【００４７】
図７は、発電制御モードの切替手順を表した切替パターンを示す図である。同図において、横軸は仮想鉄道車両の速度域、縦軸は仮想バッテリ６０のＳＯＣを示している。また、切替パターン中の矢印の始点から終点までが、当該発電制御モードによる発電制御を行うことを示している。
【００４８】
速度域「０〜Ｖθ1」において、ＳＯＣのレベルが最低レベル値「ＳＯＣmin0」である場合は、「ＭＡＸモード」による発電制御を行い、余剰電力は仮想バッテリ６０に充電される。そして、ＳＯＣのレベルが最低レベル値「ＳＯＣmin0」よりも僅かに高い低レベル値「ＳＯＣmin1」に到達したら、発電制御モードを「ＭＡＸモード」から「ＯＰＴモード」に切り替える。
【００４９】
その後、「ＯＰＴモード」における供給電力が要求電力を上回る場合は、余剰電力が仮想バッテリ６０に更に充電されていき、ＳＯＣのレベルが最高レベル値「ＳＯＣmax0」に到達したら、発電制御モードを「ＯＰＴモード」から「ＳＩＶモード」に切り替える。即ち、仮想発電機１０の駆動を停止させて、仮想補助電源装置５０からの出力を開始させるように模擬する。
【００５０】
「ＳＩＶモード」では、僅かな電力が供給されるに止まるため、不足電力は仮想バッテリ６０から供給されることになり、ＳＯＣは減少していく。そして、ＳＯＣのレベルが最高レベル値「ＳＯＣmax0」よりも僅かに低い高レベル値「ＳＯＣmax1」に到達したら、発電制御モードを「ＳＩＶモード」から「ＯＰＴモード」に切り替える。即ち、仮想補助電源装置５０からの出力を停止させて、仮想発電機１０の駆動を開始させるように模擬する。
【００５１】
その後、「ＯＰＴモード」における供給電力が要求電力に満たない場合は、不足電力が仮想バッテリ６０から供給され続け、ＳＯＣのレベルが最低レベル値「ＳＯＣmin0」に到達したら、発電制御モードを「ＯＰＴモード」から「ＭＡＸモード」に切り替える。
【００５２】
本実施形態では、仮想バッテリ６０のＳＯＣが最高レベル値及び最低レベル値（以下、包括的に「限界レベル値」と呼ぶ。）に達したときに発電制御モードを切り替えると共に、この限界レベル値から僅かに変化した高レベル値又は低レベル値にＳＯＣが達したときに、切り替え前の元のモードに発電制御モードを切り替えるようにしている。固定点１点で切替の判定を行った場合、その値に達したか否かで制御が切り替わり、頻繁な切替（ハンチング）が起こり易くなる。しかし、いわゆるヒステリシスを切替パターンに持たせることで、仮想主電動機４０の安定的な駆動が確保される。
【００５３】
尚、発電制御モードを「ＭＡＸモード」から「ＯＰＴモード」に切り替えた後に、「ＯＰＴモード」における供給電力が要求電力に満たない場合は、不足電力が仮想バッテリ６０から供給されることとなる。そして、ＳＯＣのレベルが最低レベル値「ＳＯＣmin0」に到達したら、発電制御モードを「ＯＰＴモード」から再び「ＭＡＸモード」に切り替える。即ち、切替パターンの左辺から右辺に遷移する形となる。
【００５４】
また、発電制御モードを「ＳＩＶモード」から「ＯＰＴモード」に切り替えた後に、「ＯＰＴモード」における供給電力が要求電力を上回る場合は、余剰電力が仮想バッテリ６０に充電されるように模擬される。そして、ＳＯＣのレベルが最高レベル値「ＳＯＣmax0」に到達したら、発電制御モードを「ＯＰＴモード」から再び「ＳＩＶモード」に切り替える。即ち、切替パターンの右辺から左辺に遷移する形となる。
【００５５】
一方、図３の要求電力曲線から、仮想鉄道車両の速度が第１臨界速度Ｖθ1を超えると、「ＭＡＸモード」による発電制御だけでは電力が足りなくなる。そこで、速度域「Ｖθ1以上」では、常に「ＭＡＸモード」による発電制御を行い、不足電力が仮想バッテリ６０から補われるように模擬される。
【００５６】
図４は、パラメータノッチが「４Ｎ」の場合の要求電力曲線を示す図である。
仮想鉄道車両の速度がＶ1に到達するまでは要求電力が線形的に増加していき、速度Ｖ1を超えると、要求電力は徐々に減少していく。
【００５７】
