(57)【要約】【課題】直流電力発生手段と電力蓄積装置を有し、この両手段のうち少なくとも一方が発生する電力を利用した鉄道車両の駆動装置において、より簡易な構成で、時々刻々変化する路線状況に応じた電力蓄積装置の蓄電量管理を行い、エネルギ効率の高い鉄道車両の駆動装置を提供する。【解決手段】車両の走行速度から演算される運動エネルギと車両の走行位置に対する基準速度情報から演算される基準運動エネルギの差から、路線の勾配状況によって生じる蓄電量の余剰分または不足分を予測する。予測した蓄電量の余剰分または不足分に基づいて、電力蓄積装置の充放電量を調整する。【選択図】図１
2008131835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力発生手段と、前記直流電力発生手段の発生する直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と、前記インバータ装置により駆動される交流電動機と、前記インバータ装置の直流電力側に接続され、直流電力を供給および吸収する機能を有する電力蓄積装置を有し、
車両の走行速度を得る手段と、車両の走行位置を得る手段と、車両の走行位置に対する基準速度情報と、車両の走行速度に対する前記電力蓄積装置の基準蓄電量の情報を有する手段と、前記走行速度と、前記走行位置と、前記基準速度情報と、前記基準蓄電量の情報に基づいて、前記直流電力発生手段と前記インバータ装置と前記電力蓄積装置を操作する制御手段を有することを特徴とする鉄道車両の駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の鉄道車両の駆動装置において、前記制御手段は、前記走行速度と、前記走行位置と、前記基準速度情報に基づいて前記インバータ装置の電力使用量を予測し、前記電力蓄積装置に対する充放電量を操作することを特徴とする鉄道車両の駆動装置。
【請求項３】
請求項１ないし請求項２に記載の鉄道車両の駆動装置において、前記直流電力発生手段は、エンジンにより駆動される交流発電機を有し、前記交流発電機の発生する交流電力を直流電力に変換するコンバータ装置を有することを特徴とする鉄道車両の駆動装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項２に記載の鉄道車両の駆動装置において、前記直流電力発生手段は、酸素と水素などの化学反応により前記直流電力を発生する燃料電池を有することを特徴とする鉄道車両の駆動装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の鉄道車両の駆動装置において、前記制御手段は、前記交流電動機の回転速度情報を積算することで、前記走行速度と前記走行位置のうち少なくとも１つ以上を得ることを特徴とする鉄道車両の駆動装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の鉄道車両の駆動装置において、前記制御手段は、前記走行速度と前記走行位置のうち少なくとも１つ以上を鉄道車両の駆動装置の外部から得ることを特徴とする鉄道車両の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両の駆動装置に係り、特に直流電力発生手段と電力蓄積装置を有し、この両手段のうち少なくとも一方が発生する電力を利用して鉄道車両を駆動する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鉄道車両において、蓄電技術を活用することで省エネルギ化を推進する動きが活発となっている。例えば、従来のディーゼルエンジンのみで駆動する気動車に代わり、駆動系を電車と同様にインバータによるモータ駆動とし、エンジン発電および電力蓄積装置により電力を供給するハイブリッド気動車の開発が行われている。
【０００３】
ハイブリッド気動車は、駆動系の電気化と電力蓄積装置の搭載により、従来の気動車では不可能であった回生ブレーキにより発生する電力の回収・再利用が可能となり、省エネルギ化を実現できる。
