(57)【要約】【課題】回生ブレーキ状態でセクション通過している時に電力中断が発生しても衝動の発生が防止できる車両駆動制御装置を提供する。【解決手段】地点検知装置１０がセクション位置をあらかじめ検知して、その地点検知信号をブレーキ制御装置７と電力変換制御装置６に入力すると、ブレーキ制御装置７内の回生ブレーキ制御回路１５では電力変換制御装置６への回生ブレーキ力指令によって回生ブレーキ力を絞り、空気ブレーキ制御回路１６側では空気ブレーキ装置８への空気ブレーキ力指令を立上げ、この回生ブレーキ力絞り指令と空気ブレーキ立上げ指令との動作タイミングの時間的な協調をとることによって回生ブレーキ力と空気ブレーキ力との総合ブレーキ力が急峻に変化しないように制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流架線から単相交流電力を一次側へ入力し降圧させる主変圧器と、
降圧された単相二次電圧を直流電圧に変換する架線側電力変換回路と、
この電力変換装置により変換された直流電圧を三相交流に変換する駆動側電力変換回路と、
この駆動側電力変換回路により変換された三相交流により駆動される交流電動機と、
車上に設けられた、あらかじめ交流き電区分所の地点を検知する地点検知装置と、
電力回生ブレーキ、空気ブレーキを切り替えてブレーキ制御するブレーキ制御装置とを備え、
前記ブレーキ制御装置は、電力回生ブレーキ運転中に前記地点検知装置により交流き電区分所の地点を検知した時に、当該交流き電区分所通過直前に電力回生ブレーキを空気ブレーキに切替える制御機能を有することを特徴とする車両駆動制御装置。
【請求項２】
交流架線から単相交流電力を一次側へ入力し降圧させる主変圧器と、
降圧された単相二次電圧を直流電圧に変換する架線側電力変換回路と、
この電力変換装置により変換された直流電圧を三相交流に変換する駆動側電力変換回路と、
この駆動側電力変換回路により変換された三相交流により駆動される交流電動機と、
車上に設けられた、あらかじめ交流き電区分所の地点を検知する地点検知装置と、
力行中の交流き電区分所通過時に、前記地点検知装置においてあらかじめ交流き電区分所の地点を検知することで、当該交流き電区分所通過直前に前記駆動側電力変換回路の出力トルクを絞る制御をする電力変換制御装置とを備えたことを特徴とする車両駆動制御装置。
【請求項３】
交流架線から単相交流電力を１次側へ入力し降圧させる主変圧器と、
降圧された単相２次電圧を直流電圧に変換する架線側電力変換装置と、
この電力変換装置により変換された直流電圧を三相交流に変換する駆動側電力変換装置と、
この駆動側電力変換装置より変換された三相交流により駆動される電動機と、
車両の位置を検知する地点検知装置と、
セクション開始距離情報を保持するセクション開始情報保持部と、
車両の速度情報に基づき、絞り込み開始点を演算する絞り込み開始点演算部と、
前記セクション開始情報保持部からのセクション開始距離情報と前記絞り込み開始点演算部からの絞り込み開始点の情報に基づいて、絞り込み開始距離を演算する演算部と、
前記演算部からの情報と前記地点検知装置からの地点情報が一致した場合に、電力回生ブレーキを絞り込むことを特徴とした車両駆動制御装置。
【請求項４】
前記請求項１乃至３記載の車両駆動制御装置において、
セクション突入後の経過時間とセクション終了距離情報と停電解除検知信号のいずれかの信号に基づいて、電力回生ブレーキを立ち上げることを特徴とする車両駆動制御装置。
【請求項５】
前記請求項３乃至請求項４記載の車両駆動制御装置において、
前記セクション開始情報保持部は、上り線と下り線のセクション情報を有し、車両の進行方向に基づき、切り替えることを特徴とする車両駆動制御装置。
【請求項６】
前記請求項１乃至請求項５記載の車両駆動制御装置において、地点検知部からの距離情報は、伝送経由で電力変換装置若しくはブレーキ制御装置へ送信されることを特徴とする車両駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５に示したように、従来の交流電気車の車両駆動制御装置は、主回路を構成する交流架線から集電する集電装置１、トランス２、架線側電力変換回路３、駆動側電力変換回路４、交流電動機５を備えている。また、架線側電力変換回路３、駆動側電力変換回路４を制御する電力変換制御装置６、ブレーキ制御装置７、空気ブレーキ装置８を備えている。電力変換制御装置６には、架線電圧の低下によって停電を検知する停電検知回路１１、運転席からの運転指令／ブレーキ指令に基づいて力行回生指令を出力する運転指令入力回路１２、そして電力変換回路３，４を制御する制御回路１３が含まれている。架線側電力変換回路３、駆動側電力変換回路４とこの電力変換制御装置６とを含めて電力変換装置９としている。ブレーキ制御装置７は回生ブレーキ制御回路１５と空気ブレーキ制御回路１６を有している。