また、「ＭＡＸモード」による発電制御だけで走行が可能なのは、仮想鉄道車両の速度が第１臨界速度Ｖθ1に到達するまでであり、速度が第１臨界速度Ｖθ1を超えると、「ＭＡＸモード」による発電制御だけでは電力が足りなくなる。
【００５８】
そこで、パラメータノッチが「４Ｎ」の場合も、「５Ｎ」の場合と同様の発電制御を行う。即ち、図７の切替パターンに従って、仮想鉄道車両の速度が「０〜Ｖθ1」の速度域の場合は、「ＭＡＸモード」と、「ＯＰＴモード」と、「ＳＩＶモード」とを切り替えながら発電制御を行い、「Ｖθ1以上」の速度域の場合は、常に「ＭＡＸモード」による発電制御を行う。
【００５９】
図５は、パラメータノッチが「３Ｎ」の場合の要求電力曲線を示す図である。
仮想鉄道車両の速度が第１臨界速度Ｖθ1に到達するまでは要求電力が線形的に増加していく。そして、第１臨界速度Ｖθ1〜速度Ｖθ2では、要求電力が「ＭＡＸモード」における供給電力と一致し、速度Ｖθ2を超えると、要求電力は徐々に減少していく。この速度Ｖθ2を、以下「第２臨界速度」と呼ぶ。
【００６０】
仮想鉄道車両の速度が「０〜Ｖθ1」の速度域の場合に、「ＭＡＸモード」による発電制御だけを行うこととすると、仮想バッテリ６０のＳＯＣが最大蓄電量に達している場合は、余剰電力が仮想バッテリ６０に充電されず無駄になってしまう。これは、「Ｖθ2以上」の速度域についても同様である。
【００６１】
そこで、パラメータノッチが「３Ｎ」の場合は、図８の切替パターンに従って発電制御モードの切替を行う。即ち、仮想鉄道車両の速度が「０〜Ｖθ1」の速度域の場合は、図７の切替パターンと同様に、「ＭＡＸモード」と、「ＯＰＴモード」と、「ＳＩＶモード」とを切り替えながら発電制御を行うように模擬する。
【００６２】
そして、速度が「Ｖθ1〜Ｖθ2」の速度域の場合は、常に「ＭＡＸモード」による発電制御を行うように模擬する。また、速度が「Ｖθ2以上」の速度域の場合は、「ＭＡＸモード」と「ＳＩＶモード」とを切り替えながら発電制御を行うように模擬する。具体的には、ＳＯＣのレベルが最低レベル値「ＳＯＣmin0」である場合は、「ＭＡＸモード」による発電制御を行い、余剰電力はバッテリ６０に充電されるように模擬する。そして、ＳＯＣのレベルが最高レベル値「ＳＯＣmax0」に到達したら、発電制御モードを「ＭＡＸモード」から「ＳＩＶモード」に切り替える。
【００６３】
「ＳＩＶモード」では、僅かな電力が供給されるに止まるため、不足電力は仮想バッテリ６０から供給されることになり、ＳＯＣは減少していく。そして、ＳＯＣのレベルが高レベル値「ＳＯＣmax1」に到達したら、発電制御モードを「ＳＩＶモード」から「ＭＡＸモード」に切り替える。
【００６４】
図６は、パラメータノッチが「２Ｎ」の場合の要求電力曲線を示す図である。
仮想鉄道車両の速度が第１臨界速度Ｖθ1に到達するまでは要求電力が線形的に増加していく。そして、速度Ｖθ1を超えると、要求電力は徐々に減少していく。
【００６５】
そこで、パラメータノッチが「２Ｎ」の場合も、「３Ｎ」の場合と同様の発電制御を行う（但し、この場合は「Ｖθ1＝Ｖθ2」とする。）。即ち、図８の切替パターンに従って、仮想鉄道車両の速度が「０〜Ｖθ1」の速度域の場合は、「ＭＡＸモード」と、「ＯＰＴモード」と、「ＳＩＶモード」とを切り替えながら発電制御を行うように模擬する。また、速度が「Ｖθ1以上」の速度域の場合は、「ＭＡＸモード」と、「ＳＩＶモード」とを切り替えながら発電制御を行うように模擬する。
【００６６】
最後に、パラメータノッチが「０Ｎ」の場合は、常に「ＳＩＶモード」による発電制御を行うように模擬する。尚、仮想バッテリ６０のＳＯＣに応じて、仮想バッテリ６０への充電を行う場合は、「０Ｎ」の場合に、「ＯＰＴモード」で仮想発電機１０を駆動するように制御しても良い。
【００６７】
２−２．制動時の制御シミュレーション
