CN101186184A - 铁道车辆的驱动控制装置 - Google Patents

铁道车辆的驱动控制装置 Download PDF

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Abstract

提供一种铁道车辆的驱动控制装置，其在混合铁道车辆中，准备分别适于车辆驱动控制装置和车辆用辅助电源装置的特性的电力蓄积机构，通过进行这些电力蓄积机构间的电力互换，从而可以实现最合适的电力管理和车辆性能的提高。为此，在向车辆驱动的电动机供电的电力转换机构上设置第一电力蓄电机构，在向车辆用辅助电源装置供电的电力机构上设置第二电力蓄电机构，第一电力蓄电机构和第二电力蓄电机构由电力电平转换机构连接，根据车辆的运行状态，通过电力电平转换机构，由第一电力蓄电机构和第二电力蓄电机构进行电力的互换。

Description

铁道车辆的驱动控制装置
技术领域
本发明涉及铁道车辆的驱动控制装置，尤其涉及具有发电机构和电力蓄积机构，并利用这两个机构产生的电力驱动铁道车辆的控制装置。
背景技术
运行条数少的地方的铁路路线多为非电气化路线，一般用以柴油发动机为动力的内燃机车来输送旅客。近年来，考虑了在由发动机驱动的发电设备中，并用电力蓄电机构，减少维护，还可以期待减少废气的效果的，所谓混合(hybrid)铁道车辆向非电气化路线的应用。
图6是表示混合铁道车辆的现有例的构成图。铁道车辆201具备：由发动机驱动并产生交流电的发电机构202；将该交流电转换成直流电，进而为驱动与电动机直接相连的车轮206而再次将直流电转换成交流电的电力转换机构205；以及具有对电力转换机构205的直流电进行充电以及放电的功能的电力蓄积机构204。这些发电机构202、电力转换机构205、电力蓄积机构204在控制机构203的作用下，进行最合适的电力管理。例如，在专利文献1中公开了这种混合铁道车辆。
在铁道车辆中，配备了向空调装置、车内荧光灯、空气压缩机等供电的车辆用辅助电源装置(以下称SIV(Static Inverter))。
该SIV同图6所示的电力转换机构205一样，是将直流电转换成交流电的***结构。一般是输出交流440V或200V的60Hz，并且从铁道车辆从车辆基地驶出开始到营业运输结束再次回到基地为止，连续地提供一定的电力的装置。
与此相对，在车辆驱动用的电力转换器205中，存在当车辆加速时提供大功率、减速时再生大功率的差异，另一方面，由于车辆停车时电力转换机构205不工作，所以存在发电机构202停止的情况。
由于即使在这种情况下也必须向SIV持续提供电力，所以如果要由电力蓄积机构204驱动至SIV的话，则会产生在车辆再次启动时不能实施最合适的电力管理的不良情况。
专利文献1：日本特开2005-27447号公报
发明内容
本发明的课题是：鉴于上述情况，提供一种不仅在驱动时，即使在停车中，也可最合适地进行电力蓄积机构的电力管理的铁道车辆的驱动控制装置。
对于上述课题，可以通过如下达成，在向车辆驱动的电动机供电的电力变换机构上设置第一电力蓄电机构，在向车辆用辅助电源装置供电的电力机构上设置第二电力蓄电机构，所谓第一电力蓄电机构和第二电力蓄电机构形成通过电力电平变换机构连接的结构，根据车辆的运行状态，通过电力电平变换机构，由第一电力蓄电机构和第二电力蓄电机构实现电力的互换。
发明效果
根据本发明，可以准备出具有分别适于车辆驱动控制装置和车辆用辅，助电源装置的特性的电力蓄电机构，可以实现最合适的电力管理。另外，通过进行电力的互换，可以实现从一方的电力蓄电机构向另一方的电力蓄电机构的电力供给辅助，还具有实现车辆性能的提高的效果。
附图说明
图1是本发明的实施例的铁道车辆的驱动控制装置的说明图；
图2是本发明的实施例的各蓄电池的特性的说明图；
图3是本发明的实施例的车辆加速运行时的升压断路器的动作说明图；
图4是本发明的实施例的车辆减速运行时的降压断路器的动作说明图；
图5是本发明的实施例1的车辆停车时的降压断路器的动作说明图；
图6是现有例的混合铁道车辆的结构的说明图。
图中：
1-蓄电池A；2-发动机；3-发电机；4-变流器；5-逆变器；6-蓄电池B；7-车辆用辅助电源装置；8-升降压断路器；9-总控制装置；11-蓄电池A控制装置；12-发动机控制装置；13-变流器控制装置；14-逆变器控制装置；15-蓄电池B控制装置；16-SIV控制装置；18-断路器控制装置；21-电动机；22-电动机；23-负载；81-升压断路器；82-降压断路器；201-铁道车辆；202-发电机构；203-控制机构；204-电力蓄积机构；205-电力转换机构；206-车轮
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[实施例1]
图1是本发明的实施例1的铁道车辆的驱动控制装置的说明图。在图1中，发动机2直接连接于发电机3，通过驱动发动机2发电机3产生交流电。交流电被送到变流器4而转换成直流电。变流器4的输出Ed1与蓄电池A1和逆变器5连接，将直流电Ed1再次转换成交流电，以该交流电驱动电动机21和电动机22。变流器4的输出Ed1与升降压断路器8的一侧连接，升降压断路器8的另一侧Ed2与蓄电池B6和车辆用辅助电源装置7连接，将直流电Ed2转换成交流电，向负载23供给该交流电。
发动机2依靠发动机控制装置12的输出42，变流器4依靠变流器控制装置13的输出43，蓄电池A1依靠蓄电池A控制装置11的输出41，逆变器5依靠逆变器控制装置14的输出44，关于车辆的驱动控制各自进行输出功率的控制。
蓄电池B6依靠蓄电池B控制装置15的输出45，车辆用辅助电源装置7依靠SIV控制装置16的输出46，进行向车辆内的荧光灯、空调装置等负载提供定压功率的控制。
上述发动机控制装置12、变流器控制装置13、蓄电池A控制装置11、逆变器控制装置14、蓄电池B控制装置15、SIV控制装置16依靠总控制装置9来实施Ed1、Ed2的恰当的电力管理。
图2对本发明的实施例的各蓄电池的特性进行了说明。
图1的混合型铁道车辆中，作为蓄电池的充放电特性，由于蓄电池A在车辆加速时向逆变器5提供大电力，减速时从逆变器5供给再生电力，所以如图2所示，相对于蓄电量的蓄电池的输入输出必须具有左右对称形状的特性。换言之，需要一种短时间内进行高输出的类型的蓄电池。
相对于此，对于蓄电池B来说，由于车辆辅助电源装置(SIV)7向负载23连续提供恒定电压，所以如图2所示，要求相对于蓄电量具有大致一定的输入输出的特性。
若对蓄电池B使用蓄电池A，则在车辆停车时，从噪音、节能方面看，在发动机停止时，放电快速进行，在对车辆用辅助电源装置(SIV)7的供电方面产生障碍。另一方面，若对蓄电池A使用蓄电池B，则无法提供车辆驱动所需要的大功率，对车辆的运行带来障碍。所以，选择具有与铁道车辆的电力转换机构的用途对应的特性的蓄电池非常重要。
图3对本发明实施例的车辆加速运行时的升压断路器的动作进行了说明。升降压断路器8是如上述那样采用了特性不同的蓄电池的、混合型铁道车辆中重要的构成要素。在车辆加速时，如图3所示，作为升压断路器运行，由此可将来自蓄电池B6的电力152，通过升压断路器81提供给逆变器5，辅助来自蓄电池A1的电力151。
图4是本发明实施例的车辆的减速运行时的降压断路器的动作说明图。在车辆减速时的电力再生中，如图4所示，除了对蓄电池A1进行充电的电力153以外，对应于逆变器5的直流电压的大小，通过作为降压断路器82进行运行，从而将电力154援助给车辆用辅助电源装置(SIV)7。
图5是本发明的实施例1的车辆停车时的降压断路器的动作说明图。
在图5中，在车辆停车时，即使在发动机停止的情况下，作为降压断路器82进行运行，也可将蓄电池A1的电力161通过降压断路器82提供给车辆用辅助电源装置(SIV)7，辅助来自蓄电池B6的电力162。
控制升降压断路器8的断路器控制装置18，如图1所示，由于与总控制装置9连接，所以可以了解发动机2、变流器4、逆变器5、车辆用辅助电源装置7各自的运行状态，了解蓄电池A1、蓄电池B6的充放电状态，从而可以进行最合适的电力辅助。
如上所述，本实施例可以实现最合适的电力管理，还提高车辆的性能。