【０００３】
この従来の交流電気車の車両駆動制御装置では、交流架線から集電装置１にて集電して、架線側電力変換回路３にて単相交流を直流電力に変換し、駆動側電力変換回路４にて直流電力を三相交流電力に変換し、この三相交流電力にて複数台の誘導電動機５を駆動する。効率の良い力行運転や回生ブレーキ運転はこれらの電力変換装置にて行なっている。ここで、回生ブレーキ運転とは、ブレーキ力指令によりブレーキ制御装置７から電力変換装置９へ回生ブレーキ力指令を与えることで回生ブレーキ力を発生させることである。電力変換制御装置９では回生ブレーキ動作／停止信号をブレーキ制御装置７へ与え、ブレーキ制御装置７にて回生ブレーキと空気ブレーキへの切替えを行っている。通常、空気ブレーキは制輪子への磨耗を抑えるために、高速域では補助的な使用として、回生ブレーキを主に使用する。
【０００４】
一方、電力を供給する変電設備側には、あるき電距離毎に交流き電区分所（「セクション」と称する。）を設けて変電側からのき電区分を分けている。このセクションにおいては、切替え用遮断器等による切替えセクション等の方式があるが、切替えのタイミングでは数百mS程度の電力の中断が発生する。例えば回生ブレーキ運転中にセクションを通過する場合には、セクションでの電力中断期間により、回生エネルギーがき電側へ返還できないために、電力変換装置９内での直流電圧の上昇や架線側電力変換回路３の入力側電圧の上昇となり、電力変換装置９の過電圧による損傷を招く可能性がある。そのために、セクション切替え時に電力中断を速やかに検知し、電力変換装置９の動作を停止させる停電検知回路１０が設けられている。即ち、回生ブレーキ中でのセクション進入時の電力中断時には、この停電検知回路１０の機能により回生ブレーキを停止させ、セクション通過後の電力復帰時には、停電検知による回生ブレーキの停止を自動的に解除して再度回生ブレーキ運転を行なっている。このセクションでの停電検知期間内には回生ブレーキが作用しないために、電力変換装置９よりブレーキ制御装置７へ回生ブレーキ動作／停止信号を与えることにより、バックアップとして空気ブレーキ装置８を作動させ、ブレーキ距離の増加を抑えている。
【０００５】
しかしながら、この停電検知機能においては、電力変換装置９の過電圧による損傷を抑えるために速やかに運転を停止させる必要があるが、空気ブレーキ立上げ遅れによる両者の動作タイミングのずれにより衝動が発生していた。回生ブレーキでのセクション通過時の動作を図６に示す。セクション進入時の停電検知による回生ブレーキの停止により、回生ブレーキ動作／停止信号の変化によって空気ブレーキ装置８が動作するが、回生ブレーキと空気ブレーキの動作タイミングにより、総合ブレーキ力として両ブレーキ力が作用しない期間が発生して、ブレーキ力の急峻な変化により衝動が発生していた。
【０００６】
また力行でのセクション通過時の動作を図７に示す。力行時においても回生ブレーキ時同様にセクションでの電力中断による停電検知にて力行を速やかに中断させるために、力行牽引力の急峻な変化により衝動が発生していた。
【特許文献１】特開２００３−１８９６３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は、セクションの通過をしている時に発生する衝動を抑制することができる車両駆動制御装置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】
【０００８】
