(57)【要約】【課題】回生エネルギーを利用した高効率な運転を実現すると共に、省保守で低コストの車両制御装置及び車両を実現する。【解決手段】車両を駆動する交流電動機７、直流を可変電圧可変周波数の交流に変換し、当該交流電動機を駆動するインバータ６、インバータの直流側に接続する抵抗器４０１とスイッチング素子４０２の直列回路で構成するブレーキチョッパ４、及びインバータの直流側に接続する蓄電器５で構成することにより、回生エネルギーを蓄電し、有効利用することができる。また、蓄電量の上限を超えた場合は、ブレーキチョッパ４により回生エネルギーを消費できるため、機械ブレーキ１０を利用する必要が無く、省保守が可能になる。【選択図】図１
2008017563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電動機により駆動される車両に搭載される車両制御装置において、
原動機と、
原動機により駆動される交流発電機と、
前記交流発電機の発電する交流電力を直流に変換する電力変換器と、
前記直流を可変電圧可変周波数の交流に変換し、前記交流電動機を駆動するインバータと、
前記インバータの直流側に接続する、抵抗器とスイッチング素子の直列回路で構成されるブレーキチョッパと、
前記インバータの直流側に、前記ブレーキチョッパと並列に接続する蓄電器とを備える車両制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両制御装置において、
前記蓄電器の状態に基づき、ブレーキチョッパを制御するブレーキチョッパ制御部を備えることを特徴とする車両制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の車両制御装置において、
前記蓄電器の蓄電状態を監視する蓄電器観測部と、
前記蓄電器観測部の監視する蓄電状態から充電可能電流を算出する蓄電量制御部と、
前記蓄電器の電流が前記充電可能電流に一致するように前記ブレーキチョッパを制御するブレーキチョッパ制御部とを備えることを特徴とする車両制御装置。
【請求項４】
請求項１記載の車両制御装置において、
前記蓄電器の蓄電状態を監視する蓄電器観測部と、
前記蓄電器観測部の監視する蓄電状態から充電可能電力を算出する蓄電量制御部と、
前記インバータの回生電力を演算するインバータ電力演算部と、
前記充電可能電力と前記回生電力に基づき前記ブレーキチョッパを制御するブレーキチョッパ制御部とを備えることを特徴とする車両制御装置。
【請求項５】
請求項２記載の車両制御装置において、
前記交流発電機の発電する交流電力と、前記インバータ側の直流電力を相互に変換するコンバータを備え、
前記蓄電器の蓄電状態を基に、前記コンバータの制御を行うコンバータ制御部を備えることを特徴とする車両制御装置。
【請求項６】
交流電動機により駆動される車両において、
原動機と、
原動機により駆動される交流発電機と、
前記交流発電機の発電する交流電力を直流に変換する電力変換器と、
前記直流を可変電圧可変周波数の交流に変換し、前記交流電動機を駆動するインバータと、
前記インバータの出力が供給される、車両を駆動する交流電動機と、
前記インバータの直流側に接続する、抵抗器とスイッチング素子の直列回路で構成されるブレーキチョッパと、
前記インバータの直流側に、前記ブレーキチョッパと並列に接続する蓄電器とを備える車両。
【請求項７】
請求項６記載の車両において、
前記蓄電器の状態に基づき、ブレーキチョッパを制御するブレーキチョッパ制御部を備えることを特徴とする車両。
【請求項８】
原動機により駆動される交流発電機が発電する交流電力を直流に変換し、
変換された直流を可変電圧可変周波数の交流にインバータで変換し、変換された交流電力を車両駆動用交流電動機に供給する車両制御方法において、
前記インバータの直流側に、抵抗器とスイッチング素子の直列回路で構成されるブレーキチョッパと、蓄電器とを並列に接続し、
前記蓄電器の蓄電状態を監視し、当該蓄電状態から蓄電器の充電可能電流を算出し、
前記蓄電器の電流が、前記充電可能電流に一致するように前記ブレーキチョッパを制御することを特徴とする車両制御方法。
【請求項９】
