WO2012026026A1 - 車両用制御装置およびディーゼルハイブリッド車両システム - Google Patents

車両用制御装置およびディーゼルハイブリッド車両システム Download PDF

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WO2012026026A1
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power
converter
inverter
generator
storage device
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PCT/JP2010/064508
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啓太 畠中
高央 丸山
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a diesel hybrid vehicle system and a vehicle control device applied to a diesel hybrid vehicle system.
  • a generator is driven by a diesel engine, AC power generated by the generator is converted into DC power by a converter, and DC power converted by the converter and DC power by a power storage device are used in combination.
  • the DC power is converted into AC power by an inverter, and a driving force is given to the vehicle by driving the motor with the converted AC power (for example, Patent Document 1).
  • the conventional diesel hybrid vehicle system has a problem that if the inverter becomes unusable due to a failure or the like, the motor cannot be driven and the operation of the vehicle cannot be continued.
  • the auxiliary power supply (SIV) becomes unusable due to a failure or the like, there is a problem that the use of the auxiliary machine becomes impossible and troubles in operation continuation occur.
  • the present invention has been made in view of the above, and is a vehicle control device that enables continuous operation of a vehicle even when at least one of an inverter and an auxiliary power supply device becomes unusable due to a failure or the like. And it aims at providing a diesel hybrid vehicle system.
  • a vehicle control device includes a diesel engine, a motor that drives the vehicle, a generator that generates AC power from the output of the diesel engine, and a DC A power storage device that charges and discharges power, a converter that converts AC power generated by the generator into DC power and outputs it, DC power that the power storage device discharges or DC power that the converter outputs is AC power And an inverter that drives the motor by converting the converter into an inverter, and the converter operates as an inverter to drive the motor when the inverter cannot be used.
  • the vehicle control device of the present invention there is an effect that the operation of the vehicle can be continued even when the inverter becomes unusable due to a failure or the like.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a diesel hybrid vehicle system including a vehicle control device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of first to fourth switches used in the diesel hybrid vehicle system according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a chart showing the operating state of the diesel hybrid vehicle system and the states of the first to fourth switchers and the first to third contactors corresponding to the operating state.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a connection state of the diesel hybrid vehicle system when all of the converter, the inverter, and the auxiliary power supply device are normal.
  • FIG. 5 is a diagram showing a connection state of the diesel hybrid vehicle system when the inverter fails.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a diesel hybrid vehicle system including a vehicle control device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of first to fourth switches used in the diesel hybrid vehicle system according to the first embodiment
  • FIG. 6 is a diagram showing a connection state different from that in FIG. 5 of the diesel hybrid vehicle system at the time of failure of the inverter.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a connection state of the diesel hybrid vehicle system when the auxiliary power supply device fails.
  • FIG. 8 is a diagram showing a different connection state of FIG. 7 of the diesel hybrid vehicle system when the auxiliary power supply device fails.
  • FIG. 9 is a diagram showing a connection state of the diesel hybrid vehicle system at the time of failure of the converter.
  • FIG. 10 is a diagram showing a connection state different from that of FIG. 9 of the diesel hybrid vehicle system at the time of failure of the converter.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a connection state of the diesel hybrid vehicle system when the converter and the inverter are out of order.
  • FIG. 12 is a diagram showing a connection state different from that in FIG. 11 of the diesel hybrid vehicle system when the converter and the inverter fail.
  • FIG. 13 is a diagram showing a connection state different from that in FIGS. 11 and 12 of the diesel hybrid vehicle system when the converter and the inverter are out of order.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a connection state of the diesel hybrid vehicle system when the converter and the auxiliary power supply device are out of order.
  • FIG. 15 is a diagram showing a connection state different from that of FIG. 14 of the diesel hybrid vehicle system at the time of failure of the converter and the auxiliary power supply device.
  • FIG. 16 is a diagram showing a connection state different from that of FIGS. 14 and 15 of the diesel hybrid vehicle system when the converter and the auxiliary power supply device are out of order.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a connection state of the diesel hybrid vehicle system when the inverter and the auxiliary power supply device are out of order.
  • FIG. 18 is a diagram showing a connection state different from that in FIG. 17 of the diesel hybrid vehicle system when the inverter and the auxiliary power supply device are out of order.