上記課題は、交流架線から単相交流電力を一次側へ入力し降圧させる主変圧器と、降圧された単相二次電圧を直流電圧に変換する架線側電力変換回路と、この電力変換装置により変換された直流電圧を三相交流に変換する駆動側電力変換回路と、この駆動側電力変換回路により変換された三相交流により駆動される交流電動機と、車上に設けられた、あらかじめ交流き電区分所の地点を検知する地点検知装置と、電力回生ブレーキ、空気ブレーキを切り替えてブレーキ制御するブレーキ制御装置とを備え、前記ブレーキ制御装置は、電力回生ブレーキ運転中に前記地点検知装置により交流き電区分所の地点を検知した時に、当該交流き電区分所通過直前に電力回生ブレーキを空気ブレーキに切替える制御機能を有することにより達成することが出来る。
【０００９】
上記課題は、交流架線から単相交流電力を一次側へ入力し降圧させる主変圧器と、降圧された単相二次電圧を直流電圧に変換する架線側電力変換回路と、この電力変換装置により変換された直流電圧を三相交流に変換する駆動側電力変換回路と、この駆動側電力変換回路により変換された三相交流により駆動される交流電動機と、車上に設けられた、あらかじめ交流き電区分所の地点を検知する地点検知装置と、力行中の交流き電区分所通過時に、前記地点検知装置においてあらかじめ交流き電区分所の地点を検知することで、当該交流き電区分所通過直前に前記駆動側電力変換回路の出力トルクを絞る制御をする電力変換制御装置とを備えたことによって達成することができる。
【００１０】
上記課題は交流架線から単相交流電力を１次側へ入力し降圧させる主変圧器と、降圧された単相２次電圧を直流電圧に変換する架線側電力変換装置と、この電力変換装置により変換された直流電圧を三相交流に変換する駆動側電力変換装置と、この駆動側電力変換装置より変換された三相交流により駆動される電動機と、車両の位置を検知する地点検知装置と、セクション開始距離情報を保持するセクション開始情報保持部と、車両の速度情報に基づき、絞り込み開始点を演算する絞り込み開始点演算部と、前記セクション開始情報保持部からのセクション開始距離情報と前記絞り込み開始点演算部からの絞り込み開始点の情報に基づいて、絞り込み開始距離を演算する演算部と、前記演算部からの情報と前記地点検知装置からの地点情報が一致した場合に、電力回生ブレーキを絞り込むことによって達成することが出来る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、セクションの通過をしている時に発生する衝動を抑制することができる車両駆動制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１の実施の形態）
本発明に基づく第１の実施の形態の車両駆動制御装置について、図を参照し、詳細に説明する。図１は本発明第１の実施の形態の車両駆動制御装置の構成を示している。本実施の形態の車両駆動制御装置は、図４に示した従来例に対して交流き電区分所（セクション）の地点をあらかじめ検知する地点検知装置１０を備え、この地点検知装置１０が、電力変換装置９及びブレーキ制御装置７にセクション検知信号を入力するようにしたことを特徴としている。
【００１３】
本実施の形態の車両駆動制御装置は、主回路を構成する交流架線から集電する集電装置１、トランス２、架線側電力変換回路３、駆動側電力変換回路４、交流電動機５を備えている。また、架線側電力変換回路３、駆動側電力変換回路４を制御する電力変換制御装置６、ブレーキ制御装置７、空気ブレーキ装置８を備えている。電力変換制御装置６には、架線電圧の低下によって停電を検知する停電検知回路１１、運転席からの運転指令／ブレーキ力指令に基づいて力行回生指令を出力する運転指令入力回路１２、そして電力変換回路３，４を制御する制御回路１３が含まれている。架線側電力変換回路３、駆動側電力変換回路４とこの電力変換制御装置６とを含めて電力変換装置９としている。ブレーキ制御装置７は回生ブレーキ制御回路１５と空気ブレーキ制御回路１６を有している。
【００１４】
さらに本実施の形態の車両駆動制御装置は、その特徴として、あらかじめ交流き電区分所（セクション）の地点検知を行い、電力変換装置９の電力変換制御装置６とブレーキ制御装置７に地点検知信号を与える地点検知装置１０を備えている。
【００１５】
本実施の形態の車両駆動制御装置による鉄道車両の駆動制御、すなわち電力変換制御及びブレーキ制御は従来例とほぼ同様である。
【００１６】