請求項８記載の車両制御方法において、
前記インバータの回生電力を算出し、回生電力から充電可能電力を減算した電力偏差と、ブレーキチョッパでの消費電力が一致するように制御することを特徴とする車両制御方法。
【請求項１０】
請求項８記載の車両制御方法において、
前記蓄電器の蓄電状態を監視し、前記蓄電器の蓄電量が上限を超過した場合に前記コンバータの直流側から交流側に電力が流れるように制御するとともに、ブレーキチョッパでの電力消費を行うように制御することを特徴とする車両制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両を制動するのに好適な車両制御装置及びその車両制御装置を備えた車両、並びに車両制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン、発電機、整流器、インバータ、電動機から構成される発電機内蔵型車両では、減速時は、ブレーキ装置を用いたブレーキ方法と、電動機を発電機として使用する電気ブレーキ（回生ブレーキ）を用いる方法がある。電気ブレーキの場合は、蓄電器等のエネルギー蓄積装置を設けることで発電した電力（回生電力）を蓄積し、エネルギーのロスを削減することができる。これにより、ブレーキ時に得られる回生エネルギーを有効活用することが可能になった。
【０００３】
特許文献１には、車両を回生ブレーキにより制動する際に発生する回生エネルギーをバッテリ等の蓄電器に蓄電し、有効利用することで列車を高効率に運転する車両の例についての開示がある。
【特許文献１】特開２００３−１３４６０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、前記特許文献１の方法では、蓄電器の蓄電量が上限を超えた場合、回生エネルギーを処理することができないため、回生ブレーキ力を絞り、機械ブレーキにより制動する必要があった。機械ブレーキは摩擦力を利用した制動手段であるため、ブレーキシュー等が摩耗する。そのため、高頻度で使用した場合、交換周期が短くなり保守コストが増大するという問題があった。これに対し、回生エネルギーを蓄電するのに十分な容量の蓄電器を搭載する場合は、蓄電器のコストや重量が増加するなどの問題が発生していた。
【０００５】
本発明の目的は、回生エネルギーを利用した高効率な運転を実現すると共に、省保守で低コストの車両制御装置及び車両を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による車両制御装置は、車両を駆動する交流電動機、直流を可変電圧可変周波数の交流に変換し、当該交流電動機を駆動するインバータ、インバータの直流側に接続する抵抗器とスイッチング素子の直列回路で構成するブレーキチョッパ、及びインバータの直流側に接続する蓄電器で構成する。また、本発明による車両は、上記車両制御装置を搭載したものである。
【０００７】
このように、蓄電器を備えることで、ブレーキ時に発生する回生エネルギーを蓄電器に蓄電できる。また、蓄電器の蓄電量が上限を超えた場合は、ブレーキチョッパにより回生エネルギーを消費することができるため、機械ブレーキを使用する必要が無くなる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、蓄電器へブレーキ時に発生する回生エネルギーを蓄電し、加速時や停車中などの電力が不足した場合に消費することで有効利用することができ、高効率な運転が実現できる。また、蓄電器の蓄電量が上限を超えた場合であっても、ブレーキチョッパにより回生エネルギーを消費することができるため、機械ブレーキを使用する必要が無い。そのため、ブレーキシュー等の摩耗を防ぐことができるため、省保守が可能になる。更に、蓄電器の容量を過大にする必要がないため、低コストで軽量な車両制御装置及び車両が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、本発明の第１の実施の形態を、図１〜図６を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態による全体構成例である。