仮想鉄道車両の制動時には、仮想バッテリ６０のＳＯＣに基づいて回生ブレーキを動作制御することで、回生電力が仮想バッテリ６０に充電されるように模擬する。具体的には、ＳＯＣが最高レベル値「ＳＯＣmax0」に満たない場合は、回生ブレーキを作動させて、仮想主電動機４０により発電された回生電力が仮想バッテリ６０に充電されるようにする。一方、ＳＯＣが最高レベル値「ＳＯＣmax0」である場合は、回生ブレーキを動作させずに、機械ブレーキを動作させる。
【００６８】
２−３．アイドリング時の制御シミュレーション
仮想鉄道車両のアイドリング時には、仮想バッテリ６０のＳＯＣに基づいて仮想発電機１０を駆動制御して、仮想バッテリ６０を充電するように模擬する。具体的には、ＳＯＣが最高レベル値「ＳＯＣmax0」に満たない場合は、仮想発電機１０を「ＯＰＴモード」で駆動させ、このときの出力電力で仮想バッテリ６０を充電するようにする。一方、ＳＯＣが最高レベル値「ＳＯＣmin0」である場合は、仮想発電機１０の駆動を停止させる。
【００６９】
３．処理の流れ
次に、フローチャートを用いて、制御シミュレーション処理の流れについて説明する。尚、仮想発電機１０、仮想コンバータ２０、仮想インバータ３０、仮想主電動機４０、仮想補助電源装置５０、仮想バッテリ６０の動作制御については公知の技術を適用可能であるため、詳細な説明を省略し、仮想鉄道車両の全体的な電力制御を中心に説明する。図９は、ＣＰＵ２００により制御シミュレーションプログラム３１０に従って実行される制御シミュレーション処理の流れを示すフローチャートである。
【００７０】
先ず、ＣＰＵ２００は、発電機模擬プログラム３１１、コンバータ模擬プログラム３１２、インバータ模擬プログラム３１３、主電動機模擬プログラム３１４、補助電源模擬プログラム３１５、バッテリ模擬プログラム３１６を起動・実行して各仮想機器モデルの個別のシミュレートを開始する（ステップＡ１）。そして、現在の仮想バッテリ６０のＳＯＣでＲＡＭ４００のＳＯＣデータ４１０を更新する（ステップＡ２）。
【００７１】
次いで、操作入力装置５００から、運転台のノッチ指令や制動指令等の制御指令としての入力を受け付ける（ステップＡ３）。ＣＰＵ２００は、操作入力された運転台からのノッチ指令と、運転台ノッチデータ４２０とを比較することで、運転台ノッチが変化したか否かを判定し（ステップＡ４）、変化しなかったと判定した場合は（ステップＡ４；Ｎｏ）、ステップＡ７へと処理を移行する。
【００７２】
ステップＡ４において運転台ノッチが変化したと判定した場合は（ステップＡ４；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２００は、当該運転台ノッチでＲＡＭ４００の運転台ノッチデータ４２０を更新すると共に、当該運転台ノッチをパラメータノッチとして、パラメータノッチデータ４３０を更新する（ステップＡ５）。
【００７３】
次いで、ＣＰＵ２００は、仮想主電動機４０の動作状態に基づいて仮想鉄道車両が力行状態であるか否かを判定し（ステップＡ７）、力行状態ではないと判定した場合は（ステップＡ７；Ｎｏ）、ステップＡ１７へと処理を移行する。
【００７４】
ステップＡ７において力行状態であると判定した場合は（ステップＡ７；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２００は、パラメータノッチデータ４３０に記憶されているパラメータノッチを判定する（ステップＡ９）。
【００７５】
ステップＡ９において判定したパラメータノッチが「０Ｎ」であった場合は（ステップＡ９；０Ｎ）、ＣＰＵ２００は、発電制御モードを「ＳＩＶモード」に切り替える（ステップＡ１１）。
【００７６】
また、ステップＡ９において判定したパラメータノッチが「４Ｎ」又は「５Ｎ」であった場合は（ステップＡ９；４Ｎ又は５Ｎ）、ＣＰＵ２００は、高ノッチ用発電制御モード切替処理を行う（ステップＡ１３）。
【００７７】
図１０は、高ノッチ用発電制御モード切替処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ＣＰＵ２００は、仮想主電動機４０の駆動状態から仮想鉄道車両の現在の走行速度を取得する（ステップＢ１）。そして、ＣＰＵ２００は、ステップＢ１で取得した走行速度に対応する速度域を判定する（ステップＢ３）。