そしてセクション通過時の制御は次の通りである。地点検知装置１０はセクション位置をあらかじめ検知して、その地点検知信号をブレーキ制御装置７と電力変換制御装置６に入力する。ブレーキ制御装置７内の回生ブレーキ制御回路１５では電力変換制御装置６への回生ブレーキ力指令によって回生ブレーキ力を絞り、空気ブレーキ制御回路１６側では空気ブレーキ装置８への空気ブレーキ力指令を立上げる。この回生ブレーキ力絞り指令と空気ブレーキ立上げ指令との動作タイミングの時間的な協調をとり、回生ブレーキ力と空気ブレーキ力との総合ブレーキ力が急峻に変化しない制御を行なう。
【００１７】
本実施の形態の車両駆動制御装置による回生ブレーキでセクション通過する時の車両駆動制御チャートを図２に示してある。地点検知装置１０によるセクション地点検知信号は、車両がセクション地点に進入する直前のタイミングｔ１に信号論理を変化させる。セクション地点検知信号により、ブレーキ制御装置７の回生ブレーキ制御回路１５では電力変換制御装置６への回生ブレーキ力指令によって空気ブレーキ力指令の立上げ時間と同調するタイミングにて回生ブレーキ力を絞る。電力変換制御装置６側ではブレーキ制御装置７からの回生ブレーキ力指令により、この回生ブレーキ力指令に追従したブレーキ力制御を行って回生ブレーキ力を絞る。ブレーキ制御装置７の空気ブレーキ制御回路１６側では、セクション地点検知信号により、空気ブレーキ装置８への空気ブレーキ力指令を立上げる。セクション通過後は再度信号論理を変化させ、空気ブレーキから回生ブレーキに切替える。
【００１８】
このようにセクション直前にてブレーキ力を回生ブレーキから空気ブレーキに切替えることにより、タイミングｔ２〜ｔ３のセクション通過時においては総合ブレーキ力が空気ブレーキに切替わっているために回生ブレーキの中断は発生せず、総合ブレーキ力の急峻な変化がなく、衝動の発生を防止できる。なお、地点検知装置１０はセクションを通過した後のタイミングｔ４において信号論理を再変化させる。
【００１９】
また、本実施の形態の車両駆動制御装置による力行モードでセクション通過する時の車両駆動制御チャートを図３に示してある。地点検知装置１０によるセクション地点検知信号はセクション地点に入る直前のタイミングｔ１１に信号論理を変化させる。セクション地点検知信号により電力変換制御装置６側では力行牽引力をある時定数をもって絞る。これによりタイミングｔ１２〜ｔ１３のセクション通過時においては力行牽引力が絞られており、力行牽引力の中断は発生せず、力行牽引力の急峻な変化がないために衝動の発生を防止できる。なお、この場合も、地点検知装置１０はセクションを通過した後のタイミングｔ１４において信号論理を再変化させる。
【００２０】
（第２の実施の形態）
本発明に基づく第２の実施の形態の車両駆動制御装置について、図を参照し詳細に説明する。図４は、本発明に基づく第２の実施の形態の車両駆動制御装置の回生ブレーキ制御回路の構成図である。
【００２１】
本発明に基づく第２の実施の形態の車両駆動制御装置は、第１の実施の形態の車両駆動装置とは、回生ブレーキ制御回路１５の構成と回生ブレーキ制御回路１５に入力される情報が異なる。
【００２２】
本発明に基づく第２の実施の形態の車両駆動制御装置の回生制御回路は１５、上り用のセクション開始距離情報保持部１７，下り用のセクション開始距離情報保持部１８，絞り込み開始点演算部１９，演算部２０，演算部２１，切替スイッチ２２，切替スイッチ２３，一致検知部２４，フリップフロップ部２５，上り用のセクション終了距離情報保持部２６，下り用のセクション終了距離情報保持部２７，切替スイッチ２８，切替スイッチ２９，一致検知部３０，ＯＮＴＤ３１，ＯＲ回路３２から構成されている。
【００２３】
このように構成された車両駆動制御装置において、上り用セクション開始距離情報保持部１８は、演算部２０と接続されている。演算部２０は、切替スイッチ２２を介して、一致検知部２４と接続されている。下り用セクション開始距離情報保持部１９も上り用セクション開始距離情報保持部１８とお同様に、演算部２１と接続されている。演算部２１は、切替スイッチ２３を介して、一致検知部２４と接続されている。一致検知部２４は、フリップフロップ２５のＳ（ＳＥＴ）側と接続されている。
【００２４】
上り用セクション終了距離情報保持部２６は、切替スイッチ２８を介して一致検知部３０と接続される。下り用セクション終了距離情報保持部２７は、切替スイッチ２９を介して一致検知部３０と接続される。一致検知部３０は、ＯＲ回路３２と接続される。ＯＮＴＤ３１は、ＯＲ回路３１と接続される。ＯＲ回路３１は、フリップフロップ２５のＲ（リセット）側と接続される。