本例は、エンジン１と、それに接続する発電機２、発電した電力を直流に変換する整流器３、整流器３の直流側には、ブレーキチョッパ４、蓄電器５、及びインバータ６を並列に接続するように構成する。ブレーキチョッパ４は抵抗器４０１とスイッチング素子４０２の直列回路で構成する。また、蓄電器５は、リチウムイオン電池などの充放電が可能な電池とする。インバータ６には、交流電動機７を接続し、交流電動機７を駆動することで、車輪８を駆動し、車両９を走行させる。車輪８には機械ブレーキ１０を備え、交流電動機７には、速度検出器１１を設ける。また、インバータ６を制御するインバータ制御部１０１、機械ブレーキ１０を制御する機械ブレーキ制御部１０３、蓄電器５の蓄電量を制御する蓄電量制御部１０５、ブレーキチョッパ４を制御するブレーキチョッパ制御部１０７を設け、各装置の制御を行う。
【００１１】
本例では、車両の加速時は、エンジン１により発電機２を駆動し、発電した電力を整流器３で直流に変換する。整流器３で変換した直流電力はインバータ６に伝達され、インバータ６では直流を交流に変換して交流電動機７を駆動することで、車輪８を駆動し、車両９を走行させる。また、ブレーキ時は、交流電動機７を発電機として作動させることにより制動をかけ、交流電動機７で発電した電力をインバータ６の入力とし、インバータ６において直流電力に変換し、蓄電器５へ蓄える。
【００１２】
次に、各制御部の処理について説明する。まず、インバータ制御部１０１の処理について説明する。インバータ制御部１０１は、速度検出器１１で検出した交流電動機７の速度Ｖｔと、第１のトルク指令Ｔｒｅｆを入力し、第２のトルク指令Ｔ＊を出力する。第１のトルク指令Ｔｒｅｆは、運転台のノッチ信号と速度に応じて上位のコントローラから出力される指令である。
【００１３】
図２に第２のトルク指令Ｔ＊の上限値の特性を示す。インバータ制御部１０１は、交流電動機７の速度Ｖｔと図２に示す特性を用いて第２のトルク指令Ｔ＊の上限値を求め、求められた第２のトルク指令の上限値により第１のトルク指令Ｔｒｅｆを制限し、その値を第２のトルク指令Ｔ＊として出力する。インバータ６は、インバータ制御部１０１から出力された第２のトルク指令Ｔ＊と交流電動機７の出力トルクが一致するように、直流を可変周波数可変電圧の交流に変換し、交流電動機７を駆動する。
【００１４】
次に、機械ブレーキ制御部１０３の処理について説明する。機械ブレーキ制御部１０３には、減算器１０２の出力を入力するよう構成する。減算器１０２は、上位のコントローラから出力される第１のトルク指令Ｔｒｅｆと、インバータ制御部１０１から出力される第２のトルク指令Ｔ＊を入力し、第１のトルク指令Ｔｒｅｆから第２のトルク指令Ｔ＊を減算することで、トルク偏差ΔＴを求める。機械ブレーキ制御部１０３は、減算器１０２から出力されたトルク偏差ΔＴと機械ブレーキ１０の制動力が一致するように制御を行う。
【００１５】
次に、蓄電量制御部１０５及びブレーキチョッパ制御部１０７の処理について説明する。まず、蓄電器観測部１０４は、蓄電器５の蓄電器電圧Ｖｂと蓄電器電流Ｉｂを入力し、蓄電量ＳＯＣを推定する。蓄電量制御部１０５は、蓄電器観測部１０４から出力された蓄電量ＳＯＣを入力し、蓄電量ＳＯＣに基づき、蓄電器電流指令Ｉｂ＊を出力する。図３に蓄電量ＳＯＣと蓄電量制御部１０５から出力される蓄電器電流指令Ｉｂ＊との関係を示す。蓄電量ＳＯＣが、蓄電量上限以下では蓄電器電流指令Ｉｂ＊は蓄電器の定格電流、蓄電量上限を超える場合は蓄電器電流指令Ｉｂ＊は０である。蓄電量制御部１０５から出力された蓄電器電流指令Ｉｂ＊は、減算器１０６へ入力される。減算器１０６では、蓄電器電流指令Ｉｂ＊と蓄電器電流Ｉｂを入力し、蓄電器電流指令Ｉｂ＊から蓄電器電流Ｉｂを減算して蓄電器電流偏差ΔＩｂを出力する。ブレーキチョッパ制御部１０７は、減算器１０６から出力された蓄電器電流偏差ΔＩｂを入力し、（１）式に基づき通流率ＶＢｒを演算する。
【００１６】
ＶＢｒ＝−（Ｋｐ＋Ｋｉ／ｓ）ΔＩｂ    ・・・・・（１）
但し、Ｋｐ、Ｋｉは制御ゲイン、ｓは微分演算子である。
【００１７】