【００７８】
ステップＢ３で判定した速度域が「０〜Ｖθ1」であった場合は（ステップＢ３；０〜Ｖθ1）、ＣＰＵ２００は、ＳＯＣデータ４１０に記憶されているＳＯＣが、最高レベル値「ＳＯＣmax0」以上であるか否かを判定する（ステップＢ５）。
【００７９】
ステップＢ５において最高レベル値「ＳＯＣmax0」未満であると判定した場合は（ステップＢ５；Ｎｏ）、ＣＰＵ２００は、ステップＢ９へと処理を移行する。一方、最高レベル値「ＳＯＣmax0」以上であると判定した場合は（ステップＢ５；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２００は、発電制御モードを「ＳＩＶモード」に切り替える（ステップＢ７）。
【００８０】
次いで、ＣＰＵ２００は、ＳＯＣデータ４１０に記憶されているＳＯＣが、最低レベル値「ＳＯＣmin0」以下であるか否かを判定し（ステップＢ９）、最低レベル値「ＳＯＣmin0」よりも高いと判定した場合は（ステップＢ９；Ｎｏ）、ステップＢ１３へと処理を移行する。
【００８１】
一方、ステップＢ９において最低レベル値「ＳＯＣmin0」以下であると判定した場合は（ステップＢ９；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２００は、発電制御モードを「ＭＡＸモード」に切り替える（ステップＢ１１）。
【００８２】
次いで、ＣＰＵ２００は、ＳＯＣデータ４１０に記憶されているＳＯＣが、高レベル値「ＳＯＣmax1」以上であるか否かを判定し（ステップＢ１３）、高レベル値「ＳＯＣmax1」以上であると判定した場合は（ステップＢ１３；Ｙｅｓ）、現在の発電制御モードを判定する（ステップＢ１５）。
【００８３】
ステップＢ１５において現在の発電制御モードが「ＳＩＶモード」であると判定した場合は（ステップＢ１５；ＳＩＶモード）、ＣＰＵ２００は、発電制御モードを「ＯＰＴモード」に切り替える（ステップＢ１７）。
【００８４】
また、ステップＢ１３において高レベル値「ＳＯＣmax1」未満であると判定した場合（ステップＢ１３；Ｎｏ）、又はステップＢ１５において現在の発電制御モードが「ＯＰＴモード」であると判定した場合は（ステップＢ１５；ＯＰＴモード）、ＣＰＵ２００は、ステップＢ１９へと処理を移行する。
【００８５】
次いで、ＣＰＵ２００は、ＳＯＣデータ４１０に記憶されているＳＯＣが、低レベル値「ＳＯＣmin1」以下であるか否かを判定し（ステップＢ１９）、低レベル値「ＳＯＣmin1」以下であると判定した場合は（ステップＢ１９；Ｙｅｓ）、現在の発電制御モードを判定する（ステップＢ２１）。
【００８６】
ステップＢ２１において現在の発電制御モードが「ＭＡＸモード」であると判定した場合は（ステップＢ２１；ＭＡＸモード）、ＣＰＵ２００は、発電制御モードを「ＯＰＴモード」に切り替える（ステップＢ２３）。そして、ＣＰＵ２００は、高ノッチ用発電制御モード切替処理を終了する。
【００８７】
また、ステップＢ１９において低レベル値「ＳＯＣmin1」よりも高いと判定した場合（ステップＢ１９；Ｎｏ）、又はステップＢ２１において現在の発電制御モードが「ＯＰＴモード」であると判定した場合は（ステップＢ２１；ＯＰＴモード）、ＣＰＵ２００は、高ノッチ用発電制御モード切替処理を終了する。
【００８８】
一方、ステップＢ３で判定した速度域が「Ｖθ1以上」であった場合は（ステップＢ３；Ｖθ1以上）、ＣＰＵ２００は、発電制御モードを「ＭＡＸモード」に切り替える（ステップＢ２５）。
【００８９】
そして、ＣＰＵ２００は、現在のパラメータノッチで、現在の走行速度で走行する場合の仮想主電動機４０の要求電力を判定する（ステップＢ２７）。
【００９０】
そして、ＣＰＵ２００は、ＳＯＣデータ４１０に記憶されている現在のＳＯＣによる仮想バッテリ６０の充電量と、「ＭＡＸモード」による供給電力との和が、ステップＢ２７で判定した要求電力未満であるか否かを判定し（ステップＢ２９）、要求電力以上であると判定した場合は（ステップＢ２９；Ｎｏ）、高ノッチ用発電制御モード切替処理を終了する。