【０００４】
ハイブリッド気動車については、電力蓄積装置とエンジンにより駆動される発電機もしくは燃料電池を併用することを特徴とした鉄道車両が特許文献１に記載されている。
ハイブリッド気動車では、例えば上り勾配での力行動作中に電力蓄積装置の放電量が多くなり、放電可能な限界値に達して所定の加速性能が実現できない、下り勾配での回生動作中に充電可能な限界値に達して回生ブレーキにより発生する電力を十分に吸収できずエネルギ効率が低下するといった課題がある。
【０００５】
これらの課題を解決するために、特許文献１に記載の鉄道車両は、車両の走行位置と走行速度の関係（以下、ランカーブという）や勾配などの路線情報をデータベースとして保持し、走行路線に合わせて参照するデータベースを切り替える。参照したデータベースに基づいて走行中に得られる回生電力を予測し、路線状況に応じた蓄電量の管理を行うことで、電力蓄積装置の過放電、過充電を防止し、エネルギ効率の高い鉄道車両を実現している。
【０００６】
特許文献１に記載されている鉄道車両の基本構成を図１０に示す。誘導発電機２は、エンジン１により駆動され交流電力を出力する。コンバータ装置３は、前記誘導発電機２から出力される交流電力を直流電力に変換する。インバータ装置４は、前記コンバータ装置３から出力される直流電力を交流電力に変換する。誘導電動機５は、前記インバータ装置４から出力される交流電力を入力として、これを軸トルクに変換して出力し、車両を加減速する。電力蓄積装置６は、コンバータ装置３の直流電力側に接続され、直流電力を供給および吸収する。
【０００７】
データベース保持手段１１は、ランカーブ、勾配や曲線などの路線情報、駅ごとの出発時刻および到着時刻、前記電力蓄積装置６の蓄電容量および蓄電特性をデータベースとして保持している。前記データベース保持手段１１は、走行路線に応じて、ランカーブ、勾配や曲線などの路線情報、駅ごとの出発時刻および到着時刻、前記電力蓄積装置６の蓄電容量および蓄電特性のデータベースを複数パターン保持しており、走行路線に応じて選択したランカーブや路線情報などのデータＤａｔａを出力する。
【０００８】
回生電力予測手段１４は、前記データベース保持手段１１から出力されるランカーブや路線情報などのデータＤａｔａに基づいて、回生動作時に得られる回生電力の予測値ΔＰを出力する。
【０００９】
エネルギ制御手段１５は、前記回生電力予測手段１４から出力される回生電力の予測値ΔＰに基づいて、前記誘導発電機２の発電量と前記電力蓄積装置６から供給する電力の比率を決定する。
【００１０】
制御手段７は、前記エネルギ制御手段１５から出力される前記誘導発電機２の発電量と前記電力蓄積装置６から供給する電力の比率と、前記電力蓄積装置６の内部状態信号Ｓｐ１を入力として、前記エンジン１に対する運転指令Ｓｅ、前記コンバータ装置３に対する運転指令Ｓｃ、前記インバータ装置４に対する運転指令Ｓｉを出力する。また、ここでは図示していないが、前記電力蓄積手段６の内部に配置されている充放電制御装置への動作指令Ｓｐ２を出力する。
【特許文献１】特開２００６−７４９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に記載の鉄道車両では、前記電力蓄積装置６の制御は、前記データベース保持手段１１が保持しているデータベースにのみ基づいて行われる。そのため、路線状況に応じた前記電力蓄積装置６の制御を行うためには、ランカーブや、勾配、曲線などの路線情報や、車両の到着時刻および出発時刻や、前記エネルギ蓄積装置６の蓄電容量および蓄電特性といった多くの情報をデータベースとして保持する必要がある。また、これらのデータベースを保持したとしても、雨天による空転滑走の発生などデータベース化できない路線状況の変化には対応することができない。
【００１２】