ブレーキチョッパ４は、ブレーキチョッパ制御部１０７から出力された通流率指令ＶＢｒを入力し、通流率ＶＢｒに基づいてスイッチング素子４０２のスイッチングを行い、抵抗器４０１で電力を消費する。このように、蓄電量制御部１０５とブレーキチョッパ制御部１０７を連動させて制御することにより、ブレーキチョッパ４において、蓄電器５の蓄電量上限を超えないように回生電力の余剰分を消費させることができる。
【００１８】
次に、本例の動作について説明する。図４に本発明の第１の実施の形態によるブレーキ時における動作の一例を示す。図４は、横軸は時間、縦軸は上から車両９の速度、第１のトルク指令Ｔｒｅｆ、第２のトルク指令Ｔ＊、機械ブレーキの制動力、回生ブレーキのパワー、機械ブレーキのパワー、蓄電器電流Ｉｂと蓄電器電流指令Ｉｂ＊、ブレーキチョッパの通流率ＶＢｒ、及び蓄電量ＳＯＣである。
【００１９】
はじめ、車両９は走行しており、蓄電量ＳＯＣは蓄電量上限よりも低い値である。時刻Ｔ１で第１のトルク指令Ｔｒｅｆが立ち上がり、車両９の制動を開始する。第１のトルク指令Ｔｒｅｆが立ち上がると第２のトルク指令Ｔ＊も立ち上がり、回生ブレーキにより車両９の運動エネルギーの減少分が回生ブレーキパワーとなり、インバータ６を介して蓄電器５に流入するため、蓄電器電流Ｉｂが増加し、蓄電量ＳＯＣが増加する。
【００２０】
時刻Ｔ２で第１のブレーキ指令Ｔｒｅｆが第２のトルク指令Ｔ＊の上限値を超えると、第２のトルク指令Ｔ＊は上限値で制限される。このとき、トルク偏差ΔＴが増加するため、機械ブレーキ制動力が発生する。これは、回生ブレーキによる制動が第２のトルク指令Ｔ＊の上限値で制限されるため、回生ブレーキでは制動力が不足することになり、それを補完するために機械ブレーキを作動させる。時刻Ｔ３で第１のトルク指令Ｔｒｅｆが一定になり、その後、速度の減少につれて、第２のトルク指令Ｔ＊が増加する。これにより機械ブレーキ制動力が減少し、時刻Ｔ４で機械ブレーキ制動力は０となる。
【００２１】
時刻Ｔ５で、蓄電量ＳＯＣが蓄電量上限に達すると、蓄電量制御部１０５の特性により蓄電器電流指令Ｉｂ＊が０になる。一方、蓄電器電流Ｉｂはすぐには減少しないため、蓄電器電流偏差ΔＩｂが負となり、上記（１）式により算出される通流率ＶＢｒが増加する。ブレーキチョッパ４では、通流率ＶＢｒに基づいて電流が流れ、抵抗器４０１で回生ブレーキパワーを消費する。それに伴って、蓄電器電流Ｉｂが減少し、０となる。図５に蓄電器電流Ｉｂと蓄電器電流指令Ｉｂ＊の時刻Ｔ５付近の状態を拡大したグラフを示す。このように、蓄電器電流指令Ｉｂ＊が０になった後、ブレーキチョッパ４側に電流が流れることにより、蓄電器電流Ｉｂが減少していく。
【００２２】
ところが、従来のブレーキチョッパが無い構成の場合、蓄電器５への充電を抑制するためには、第２のトルク指令Ｔ＊を減少させ、回生ブレーキパワーを抑制する必要がある。これにより、回生ブレーキの制動力不足を補うための機械ブレーキ制動力が発生し、機械ブレーキの消耗が増加することになる。
【００２３】
このように、本例では、蓄電器５の蓄電量ＳＯＣが蓄電量上限に達した場合でも、機械ブレーキを用いることなく制動することが可能であり、機械ブレーキの消耗を抑制することができる。また、通流率ＶＢｒが増加すると、蓄電器電流Ｉｂは減少し、蓄電器電流指令Ｉｂ＊に一致するように制御される。よって、蓄電量ＳＯＣも蓄電量上限を超えることはない。
【００２４】
その後、速度の低下にともない回生ブレーキパワーが減少すると、蓄電器電流Ｉｂが蓄電器電流指令Ｉｂ＊に一致するように通流率ＶＢｒが減少し、ブレーキチョッパ４の電流も減少する。このため、蓄電器に蓄えた電力がブレーキチョッパ４で消費されることはない。時刻Ｔ６で車両９が停止すると、第１のトルク指令Ｔｒｅｆが０となり、回生ブレーキパワーも０になるため、通流率ＶＢｒも０となる。
【００２５】
なお、蓄電量制御部１０５の特性は、図６に示すように蓄電器電流指令Ｉｂ＊が蓄電量上限で０になるように、蓄電器電流指令Ｉｂ＊を蓄電量ＳＯＣに対して徐々に減少させる特性であってもよい。この場合、蓄電量ＳＯＣが蓄電量上限より小さい状態から蓄電器電流指令Ｉｂ＊が減少し、蓄電器電流Ｉｂも減少するため、蓄電量ＳＯＣが蓄電量上限を超過しにくくなる。
【００２６】