【００９１】
一方、ステップＢ２９において要求電力未満であると判定した場合は（ステップＢ２９；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２００は、パラメータノッチデータ４３０に記憶されているパラメータノッチを１段階下のパラメータノッチに更新して（ステップＢ３１）、高ノッチ用発電制御モード切替処理を終了する。
【００９２】
「Ｖθ1以上」の速度域では、仮想バッテリ６０のＳＯＣによる仮想バッテリ６０の充電量と、「ＭＡＸモード」による供給電力との和が、当該速度における要求電力に満たない場合がある。この場合は、給電不足が発生することになり、当該パラメータノッチにおける当該速度での走行は不可能となる。そこで、給電不足の発生可能性が検出された場合は、強制的にパラメータノッチを１段階下げることにしている（ステップＢ２７〜Ｂ３１）。パラメータノッチを１段階下げると、同一の速度において主電動機４０の駆動に要する要求電力が低くなるため（図３〜図６の要求電力曲線）、給電不足の発生が解消される。
【００９３】
図９の制御シミュレーション処理に戻って、ステップＡ９においてパラメータノッチが「２Ｎ」又は「３Ｎ」であると判定した場合は（ステップＡ９；２Ｎ又は３Ｎ）、ＣＰＵ２００は、中ノッチ用発電制御モード切替処理を行う（ステップＡ１５）。
【００９４】
図１１は、中ノッチ用発電制御モード切替処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ＣＰＵ２００は、仮想主電動機４０の駆動状態から仮想鉄道車両の現在の走行速度を取得する（ステップＣ１）。そして、ＣＰＵ２００は、ステップＣ１で取得した速度に対応する速度域を判定する（ステップＣ３）。
【００９５】
ステップＣ３で判定した速度域が「０〜Ｖθ1」であった場合は（ステップＣ３；０〜Ｖθ1）、ＣＰＵ２００は、ステップＣ５〜Ｃ２３の処理を行って、中ノッチ用発電制御モード切替処理を終了する。尚、ステップＣ５〜Ｃ２３の処理は、図１０の高ノッチ用発電制御モード切替処理におけるステップＢ５〜Ｂ２３の処理と同一であるため、説明を省略する。
【００９６】
ステップＣ３で判定した速度域が「Ｖθ1〜Ｖθ2」であった場合は（ステップＣ３；Ｖθ1〜Ｖθ2）、ＣＰＵ２００は、発電制御モードを「ＭＡＸモード」に切り替えて（ステップＣ２５）、中ノッチ用発電制御モード切替処理を終了する。
【００９７】
また、ステップＣ３で判定した速度域が「Ｖθ2以上」であった場合は（ステップＣ３；Ｖθ2以上）、ＣＰＵ２００は、ＳＯＣデータ４１０に記憶されているＳＯＣが、最高レベル値「ＳＯＣmax0」以上であるか否かを判定する（ステップＣ２７）。
【００９８】
ステップＣ２７において最高レベル値「ＳＯＣmax0」未満であると判定した場合は（ステップＣ２７；Ｎｏ）、ＣＰＵ２００は、ステップＣ３１へと処理を移行する。一方、最高レベル値「ＳＯＣmax0」以上であると判定した場合は（ステップＣ２７；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２００は、発電制御モードを「ＳＩＶモード」に切り替える（ステップＣ２９）。
【００９９】
次いで、ＣＰＵ２００は、ＳＯＣデータ４１０に記憶されているＳＯＣが、高レベル値「ＳＯＣmax1」以上であるか否かを判定し（ステップＣ３１）、高レベル値「ＳＯＣmax1」以上であると判定した場合は（ステップＣ３１；Ｙｅｓ）、現在の発電制御モードを判定する（ステップＣ３３）。
【０１００】
ステップＣ３３において現在の発電制御モードが「ＳＩＶモード」であると判定した場合は（ステップＣ３３；ＳＩＶモード）、ＣＰＵ２００は、発電制御モードを「ＭＡＸモード」に切り替える（ステップＣ３５）。そして、ＣＰＵ２００は、中ノッチ用発電制御モード切替処理を終了する。