本発明の課題は、直流電力発生手段と電力蓄積装置を有し、この両手段のうち少なくとも一方が発生する電力を利用した鉄道車両の駆動装置において、より簡易な構成で、時々刻々変化する路線状況に応じた電力蓄積装置の蓄電量管理を行うことである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するために、本発明の鉄道車両の駆動装置は、車両の走行速度から演算される車両の運動エネルギと車両の走行位置に対する基準速度情報から演算される基準運動エネルギの差から、路線状況の変化によって生じる蓄電量の余剰分または不足分を予測する。予測した蓄電量の余剰分または不足分に基づいて、電力蓄積装置が過充電や過放電とならないように充放電量を管理する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、路線状況の変化によって生じる蓄電量の余剰分または不足分を予測する際に実際の走行速度を用いることで、データベース化できない路線状況の変化に対応することが可能となる。また、特許文献１に記載の鉄道車両のように多くのデータベースを必要とすることもない。これにより、より簡易な構成で、時々刻々変化する路線状況に応じた電力蓄積装置の蓄電量管理を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１に、本発明の実施例１の鉄道車両の駆動装置を示す。
誘導発電機２は、エンジン１により駆動され交流電力を出力する。コンバータ装置３は、前記誘導発電機２から出力される交流電力を直流電力に変換する。エンジン１と誘導発電機２とコンバータ装置３は、直流電圧発生手段を構成する。
インバータ装置４は、前記コンバータ装置３から出力される直流電力を交流電力に変換する。誘導電動機５は、前記インバータ装置４から出力される交流電力を入力として、これを軸トルクに変換して出力し、車両を加減速する。
【００１７】
電力蓄積装置６は、前記コンバータ装置３の直流電力側に接続され、直流電力を供給および吸収する。
【００１８】
制御手段７は、前記電力蓄積装置６の内部状態信号Ｓｐ１と、後述する充放電量補正手段１３から出力される前記電力蓄積装置６の充放電量の補正量ΔＳＯＣを入力として、前記エンジン１に対する運転指令Ｓｅ、前記コンバータ装置３に対する運転指令Ｓｃ、前記インバータ装置４に対する運転指令Ｓｉを出力する。
【００１９】
前記充放電量の補正値ΔＳＯＣは、本発明を実現するための手段である速度センサ８、速度演算手段９、走行位置演算手段１０、データベース保持手段１１、消費電力予測手段１２、充放電量補正手段１３により演算されるものであり、路線状況に応じた蓄電量管理を行うために、路線状況の変化による蓄電量の余剰分または不足分を予測し、前記電力蓄積装置６の充放電量を補正するものである。
【００２０】
速度センサ８、速度演算手段９、走行位置演算手段１０、データベース保持手段１１、消費電力予測手段１２、充放電量補正手段１３については後述する。また、ここでは図示していないが、前記制御手段７は、前記電力蓄積手段６の内部に配置されている充放電制御装置への動作指令Ｓｐ２を出力する。
【００２１】
速度演算手段９は、誘導電動機５の回転速度を検出する速度センサ８から出力される回転速度情報Ｆｒを入力とし、車両の走行速度Ｖを演算する。走行位置演算手段１０は、前記速度演算手段９から出力される車両の走行速度Ｖを入力として、車両の走行位置Ｄｉｓｔを演算する。速度演算手段９および走行位置演算手段１０の一構成例を図２に示す。図２は、前記走行速度Ｖおよび前記走行位置Ｄｉｓｔの演算方法の一例を示すものであって、その手段を限定するものではない。前記走行速度Ｖは、前記回転速度情報Ｆｒと、車輪半径Ｒｗと、ギア比Ｇｒと、前記誘導電動機５の極対数Ｎｐを用いて式（１）となる。
【数１】
2008131835.tif 000003
前記走行位置演算手段１０は、前記走行速度Ｖを単位時間ごとに積算することで、走行位置Ｄｉｓｔを演算する。
【００２２】