上記のように、本発明の第１の実施の形態によれば、回生ブレーキによる回生エネルギーを蓄電器５に蓄えることにより回生エネルギーを有効に用いることが可能となる。また、蓄電器５の蓄電量上限を超える回生エネルギーが発生する場合であっても、低コストのブレーキチョッパにより回生電力を処理することが可能であるため、機械ブレーキを用いる必要が無く、保守を軽減することが可能になる。
【実施例２】
【００２７】
次に、本発明の第２の実施の形態について図７、図８を参照して説明する。図７に第２の実施の形態による全体構成例を示す。なお、第１の実施の形態で説明した図１と同一の構成については同一の符号で示し、詳細な説明を省略する。図７では、発電機２にコンバータ３ａを接続し、コンバータ３ａを制御するコンバータ制御部２０１を設ける。コンバータ３ａの直流側には、ブレーキチョッパ４、蓄電器５、及びインバータ６を並列に接続するように構成する。
【００２８】
コンバータ制御部２０１は、制動状態で蓄電量ＳＯＣが蓄電量上限を超えると、直流側から交流側に電力が流れるようにコンバータ出力指令Ｐ＊を操作し、コンバータ３ａを制御する。コンバータ３ａは、コンバータ制御部２０１の出力であるコンバータ出力指令Ｐ＊に基づき、発電機２側の可変電圧可変周波数の交流とインバータ６側の直流を双方向に変換する。すなわち、制動状態で蓄電量ＳＯＣが蓄電量上限を超えると、発電機２は電気エネルギーを機械エネルギーに変換するよう制御され、エンジンブレーキにより制動される状態となる。このとき、交流電動機７で発生した回生エネルギーは、インバータ６、コンバータ３ａ、及び発電機２を介してエンジン１で消費されることになる。
【００２９】
次に、本発明の第２の実施の形態による動作について説明する。図８に本発明の第２の実施の形態による動作の一例を示す。なお、第１の実施の形態で説明した図４に示す動作の一例と同様の部分は説明を省略する。図４の上から６番目のグラフは機械ブレーキパワーであったが、図８ではコンバータ出力指令Ｐ＊を示す。時刻Ｔ５まではコンバータ出力指令Ｐ＊は０であり、他の部分の動作も図４に示した動作と同様である。
【００３０】
時刻Ｔ５で蓄電量ＳＯＣが蓄電量上限に達すると、蓄電器電流指令Ｉｂ＊が０になると共に、コンバータ出力指令Ｐ＊が増加する。また、ブレーキチョッパ通流率指令ＶＢｒも、蓄電器電流指令Ｉｂ＊と蓄電器電流Ｉｂの差である蓄電器電流偏差ΔＩｂにより増加する。しかし、本例では、回生ブレーキパワーの一部がコンバータ３ａ、発電機２を介してエンジン１で消費されるため、第１の実施の形態に比べると蓄電器電流Ｉｂが減少し、ブレーキチョッパ通流率指令ＶＢｒも第１の実施の形態より小さい値となる。
【００３１】
これにより、第１の実施の形態に比べ、ブレーキチョッパ４で消費するエネルギーが小さくなるため、ブレーキチョッパ４の容量を小さくすることが可能である。尚、回生ブレーキによる回生電力を蓄電器５に蓄えることにより回生電力を有効に活用すること、蓄電器５の蓄電量上限を超える回生エネルギーが発生する場合であっても、低コストのブレーキチョッパにより回生電力を処理することが可能であること、機械ブレーキを用いる必要が無いため保守を軽減できることは、第１の実施の形態と同様である。
【実施例３】
【００３２】
次に、本発明の第３の実施の形態について図９、図１０、図１１を参照して説明する。図９に第３の実施の形態による全体構成例を示す。なお、第１の実施の形態で説明した図１と同一の構成については同一の符号で示し、詳細な説明を省略する。本例では、インバータ６の直流側電流であるインバータ直流電流を検出する電流検出器３０１と、インバータ電力演算部３０２を設ける。インバータ電力演算部３０２は、電流検出器３０１により検出されたインバータ直流電流と蓄電器電圧Ｖｂの積により、インバータ電力Ｐｉを演算する。但し、交流側から直流側に電力が変換される場合に、インバータ電力Ｐｉの符号を正とする。
【００３３】