【０１０１】
また、ステップＣ３１において高レベル値「ＳＯＣmax1」未満であると判定した場合（ステップＣ３１；Ｎｏ）、又はステップＣ３３において現在の発電制御モードが「ＭＡＸモード」であると判定した場合は（ステップＣ３３；ＭＡＸモード）、ＣＰＵ２００は、中ノッチ用発電制御モード切替処理を終了する。
【０１０２】
図９の制御シミュレーション処理に戻って、ステップＡ１１、Ａ１３又はＡ１５の処理を終了すると、ＣＰＵ２００は、仮想主電動機４０の駆動状態に基づいて仮想鉄道車両が制動状態であるか否かを判定し（ステップＡ１７）、制動状態であると判定した場合は（ステップＡ１７；Ｙｅｓ）、ＳＯＣデータ４１０に記憶されているＳＯＣが、最高レベル値「ＳＯＣmax0」以上であるか否かを判定する（ステップＡ１９）。
【０１０３】
ステップＡ１９において最高レベル値「ＳＯＣmax0」未満であると判定した場合は（ステップＡ１９；Ｎｏ）、ＣＰＵ２００は、回生電力により仮想バッテリ６０を充電させる（ステップＡ２１）。具体的には、ＣＰＵ２００が回生ブレーキを作動させることにより、給電ラインに回生電力が供給され、仮想バッテリ６０が充電される。
【０１０４】
ステップＡ１７において制動状態ではないと判定した場合（ステップＡ１７；Ｎｏ）、又はステップＡ１９において最高レベル値「ＳＯＣmax0」以上であると判定した場合は（ステップＡ１９；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２００は、ステップＡ２３へと処理を移行する。
【０１０５】
次いで、ＣＰＵ２００は、仮想鉄道車両がアイドリング状態であるか否かを判定し（ステップＡ２３）、アイドリング状態であると判定した場合は（ステップＡ２３；Ｙｅｓ）、ＳＯＣデータ４１０に記憶されているＳＯＣが、最高レベル値「ＳＯＣmax0」以上であるか否かを判定する（ステップＡ２５）。
【０１０６】
ステップＡ２５において最高レベル値「ＳＯＣmax0」未満であると判定した場合は（ステップＡ２５；Ｎｏ）、ＣＰＵ２００は、仮想発電機１０の出力電力で仮想バッテリ６０を充電させる（ステップＡ２７）。具体的には、ＣＰＵ２００は、仮想発電機１０を「ＯＰＴモード」で駆動させ、この出力電力で仮想バッテリ６０を充電させる。
【０１０７】
ステップＡ２３においてアイドリング状態ではないと判定した場合（ステップＡ２３；Ｎｏ）、ステップＡ２５において最高レベル値「ＳＯＣmax0」以上であると判定した場合（ステップＡ２５；Ｙｅｓ）、又は、ステップＳ２７の処理の後、ＣＰＵ２００は、仮想バッテリ６０の蓄電量と、仮想主電動機４０による仮想鉄道車両の走行速度と、運転台ノッチデータ４２０及びパラメータノッチデータ４３０に格納されているそれぞれのノッチ段数と、仮想発電機１０の発電制御モードと、仮想発電機１０の発電に要した燃料消費量とを現在時刻と対応づけて状況記録データ４４０に蓄積的に記録し（ステップＡ２９）、ステップＡ２に処理を移行する。
【０１０８】
４．作用効果
本実施形態によれば、仮想バッテリ６０のＳＯＣに応じた仮想発電機１０の発電制御モードの切替パターンが、仮想鉄道車両の走行速度域及びパラメータノッチ毎に予め設定されている。そして、仮想鉄道車両の現在の走行速度及びパラメータノッチに応じて、切替パターンが択一的に選択される。そして、現在の仮想バッテリ６０のＳＯＣに応じた発電制御モードで、仮想発電機１０の駆動が制御されるように模擬される。
【０１０９】
例えば、仮想鉄道車両の走行速度が第１臨界速度未満の速度域の場合は、仮想バッテリ６０のＳＯＣに基づいて、「ＭＡＸモード」と、「ＯＰＴモード」と、「ＳＩＶモード」とが切り替えられることになる。具体的には、ＳＯＣが最高レベル値に近い場合は、「ＯＰＴモード」と「ＳＩＶモード」とが切り替えられ、ＳＯＣが最低レベル値に近い場合は、「ＭＡＸモード」と、「ＯＰＴモード」とが切り替えられる。従って、要求電力に応じて仮想発電機１０の出力を適切に抑えるような仮想発電機１０の駆動制御をシミュレーションすることができ、省エネルギー化の運転制御としての実現可能性を探ることが可能となる。