データベース保持手段１１は、車両の走行位置に対する基準速度情報と車両の走行速度に対する前記電力蓄積装置６の蓄電パターンをデータベースとして保持している。前記基準速度情報は、走行路線の運行ダイヤに従って設定する。前記蓄電パターンは１パターンのみ保持すれば良く、例えば平坦区間を走行した場合の走行速度と前記電力蓄積装置６の蓄電量の関係として設定する。
【００２３】
前記データベース保持手段１１は、前記走行速度Ｖと前記走行位置Ｄｉｓｔを入力とし、前記基準速度情報と前記蓄電パターンを参照して、前記車両の走行位置Ｄｉｓｔに対する基準速度Ｖｒｅｆと前記車両速度Ｖに対する蓄電パターンＳＯＣＤＢを出力する。
【００２４】
消費電力予測手段１２と充放電量補正手段１３の構成例を図３に示す。消費電力予測手段１２では、前記走行速度Ｖと前記基準速度Ｖｒｅｆを入力として、前記走行速度Ｖから演算した車両の運動エネルギと前記基準速度から演算した車両の基準運動エネルギの差分ΔＥを演算する。
【００２５】
充放電量補正手段１３は、前記消費電力予測手段１２から出力される運動エネルギの差分ΔＥの値から、路線状況によるインバータの消費電力を予測し、前期電力蓄積装置６に対する充放電量の補正値ΔＳＯＣを演算する。また、ここでは図示していないが前記電力蓄積装置６の過放電、過充電を防止するために、前記データベース保持手段１１から出力される車両速度Ｖに対する蓄電パターンＳＯＣＤＢと前記蓄電パターン補正値ΔＳＯＣの和が、前記電力蓄積装置６の蓄電量に対して設定されている上限値および下限値を超えないように制限を設ける。
【００２６】
ここで、路線状況として勾配が変化した場合における、前記充放電量の補正値ΔＳＯＣの演算方法について説明する。
【００２７】
車両が下り勾配を走行する場合のランカーブ、および走行速度と蓄電量の関係をそれぞれ図４（ａ）、（ｂ）に示す。図４（ａ）において、実線は実際のランカーブを示し、破線は運行ダイヤなどから定められる目標値である。また、図４（ｂ）において、実線は走行速度と蓄電量の実際値であり、破線は平坦区間を走行した場合の走行速度と蓄電量の関係を示した目標値である。二点鎖線で示した充電限界および放電限界は、電力蓄積装置が過充電、過放電により故障するのを防ぐために設定した蓄電量の上限値および下限値である。
【００２８】
下り勾配を走行する場合、平坦部を走行する場合に比べて加速し易い。そのため、同じ蓄電量を消費した場合の走行速度は、平坦部を走行する場合に比べて高くなる（図４（ａ）の実線）。このとき、走行速度と蓄電量の関係は、図４（ｂ）の実線となり、平坦部を走行した場合に比べ蓄電量の余剰分が生じる。
【００２９】
車両の走行抵抗や照明などによるエネルギ消費がない理想的な状況を仮定すると、この蓄電量の余剰分は、車両の運動エネルギの差となる。直流電力発生手段の発電量を抑制し、電力蓄積装置の蓄電量を有効に利用することを考えると、下り勾配を走行する場合は、平坦部を走行する場合に比べて、少ない蓄電量で加速できるため、平坦部を走行する場合の蓄電量の目標値（図４（ｂ）の破線）より少ない蓄電量で管理し、電力蓄積装置の電力を優先的に使用するのが良い。
【００３０】
以上のことから、実際のランカーブ（図４（ａ）の実線）がランカーブの目標値（図４（ａ）の破線）より高い場合、下り勾配区間を走行中であると判断し、実際のランカーブから求めた運動エネルギとランカーブの目標値から求めた運動エネルギの目標値の差分に比例して、蓄電量の目標値を図４（ｂ）の破線から一点鎖線へと補正し、蓄電量が補正後の目標値と一致するように充放電量を管理する。
【００３１】
蓄電量の目標値は、以下の式に基づいて補正する。まず、運動エネルギの差分ΔＥを演算する。実際の走行速度をＶ、ランカーブの目標値から得られる基準速度をＶｒｅｆ、車両編成の質量をｍとすると、ΔＥは式（２）となる。
【数２】
2008131835.tif 000004
蓄電量の目標値に対する補正値ΔＳＯＣは、充電限界と放電限界の差分に相当する蓄電量ＳＯＣｍａｘを消費したときに、車両が設計上の最高速度Ｖｍａｘに達するのが理想的であるとすると、式（３）となる。
【数３】
2008131835.tif 000005
これにより、下り勾配に適した蓄電量の目標値を設定でき、効率的な蓄電量の利用が可能となる。