蓄電量制御部１０５ａは、蓄電器観測部１０４から出力される蓄電量ＳＯＣに基づき充電可能電力Ｐｂ＊を出力する。図１で説明した第１の実施の形態では、蓄電量制御部１０５の出力は蓄電器電流指令Ｉｂ＊であったが、本例の蓄電量制御部１０５ａでは、充電可能電力Ｐｂ＊を出力する。蓄電量ＳＯＣに対する充電可能電力Ｐｂ＊の特性を図１０に示す。蓄電量ＳＯＣが、蓄電量上限以下の場合は充電可能電力Ｐｂ＊は蓄電器の定格最大充電電力で、蓄電量上限を超える場合は充電可能電力Ｐｂ＊は０である。減算器１０６ａでは、インバータ電力演算部３０２から出力されるインバータ電力Ｐｉと、蓄電量制御部１０５ａから出力される充電可能電力Ｐｂ＊を入力し、インバータ電力Ｐｉから充電可能電力Ｐｂ＊を減算して、電力偏差ΔＰを出力する。ブレーキチョッパ制御部１０７ａは、減算器１０６ａから電力偏差ΔＰを入力し、電力偏差ΔＰとブレーキチョッパ４の消費電力が一致するように通流率ＶＢｒを演算し、ブレーキチョッパ４を制御する。
【００３４】
次に、本発明の第３の実施の形態による動作について説明する。図１１に本発明の第３の実施の形態による動作の一例を示す。なお、第１の実施の形態で説明した図４に示す動作の一例と同一の動作に関しては、説明を省略する。図４の上から７番目のグラフは、蓄電器電流Ｉｂと蓄電器電流指令Ｉｂ＊であったが、図１１では、充電可能電力Ｐｂ＊とインバータ電力Ｐｉを示す。なお、インバータ電力Ｐｉは、回生ブレーキパワーからインバータ６での損失を除いた量であるが、インバータ６の損失は回生ブレーキパワーに比べ小さいことから、回生ブレーキパワーに略一致する。
【００３５】
図１１において、時刻Ｔ５までの動作は、図４と同様である。時刻Ｔ５において、蓄電量ＳＯＣが蓄電量上限に達すると、充電可能電力Ｐｂ＊は０になるため、電力偏差ΔＰが正の値となる。その結果、ブレーキチョッパ４の通流率ＶＢｒが増加し、ブレーキチョッパ４の消費電力が電力偏差ΔＰと一致するように制御される。その結果、インバータ電力Ｐｉと電力偏差ΔＰの差が充電可能電力Ｐｂ＊と一致し、かつインバータ電力Ｐｉからブレーキチョッパ４での消費電力を除いた量が蓄電器５に充電されることから、蓄電器５に充電される電力は充電可能電力Ｐｂ＊に一致し、０になる。これにより、蓄電器５は充電されなくなり、蓄電量ＳＯＣは一定に保たれる。
【００３６】
すなわち、本発明の第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様、回生ブレーキによる回生電力を蓄電器５に蓄えることにより回生電力を有効に用いることが可能であり、また蓄電器５の蓄電量上限を超える回生エネルギーが発生する場合であっても、低コストのブレーキチョッパにより回生電力を処理することが可能であり、機械ブレーキを用いる必要が無いため保守を軽減することが可能である。
【００３７】
また、蓄電量制御部１０５ａの特性は、蓄電量上限で０になるように、蓄電量ＳＯＣに対して徐々に減少させる特性であってもよい。この場合、蓄電量ＳＯＣが蓄電量上限より小さい状態から充電可能電力Ｐｂ＊が減少し、ブレーキチョッパ４での消費電力も減少するため、蓄電量ＳＯＣが蓄電量上限を超過しにくくなる。更に、インバータ電力演算部３０２ではインバータ６の直流側の電流、電圧からインバータ電力Ｐｉを求めているが、インバータ６の交流側の電流、電圧にインバータ６の効率を乗算して演算することも可能である。この場合、交流電動機７の制御に用いる検出器を流用することも可能である。
【実施例４】
【００３８】
次に、本発明の第４の実施の形態について図１２を参照して説明する。図１２は第４の実施の形態による全体構成例を示し、第３の実施の形態で説明した図９と同一の構成については同一の符号で示し、詳細な説明を省略する。本例では、発電機２にコンバータ３ａを接続し、コンバータ３ａの直流側の電流であるコンバータ直流電流を検出する電流検出器３０３と、コンバータ電力演算部３０４と、コンバータ３ａを制御するコンバータ制御部２０１とを設ける。コンバータ３ａ及びコンバータ制御部２０１は、上記第２の実施の形態で説明したものと同等である。コンバータ電力演算部３０４は、コンバータ直流電流と蓄電器電圧Ｖｂの積により、コンバータ電力Ｐｃを演算する。但し、コンバータ３ａの直流側から交流側に電力が変換される場合に、コンバータ電力Ｐｃの符号を正とする。
【００３９】
減算器１０６ｂでは、インバータ電力演算部３０２から出力されるインバータ電力Ｐｉと、蓄電量制御部１０５ａから出力される充電可能電力Ｐｂ＊と、コンバータ電力演算部３０４から出力されるコンバータ電力Ｐｃを入力し、インバータ電力Ｐｉから充電可能電力Ｐｂ＊とコンバータ電力Ｐｃを減算して、電力偏差ΔＰを出力する。ブレーキチョッパ制御部１０７ａは、減算器１０６ｂから電力偏差ΔＰを入力し、電力偏差ΔＰとブレーキチョッパ４の消費電力が一致するように通流率ＶＢｒを演算し、ブレーキチョッパ４を制御する。