【０１１０】
５．変形例
５−１．中ノッチにおける発電制御モード
パラメータノッチが「３Ｎ」又は「２Ｎ」である場合は、高速域において、「ＭＡＸモード」と、「ＳＩＶモード」とを切り替えながら発電制御を行うものとして説明したが、これに「ＯＰＴモード」を加えても勿論良い。この場合は、低速域の場合と同様に発電制御モードの切り替えを行うようにする。
【０１１１】
５−２．給電不足の発生可能性検出
本実施形態では、パラメータノッチが「５Ｎ」又は「４Ｎ」である場合の高速域において、仮想バッテリ６０のＳＯＣによる仮想バッテリ６０の充電量と、「ＭＡＸモード」による供給電力との和が、要求電力未満であるか否かを判定することで、給電不足の発生可能性を検出するものとして説明したが、これを仮想バッテリ６０のＳＯＣに基づいて検出することにしても良い。例えば、図１０のステップＢ２９の代わりに、仮想バッテリ６０のＳＯＣが所定の極低レベル（ＳＯＣmin0未満）である場合は、給電不足の発生可能性ありと判定する。
【０１１２】
５−３．給電不足時のパラメータノッチの切替
また、本実施形態では、給電不足の発生可能性が検出された場合に、パラメータノッチを１段階ずつ下げるものとして説明したが、これを２段階以上下げることにしても良い。例えば、パラメータノッチが「５Ｎ」である場合は「３Ｎ」に下げ、パラメータノッチが「４Ｎ」である場合は「２Ｎ」に下げるようにする。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】制御シミュレータにより模擬される各仮想機器の構成の概念を説明するための図。
【図２】制御シミュレータの構成を示す図。
【図３】パラメータノッチが「５Ｎ」の場合の要求電力曲線を示す図。
【図４】パラメータノッチが「４Ｎ」の場合の要求電力曲線を示す図。
【図５】パラメータノッチが「３Ｎ」の場合の要求電力曲線を示す図。
【図６】パラメータノッチが「２Ｎ」の場合の要求電力曲線を示す図。
【図７】パラメータノッチが「５Ｎ」又は「４Ｎ」の場合の切替パターンを示す図。
【図８】パラメータノッチが「３Ｎ」又は「２Ｎ」の場合の切替パターンを示す図。
【図９】制御シミュレーション処理の流れを示すフローチャート。
【図１０】高ノッチ用発電制御モード切替処理の流れを示すフローチャート。
【図１１】中ノッチ用発電制御モード切替処理の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
【０１１４】
１              制御シミュレータ
１０            仮想発電機
２０            仮想コンバータ
３０            仮想インバータ
４０            仮想主電動機
５０            仮想補助電源装置
６０            仮想バッテリ
２００          ＣＰＵ
３００          ＲＯＭ
３１０          制御シミュレーションプログラム
４００          ＲＡＭ
４１０          ＳＯＣデータ
４２０          運転台ノッチデータ
４３０          パラメータノッチデータ
４４０          状況記録データ
５００          操作入力装置
【図１】
2008162394.tif 000003
【図２】
2008162394.tif 000004
【図３】
2008162394.tif 000005
【図４】
2008162394.tif 000006
【図５】
2008162394.tif 000007
【図６】
2008162394.tif 000008
【図７】
2008162394.tif 000009
【図８】
2008162394.tif 000010
【図９】
2008162394.tif 000011
【図１０】
2008162394.tif 000012
【図１１】
2008162394.tif 000013