【００３２】
次に車両が上り勾配を走行する場合のランカーブおよび、走行速度と蓄電量の関係をそれぞれ図５（ａ）、（ｂ）に示す。
【００３３】
図５（ａ）において、実線は実際のランカーブを示し、破線は、運行ダイヤなどから定められる目標値である。また、図５（ｂ）において、実線は走行速度と蓄電量の実際値であり、破線は、平坦区間を走行した場合の走行速度と蓄電量の関係を示した目標値である。二点鎖線で示した充電限界および放電限界は、電力蓄積装置が過充電、過放電することにより故障するのを防ぐために設定した蓄電量の上限値および下限値である。
【００３４】
上り勾配を走行する場合、下り勾配の場合とは反対に、平坦部を走行する場合に比べて加速し難い。そのため、同じ蓄電量を消費した場合の走行速度は、平坦部を走行する場合に比べて低くなる（図５（ａ）の実線）。このとき、車両速度と蓄電量の関係は、図５（ｂ）の実線となり、平坦部を走行した場合に比べ蓄電量の不足分が生じる。
【００３５】
車両の走行抵抗や照明などによるエネルギ消費がない理想的な状況を仮定すると、この蓄電量の余剰分は、車両の運動エネルギの差となる。前記電力蓄積装置６の過放電を防ぐためには、上り勾配を走行する場合は、平坦部を走行する場合の蓄電量（図５（ｂ）の破線）より多い蓄電量で管理するのが良い。
【００３６】
以上のことから、実際のランカーブ（図５（ａ）の実線）がランカーブの目標値（図５（ａ）の破線）より低い場合、上り勾配区間を走行中であると判断し、実際のランカーブから求めた運動エネルギとランカーブの目標値から求めた運動エネルギの目標値の差分に比例して、蓄電量の目標値を図５（ｂ）の破線から一点鎖線へと補正し、蓄電量が補正後の目標値と一致するように充放電量を管理する。蓄電量の目標値に対する補正値は、下り勾配の場合と同様に式（２）、（３）となる。
【００３７】
路線の勾配状況は時々刻々変化するため、図６のように一定時間ごとに実際のランカーブから求めた運動エネルギとランカーブの目標値から求めた運動エネルギの目標値の差分から、走行区間の購買状況を判断し、蓄電量の目標値を補正する。蓄電量の管理は、補正後の目標値と一致するように行う。
【００３８】
これにより、従来技術のように多くのデータベースを必要とすることなく、より簡易な構成で、時々刻々変化する路線状況に応じた電力蓄積装置の蓄電量管理を行うことができる。
【００３９】
本発明の効果を検証するためにシミュレーションを行った。路線条件は、実際の走行区間が−３５‰の下り勾配であるのに対して、平坦区間のランカーブが与えられた場合とした。また、回生効率４０％、走行抵抗なし、照明などの電力消費なしとし、走行中は直流電力発生手段から発生する電力と電力蓄積装置から供給する電力の両方を使用して走行するとした。
【００４０】
シミュレーション結果を図７，１１に示す。図７は本発明の本発明による電力蓄積装置の充放電量の補正を行った場合、図１１は、本発明による電力蓄積装置の充放電量の補正を行わない場合である。図７，１１において、（ａ）はランカーブを表し、基準値は平坦区間を走行したときのランカーブの目標値である。実際値は、実際に車両が走行したときのランカーブである。（ｂ）は、車両速度と蓄電量ＳＯＣの関係である。二点差線で示した充電限界および放電限界は、電力蓄積装置の故障防止のためこれ以上充放電しないように設定した限界値である。
【００４１】
本発明による電力蓄積装置の充放電量補正を行わない場合、力行時は加速し易く、回生時は停止し難いため、車両速度と蓄電量ＳＯＣの関係は図１１（ｃ）のようになり、回生動作を行い車両が停車した時点でＳＯＣが約６１％となり、充電限界（６０％）を超過してしまう。充電限界を超過した分は電力蓄積装置に充電されないのでエネルギ効率が低下する。
【００４２】
一方、図７に示すように、本発明による電力蓄積装置の充放電量補正を行う場合、ランカーブの基準値と実際値から計算した運動エネルギの差に基づいて、蓄電量の充放電量を補正することで、車両が停止した後も蓄電量が充電限界と放電限界の間に収束している。