  • FIG. 19 is a diagram showing a connection state different from that in FIGS. 17 and 18 of the diesel hybrid vehicle system at the time of failure of the inverter and the auxiliary power supply device.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a connection state of the diesel hybrid vehicle system when the converter, the inverter, and the auxiliary power supply device are out of order.
  • FIG. 21 is a diagram showing a connection state different from that of FIG.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a configuration example of a diesel engine system according to the second preferred embodiment that is used in the diesel hybrid vehicle system according to the first preferred embodiment.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a configuration example when the diesel engine system according to Embodiment 2 is applied to a water-cooled aftercooler system.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating a configuration example when the diesel engine system according to Embodiment 2 is applied to an air-cooled aftercooler system.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a diesel hybrid vehicle system including a vehicle control device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the diesel hybrid vehicle system according to Embodiment 1 includes a diesel engine 1, a generator 2, a converter (CNV) 3, an inverter (INV) 4 as a first inverter, a motor 5, and power storage.
  • CNV converter
  • INV inverter
  • the apparatus 6, the auxiliary power unit (SIV) 7 as the second inverter, the auxiliary machine 8, and the control unit 50 that controls the operation of the entire diesel hybrid vehicle system are configured as main components, and between the main components
  • voltage detectors 25 to 27 which are sensors for detecting a voltage, and rotation detectors 28 and 29 for detecting the rotation speeds of the generator and the motor are provided.
  • the vehicle control device according to the first embodiment includes a converter (CNV) 3, an inverter (INV) 4, and an auxiliary power supply device (SIV) 7.
  • filter capacitors 20 and 21 that are detection targets of the voltage detectors 26 and 27 are also shown.
  • the diesel engine 1 is one of the driving sources that generate driving force, and is connected to the generator 2.
  • the generator 2 generates AC power from the output of the diesel engine 1.
  • the power storage device 6 is an electrical energy storage device that uses a lithium ion battery, a nickel metal hydride battery, an electric double layer capacitor, a lithium ion capacitor, a flywheel, or the like as a storage means, and is another driving source that generates a driving force. Yes, connected to the converter 3, the inverter 4, and the connection part (DC voltage part) to charge / discharge DC power.
  • the converter 3 converts AC power generated by the generator 2 into DC power, while converting DC power discharged by the power storage device 6 into AC power.
  • the inverter 4 converts the DC power supplied from the converter 3 or the power storage device 6 into AC power.
  • the motor 5 receives a supply of AC power from the inverter 4 and generates a driving force (propulsive force).
  • the auxiliary power supply device 7 is connected to a DC voltage unit, converts DC power into AC power having a constant voltage and a constant frequency, and supplies the AC power to the auxiliary machine 8.
  • the auxiliary machine 8 is a generic name for load devices other than the drive device.
  • the first to fourth switches 9 to 12 have three connection ends a to c, and between any two connection ends among the three connection ends a to c.
  • Has the function of connecting
  • this switch is constituted by an ON / OFF switch
  • the switch between ca is controlled to be ON
  • the switch between ab is OFF
  • the switch between bc is OFF.
  • the example which comprised this switch with the switch is the same figure (c).
  • the a switch is tilted to the c side and the c switch is tilted to the a side (the position of the b switch is arbitrary).
  • the first switch 9 is inserted between the three of the generator 2, the converter 3 and the fourth switch 12, and two of these three are selected and connected.
  • the second switch 10 is inserted between the inverter 4, the motor 5 and the fourth switch 12, and the third switch 11 includes the auxiliary power unit 7, the auxiliary machine 8, and the fourth switch 12.
  • the fourth switcher 12 is inserted between the three of the first switcher 9, the second switcher 10 and the third switcher 11, Has a function of selecting and connecting two of the three parties.
  • the first to third contactors 13 to 15 have two connection ends and have a function of turning on / off the connection between the components connected to the two connection ends.
  • the first contactor 13 is connected between the connection part 30 of the power storage device 6 in the DC voltage unit and the converter 3
  • the second contactor 14 is connected between the connection part 30 and the inverter 4.
  • the third contactor 15 is connected between the connecting portion 30 and the auxiliary power supply device 7.
  • the current detector 22 detects the current flowing between the generator 2 and the converter 3 as the generator current IG
  • the current detector 23 detects the current flowing between the inverter 4 and the motor 5 as the motor current IM
  • the device 24 detects the current flowing into and out of the power storage device 6 as the battery current IB.