【００２５】
次に、回生ブレーキ制御回路１５のセクションに入る前の動作について説明する。車両が前進している場合には、切替スイッチ２２が閉じ、上り用のセクション開始距離情報保持部１７からの情報が有効になる。セクション開始距離情報保持部１７は、何ｋ地点からセクションが始まるかという情報を有しており、セクション開始距離情報を演算部２０に出力する。絞り込み開始点演算部１９は、入力された車両の速度情報に基づいて、セクションの開始地点の何ｍ前から回生ブレーキのトルク絞り込みを開始すれば良いかを演算し、絞り込み開始地点を算出する（−○○ｍの形式で算出）。絞り込み開始地点は、走行速度×（トルク絞り込み時間＋演算誤差）によって算出する。たとえば、トルク絞り込み時間を２秒、演算誤差を１００ｍｓ、走行速度を２００ｋｍとした場合には、１１６．８ｍが絞り込み開始点地点となる。
【００２６】
演算部２０は、セクションの開始距離と絞り込み開始地点の和を取り、絞り込み開始距離を演算し、一致検知部２４へ出力する。一致検知部２４は、ＡＴＣやＡＴＯ等からの現在の地点情報と演算部２０若しくは演算部２１からの絞り込み開始距離を比較し、一致した場合に、フリップフロップ２５に、一致信号を出力する。一致検知部２４からの一致信号を受信したフリップフロップ２５は、トルク絞り込み指令を制御回路１３へ出力する。制御回路１３は、フリップフロップ２５からの指令に基づいて、電力変換回路３および４を制御する。車両か後進している場合には、切替スイッチ２３が閉じ、下り用セクション開始距離情報保持部１８からの情報が有効になる。
【００２７】
本実施の形態の車両駆動制御装置は、走行速度によって、トルク絞り込みの開始点を演算することが出来るので、第１の実施の形態の車両駆動制御装置よりも乗り心地を向上することが出来る。
【００２８】
次に、車両がセクションから出る際の回生ブレーキ制御回路１５の動作について説明する。車両が前進している場合には、切替スイッチ２８が閉じ、上り用セクション終了距離情報保持部２６からのセクションの終了距離情報が一致検知部３０に入力される。一致検知部３０は、現在の地点情報とセクション終了距離情報保持部２６からのセクション終了距離とが一致した場合に、ＯＲ回路３２に一致信号を出力する。ＯＮＴＤ３１は、セクション突入後の時間を監視しており、セクションに突入後の経過時間が、所定値を超えた場合に、所定時間経過信号をＯＲ回路３２に出力する。ＯＲ回路３２は、一致検知部３０からの一致信号，ＯＮＴＤ３１からの所定時間経過信号，停電解除検知信号のいずれかを受信した場合に、フリップフロップ２５のＲ側に解除信号を出力する。フリップフロップ２５は、Ｒ側に解除信号を受信すると、トルク絞り込み指令を解除する。
【００２９】
このように構成された車両駆動制御装置は、セクションの距離情報、セクションへの突入時間、停電状態を監視し、いずれかの情報でセクションから出たことを検知した場合に、トルクの絞り込み指令を解除することが出来るので、セクションの終了後各に実にトルク復帰を行うことが出来る。
【００３０】
このように構成された車両駆動制御装置は、セクションの通過をしている時に発生する衝動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に基づく第１の実施の形態の回路ブロック図。
【図２】第１の実施の形態による回生ブレーキ中のセクション通過時の制御タイミングチャート。
【図３】第１の実施の形態による力行モードでのセクション通過時の制御タイミングチャート。
【図４】本発明に基づく第２の実施の形態の車両駆動制御装置の回生ブレーキ制御回路の構成図である。
【図５】従来例の回路ブロック図。
【図６】従来例による回生ブレーキ中のセクション通過時の制御タイミングチャート。
【図７】従来例による力行モードでのセクション通過時の制御タイミングチャート。
【符号の説明】
【００３２】
１  集電装置
２  トランス
３  架線側電力変換回路
４  駆動側電力変換回路
５  交流電動機
６  電力変換制御装置
７  ブレーキ制御装置
８  空気ブレーキ装置
９  電力変換装置
１０  地点検知装置
【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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