【００４３】
特許文献１に記載の鉄道車両では、勾配の情報をデータベースとして保持しているが、勾配は車両の走行位置により刻々と変化する。そのため、勾配の変化に応じた電力蓄積装置の蓄電量管理を行うには、路線を複数区間に分割して勾配の情報を保持する必要があり、分割数に応じてデータベースの容量も増加する。路線の平均勾配を用いてデータベースの容量を減少させた場合、刻々と変化する勾配状況に応じた蓄電量の管理が不可能となる。一方、本発明によれば、前述のように車両の運動エネルギから勾配情報を推定できるので、勾配のデータベースを必要とすることなく、勾配の変化に応じた蓄電量の管理が可能となる。
【実施例２】
【００４４】
図８に、本発明の実施例２の鉄道車両の駆動装置を示す。実施例１では、エンジン１、誘導発電機２、コンバータ装置３により直流電力を発生する構成としたが、実施例２では、酸素と水素などの化学反応により直流電力を発生する燃料電池２１を用いる。
【００４５】
図８において、燃料電池２１は直流電力発生手段として、直流電力を出力する。インバータ装置４は、前記燃料電池２１から出力される直流電力を交流電力に変換する。誘導電動機５は、前記インバータ装置４から出力される交流電力を入力として、これを軸トルクに変換して出力し、車両を加減速する。
【００４６】
電力蓄積装置６は、前記燃料電池２１に接続され、直流電力を供給および吸収する。
【００４７】
制御手段７は、前記電力蓄積装置６の内部状態信号Ｓｐ１と、後述する充放電量補正手段１３から出力される前記電力蓄積装置６の充放電量の補正量ΔＳＯＣを入力として、前記燃料電池２１に対する運転指令Ｓｆ、前記インバータ装置４に対する運転指令Ｓｉを出力する。
【００４８】
前記充放電量の補正値ΔＳＯＣは、本発明を実現するための手段である速度センサ８、速度演算手段９、走行位置演算手段１０、データベース保持手段１１、消費電力予測手段１２、充放電量補正手段１３により演算されるものであり、路線状況に応じた蓄電量管理を行うために、路線状況の変化による蓄電量の余剰分または不足分を予測し、前記電力蓄積装置６の充放電量を補正するものである。
【００４９】
速度センサ８、速度演算手段９、走行位置演算手段１０、データベース保持手段１１、消費電力予測手段１２、充放電量補正手段１３については後述する。また、ここでは図示していないが、前記制御手段７は、前記電力蓄積手段６の内部に配置されている充放電制御装置への動作指令Ｓｐ２を出力する。
【００５０】
速度演算手段９は、誘導電動機５の回転速度を検出する速度センサ８から出力される回転速度情報Ｆｒを入力とし、車両の走行速度Ｖを演算する。走行位置演算手段１０は、前記速度演算手段９から出力される車両の走行速度Ｖを入力として、車両の走行位置Ｄｉｓｔを演算する。
【実施例３】
【００５１】
図９に、本発明の実施例３の鉄道車両の駆動装置を示す。実施例１では、前記走行速度Ｖおよび前記走行位置Ｄｉｓｔを前記誘導電動機５の回転速度情報Ｆｒから演算する構成としたが、前記走行速度Ｖまたは前記走行位置Ｄｉｓｔのうち、走行位置ＤｉｓｔをＧＰＳ（global  positioning  system）から得る構成としている。
【００５２】
図９において、速度演算手段９は、誘導電動機５の回転速度を検出する速度センサ８から出力される回転速度情報Ｆｒを入力とし、車両の走行速度Ｖを演算する。一方、走行位置演算手段２２は、地球を周回する人工衛星からの信号を利用して現在地を知ることのできるＧＰＳ技術を利用して、現在の走行位置を検出する。なお、ＧＰＳを利用して走行位置演算手段２２により検出した走行位置の変化から車両の走行速度Ｖを検出することも可能である。
【００５３】
データベース保持手段１１は、車両の走行位置に対する基準速度情報と車両の走行速度に対する前記電力蓄積装置６の蓄電パターンをデータベースとして保持している。前記基準速度情報は、走行路線の運行ダイヤに従って設定する。前記蓄電パターンは１パターンのみ保持すれば良く、例えば平坦区間を走行した場合の走行速度と前記電力蓄積装置６の蓄電量の関係として設定する。