  • the voltage detector 25 detects the voltage at the connection end of the converter 3 and the generator 2 as the generator voltage VG
  • the voltage detector 26 detects the voltage of the filter capacitor 20 as the first DC voltage EFCD, thereby detecting the voltage.
  • the detector 27 detects the voltage of the filter capacitor 21 as the second DC voltage EFC.
  • the rotation detector 28 detects the rotation speed of the generator 2 as the generator rotation speed FRG, and the rotation detector 29 detects the rotation speed of the motor 5 as the motor rotation speed RN.
  • the detection values (sensor information) detected by these sensors are input to the control unit 50.
  • state information STB representing the state of the power storage device 6 is input to the control unit 50.
  • the state information includes output voltage (battery voltage) of the power storage device 6, information (SOC: State Of Charge) indicating the charging (storage) state of the power storage device 6, and whether the power storage device 6 is in a charged state or discharged. Information on whether or not it is in a state (operation information) is included.
  • information (operation information) indicating the operation content is input to the control unit 50.
  • This operation information includes, for example, information indicating an operation operation (powering, braking, coasting, stopping) of an electric vehicle, information indicating a power reception start operation of the vehicle system, and the like.
  • the control unit 50 controls the sensor information (generator current IG, motor current IM, battery current IB, generator voltage VG, first DC voltage EFCD, second DC voltage EFC, generator rotation speed FRG, motor rotation speed).
  • RN the state information STB of the power storage device 6 and the operation information CMD from the outside, the gate signal GSC for controlling the switch element provided in the converter 3 and the switch element provided in the inverter 4 are controlled.
  • a gate signal GSS for controlling a switching element included in the auxiliary power supply device 7 are generated and output to the converter 3, the inverter 4 and the auxiliary power supply device 7, respectively, and the rotation of the diesel engine 1 is generated.
  • a rotational speed control signal RD for controlling the number is generated and output to the diesel engine 1.
  • the control unit 50 generates a switching signal corresponding to a failure mode described later and outputs the switching signal to the first to fourth switching devices 9 to 12 and the first to third contactors 13 to 15. In FIG. 1, illustration of switching signals for the first to fourth switching devices 9 to 12 and the first to third contactors 13 to 15 is omitted to avoid complication.
  • FIG. 3 is a chart showing the operation state of the diesel hybrid vehicle system and the states of the first to fourth switchers and the first to third contactors corresponding to the operation state.
  • the lower case alphabets shown in the columns of the first to fourth switches 9 to 12 represent the connection states of the terminals shown in FIG. 2A.
  • “ab” The notation means that the connection ends a and b are connected.
  • “ON” and “OFF” shown in the columns of the first to third contactors 13 to 15 represent the conduction states of the first to third contactors, and “ON” represents the conduction state. It means that there is something, and “OFF” means that it is in a non-conducting state.
  • FIG. 4 is a diagram showing a connection state of the diesel hybrid vehicle system when all of the converter (CNV), the inverter (INV), and the auxiliary power supply device (SIV) are normal, and the first to fourth switches and the first switch
  • the connection state in the case where the first to third contactors are controlled in the normal state is shown.
  • FIGS. 1 and 4 the basic operation of the diesel hybrid vehicle system will be described with reference to FIGS. 1 and 4. In this basic operation description, a case where a diesel hybrid vehicle system mounted on a railway vehicle travels between stations is taken as an example.
  • the first and second switching devices 9 and 10 are connected between the connection ends a and b, and the third switching devices 11 and 12 are controlled by the control unit 50. Is connected between the connection ends b and c, and the first to third contactors 13 to 15 are controlled to be ON.
  • the fourth switch 12 is connected between the connection ends b and c, but this connection is optional (see No. 1 in FIG. 3).
  • the control unit 50 When the speed of the vehicle reaches a constant speed (for example, 20 km / h), the control unit 50 operates the converter 3 as an inverter and controls the voltage amplitude and frequency of the AC power supplied to the generator 2.
  • the converter 3 operates as an inverter, and the generator 2 operates as a motor by converting the DC power supplied from the power storage device 6 into AC power and supplying it to the generator 2.
  • the diesel engine 1 When the generator 2 is driven, the diesel engine 1 starts. When the diesel engine 1 is started, the generator 2 operates as an original generator. When the diesel engine 1 starts and generates an output necessary for powering the vehicle, the AC power generated by the generator 2 is converted into DC power by the converter 3 and supplied to the inverter 4. At this time, the DC power discharged from the power storage device 6 decreases and the current (discharge current) from the power storage device 6 does not flow.