Claims (4)

1.一种铁道车辆的驱动控制装置，搭载有：
发电机构，其靠发动机发电；
直流电产生机构，其具有将该发电机构产生的交流电转换成第一直流电的变流器机构；
第一交流电产生机构，其具有将所述第一直流电转换成第一交流电的逆变器机构；
第一电力蓄积机构，其具有将所述第一直流电进行充电及放电的功能；
第一控制机构，其对所述发电机构、直流电产生机构、第一交流电产生机构、和第一直流电力蓄积机构进行控制；以及
由所述第一交流电驱动的驱动用电动机，
所述铁道车辆的驱动控制装置的特征在于，具有：
第二电力蓄积机构，其具有将电力电平与所述第一直流电不同的第二直流电进行充电以及放电的功能；
第二交流电产生机构，其具有将该第二直流电转换成第二交流电的逆变器机构；
在所述第一直流电和第二直流电之间的电力电平转换机构；以及
第二控制机构，其控制该电力电平转换机构。
2.如权利要求1所述的铁道车辆的驱动控制装置，其特征在于，
所述第一直流电和第二直流电之间的电力电平转换机构，对应于该第一直流电和第二直流电的状态，向所述第一交流电产生机构提供该第二直流电，或者向所述第二交流电产生机构提供该第一直流电。
3.如权利要求2所述的铁道车辆的驱动控制装置，其特征在于，
在铁道车辆停车中，将所述第一直流电使用所述电力电平转换机构进行变换并提供向所述第二直流电。
4.如权利要求2所述的铁道车辆的驱动控制装置，其特征在于，
在铁道车辆驱动时，将所述第二直流电使用所述电力电平转换机构进行变换并提供向所述第一直流电。
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