【００４０】
本例と第３の実施の形態との違いは、コンバータ３ａ及び発電機２を介してインバータ電力Ｐｉの一部がエンジン１で消費される点である。このため、蓄電器５に充電される電力は、インバータ電力Ｐｉからコンバータ電力Ｐｃとブレーキチョッパ４での消費電力を除いた量になる。よって、充電量ＳＯＣが充電量上限を超える場合には、ブレーキチョッパ４での消費電力をインバータ電力Ｐｉから充電可能電力Ｐｂ＊とコンバータ電力Ｐｃを減算した量に制御することにより、蓄電器５に充電される電力は充電可能電力Ｐｂ＊に一致し、０になる。これにより、第３の実施の形態と同様、蓄電量ＳＯＣは一定に保たれる。また、第２の実施の形態と同様、ブレーキチョッパ４の容量を低減できる。
【００４１】
このように、本発明によれば、蓄電器に回生エネルギーを蓄電し、有効利用することにより高効率な運転が実現できる。更に、蓄電器の蓄電量が上限を超えた場合であっても、ブレーキチョッパにより回生エネルギーを消費することができるため、機械ブレーキを用いる必要がなく、機械ブレーキの省保守が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施の形態による全体構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による第２のトルク指令の特性例を示す特性図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による蓄電量制御部の特性例を示す特性図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態による動作例を示す説明図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態による蓄電器電流と蓄電器電流指令の動作例を示す説明図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態による蓄電量制御部の他の特性例を示す特性図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態による全体構成例を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態による動作例を示す説明図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態による全体構成例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態による蓄電量制御部の特性例を示す特性図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態による動作例を示す説明図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態による全体構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…エンジン、２…発電機、３…整流器、３ａ…コンバータ、４…ブレーキチョッパ、５…蓄電器、６…インバータ、７…交流電動機、８…車輪、９…車両、１０…機械ブレーキ、１１…速度検出器、１０１…インバータ制御部、１０２…減算器、１０３…機械ブレーキ制御部、１０４…蓄電器観測部、１０５，１０５ａ…蓄電量制御部、１０６，１０６ａ，１０６ｂ…減算器、１０７，１０７ａ…ブレーキチョッパ制御部、２０１…コンバータ制御部、３０１…電流検出器、３０２…インバータ電力演算部、３０３…電流検出器、３０４…コンバータ電力演算部、４０１…抵抗器、４０２…スイッチング素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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