  • Control unit 50 stops inverter 4 and the vehicle enters a coasting state.
  • the power consumption of the auxiliary machine 8 is supplied from the auxiliary power supply device 7. Note that, when the generator 2 does not generate AC power, power to the auxiliary power supply device 7 is supplied from the power storage device 6. On the other hand, when the generator 2 generates AC power, the AC power generated by the generator 2 is converted into DC power by the converter 3 and supplied to the auxiliary power supply device 7.
  • the control unit 50 stops the converter 3 and stops the diesel engine 1 and the generator 2. Moreover, the control part 50 operates the motor 5 as a generator by operating the inverter 4 as a converter. At this time, the inverter 4 converts the AC power regenerated from the motor 5 into DC power, supplies necessary power to the auxiliary power supply device 7 and charges the power storage device 6 using surplus power.
  • the above control by the control unit 50 is performed by the sensor information (the generator current IG, the motor current IM, the battery current IB, the generator voltage VG, the first DC voltage EFCD, the second DC) input to the control unit 50. Needless to say, this is preferably performed based on the voltage EFC, the generator rotational speed FRG, the motor rotational speed RN) and the state information STB of the power storage device 6.
  • the first to third switches 9 to 11 are connected between the connection ends b and c, and the fourth switch 12 Is connected between the connection ends a and b, the first and third contactors 13 and 15 are controlled to be ON, and the second contactor 14 is controlled to be OFF (see No. 2 in FIG. 3).
  • the generator 2 and the converter 3 are disconnected, the converter 3 and the inverter 4 are also disconnected, the converter 3 and the motor 5 are connected, and the auxiliary power supply device 7 and the auxiliary machine 8 are connected.
  • Power storage device 6 is connected to each of converter 3 and auxiliary power supply device 7.
  • control unit 50 When the diesel hybrid vehicle system is connected as shown in FIG. 5, control unit 50 operates converter 3 as an inverter, converts DC power supplied from power storage device 6 to AC power, and drives motor 5. . By driving the motor 5, the operation of the vehicle can be continued. In addition, since the auxiliary machine 8 is connected to the power storage device 6 via the auxiliary power supply device 7, the power supply to the auxiliary machine 8 can be continued.
  • the connection may be made as shown in FIG.
  • the first and fourth switches 9 and 12 are connected between the connection ends a and b, and the second and third switches 10 and 11 are connected between the connection ends b and c.
  • the first and third contactors 13 and 15 are controlled to be ON, and the second contactor 14 is controlled to be OFF (see No. 3 in FIG. 3).
  • the generator 2 and the converter 3 are connected, the converter 3 and the inverter 4 are disconnected, and the auxiliary power supply device 7 and the auxiliary machine 8 are connected. That is, the motor 5 is disconnected from the power supply source.
  • the power storage device 6 is connected to the generator 2 via the converter 3, and the auxiliary machine 8 is connected to the power storage device 6 via the auxiliary power supply device 7.
  • the power storage device 6 can be charged using the generated power of the generator 2.
  • the auxiliary machine 8 is connected to the power storage device 6 via the auxiliary power supply device 7, it is possible to continue power supply to the auxiliary machine 8.
  • control unit 50 When the diesel hybrid vehicle system is connected as shown in FIG. 7, the control unit 50 operates the inverter 4 to convert the DC power supplied from the power storage device 6 into AC power and drive the motor 5. By driving the motor 5, the operation of the vehicle can be continued.
  • control unit 50 operates the converter 3 as an inverter, converts the DC power supplied from the power storage device 6 into AC power, and supplies the AC power to the auxiliary machine 8. Therefore, the power supply to the auxiliary machine 8 can be continued.
  • the power storage device 6 can be charged using the regenerative power of the motor 5.
  • the inverter 4 operates as a converter.
  • the generator 2 and the converter 3 may be connected as shown in FIG.
  • the first to third switches 9 to 11 are connected between the connection ends a and b
  • the fourth switch 12 is connected between the connection ends b and c.
  • the contactors 13 and 14 are controlled to be ON, and the third contactor 15 is controlled to be OFF (see No. 5 in FIG. 3).
  • the generator 2 and the converter 3 are connected, the converter 3 and the inverter 4 are connected, and the inverter 4 and the motor 5 are connected.
  • the power storage device 6 is connected to the generator 2 via the converter 3.