【００５４】
前記データベース保持手段１１は、前記速度演算手段９により演算された走行速度Ｖと前記ＧＰＳを利用して検出された前記走行位置Ｄｉｓｔを入力とし、前記基準速度情報と前記蓄電パターンを参照して、前記車両の走行位置Ｄｉｓｔに対する基準速度Ｖｒｅｆと前記車両速度Ｖに対する蓄電パターンＳＯＣＤＢを出力する。
【００５５】
以下、実施例1と同様に。消費電力予測手段１２では、前記走行速度Ｖと前記基準速度Ｖｒｅｆを入力として、前記走行速度Ｖから演算した車両の運動エネルギと前記基準速度から演算した車両の基準運動エネルギの差分ΔＥを演算する。
【００５６】
そして、充放電量補正手段１３は、前記消費電力予測手段１２から出力される運動エネルギの差分ΔＥの値から、路線状況によるインバータの消費電力を予測し、前期電力蓄積装置６に対する充放電量の補正値ΔＳＯＣを演算する。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明のように、車両の走行速度から演算される車両の運動エネルギと車両の走行位置に対する基準速度情報から演算される基準運動エネルギの差から、路線状況の変化によって生じる蓄電量の余剰分または不足分を予測し、推定結果に基づいて蓄電量の管理を行うことで、想定外の路線状況の変化にも対応可能な、エネルギ効率の高い鉄道車両の駆動装置を提供できる。
【００５８】
環境問題の観点から、鉄道車両に限らず、エネルギ効率の向上は重要な課題である。また、従来技術のように多くのデータベースを必要とすることなく、路線の勾配状況に応じた高効率な蓄電量の管理を可能とする本発明は、産業上有効な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施例１の鉄道車両の駆動装置を示す図である。
【図２】速度演算手段と走行位置演算手段の一構成例を示す図である。
【図３】データベース保持手段と消費電力予測手段の一構成例を示す図である。
【図４】下り勾配におけるランカーブおよび走行速度と蓄電量の関係を示す図である。
【図５】上り勾配におけるランカーブおよび走行速度と蓄電量の関係を示す図である。
【図６】本発明における蓄電量の目標値の補正方法を示す図である。
【図７】本発明によるシミュレーション結果を示す図である。
【図８】本発明の実施例２の鉄道車両の駆動装置を示す図である。
【図９】本発明の実施例３の鉄道車両の駆動装置を示す図である。
【図１０】従来技術の基本構成を示す図である。
【図１１】従来技術によるシミュレーション結果を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１    エンジン
２    誘導発電機
３    コンバータ装置
４    インバータ装置
５    誘導電動機
６    電力蓄積装置
７    制御手段
８    速度センサ
９    速度演算手段
１０    走行位置演算手段
１１    データベース保持手段
１２    消費電力予測手段
１３    充放電量補正手段
１４    回生電力予測手段
１５    エネルギ制御手段
２１    燃料電池
２２    走行位置演算手段
【図１】
2008131835.tif 000006
【図２】
2008131835.tif 000007
【図３】
2008131835.tif 000008
【図４】
2008131835.tif 000009
【図５】
2008131835.tif 000010
【図６】
2008131835.tif 000011
【図７】
2008131835.tif 000012
【図８】
2008131835.tif 000013
【図９】
2008131835.tif 000014
【図１０】
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【図１１】
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