  • the motor 5 can be driven using the power generated by the generator 2 and the operation of the vehicle can be continued.
  • the power storage device 6 can be charged using the generated power of the generator 2.
  • the power storage device 6 can be charged by operating the inverter 4 as a converter.
  • the control unit 50 operates the inverter 4 as a converter, converts AC power supplied from the generator 2 into DC power, and is required for the auxiliary power supply device 7.
  • the power storage device 6 is charged using surplus power while performing a sufficient power supply. For this reason, the power supply to the auxiliary machine 8 becomes possible.
  • the converter is connected as shown in FIG. 10 in the event of a failure of the converter, it is possible to supply power to the motor 5 and the auxiliary machine 8.
  • the first switch 9 is connected between the connection ends a and c
  • the second and fourth switches 10 and 12 are connected between the connection ends a and b
  • the third switch 11 is connected. Is connected between the connection ends b and c, the first contactor 13 is controlled to be OFF, and the second and third contactors 14 and 15 are controlled to be ON (see No. 7 in FIG. 3).
  • the generator 2 is disconnected from the motor 5, but the inverter 4 and the motor 5 are connected, and the auxiliary device 8 is connected to the power storage device 6 via the auxiliary power supply device 7.
  • the motor 5 can be driven using the DC power of the power storage device 6, and the operation of the vehicle can be continued.
  • auxiliary machine 8 is also connected to the power storage device 6 via the auxiliary power supply device 7, power can be supplied to the auxiliary machine 8.
  • the generator 2 and the converter 3 are disconnected, the inverter 4 and the motor 5 are also disconnected, and the converter 3 and the inverter 4 are also disconnected from the power storage device 6.
  • the motor 5 is connected to the generator 2, and the auxiliary machine 8 is connected to the power storage device 6 via the auxiliary power supply device 7.
  • the regenerative electric power of the motor 5 is supplied to the generator 2 so that the diesel engine 1 can be started.
  • the rotational speed of the diesel engine 1 is controlled to control the AC power from the generator 2 to a desired AC power.
  • the motor 5 can be driven and the operation of the vehicle can be continued.
  • the power storage device 6 can be charged.
  • the first and third switching devices 9 and 11 are connected between the connection ends a and c
  • the second and fourth switching devices 10 and 12 are connected between the connection ends b and c.
  • the first and second contactors 13 and 14 are controlled to be OFF
  • the third contactor 15 is controlled to be ON (see No. 9 in FIG. 3).
  • the generator 2 is disconnected from the motor 5, but is connected to the power storage device 6 via the auxiliary power supply device 7.
  • the auxiliary power supply device 7 is operated as a converter, the power storage device 6 can be charged using the power generated by the generator 2. Contrary to this control, the auxiliary power supply device 7 is operated as a normal inverter, the DC power supplied from the power storage device 6 is converted into AC power and supplied to the generator 2, thereby generating the generator 2. If the engine is operated as a motor, the diesel engine 1 can be started in advance.
  • the converter and the inverter when the converter and the inverter are out of order, they may be connected as shown in FIG.
  • the first, third, and fourth switching devices 9, 11, and 12 are connected between the connection ends a and c
  • the second switching device 10 is connected between the connection ends b and c
  • the first and second contactors 13 and 14 are controlled to be OFF
  • the third contactor 15 is controlled to be ON (see No. 10 in FIG. 3).
  • the generator 2 is disconnected from the motor 5, but the motor 5 is connected to the power storage device 6 via the auxiliary power supply device 7.
  • the motor 5 can be driven using the DC power of the power storage device 6, and the operation of the vehicle can be continued.
  • converter 3 is disconnected from generator 2
  • inverter 4 and power storage device 6 and auxiliary power supply device 7 is disconnected from converter 3, inverter 4 and power storage device 6.
  • the motor 5 is connected to the inverter 4, and the auxiliary machine 8 is connected to the generator 2.
  • the AC power from the generator 2 can be supplied to the auxiliary machine 8, and the electric power can be supplied to the auxiliary machine 8.
  • the power storage device 6 can be charged.
  • the first and second switches 9 and 10 are connected between the connection ends a and c, and the third and fourth switches 11 and 12 are connected between the connection ends a and b.
  • the first and third contactors 13 and 15 are controlled to be OFF, and the second contactor 14 is controlled to be ON (see No. 12 in FIG. 3). With this control, the generator 2 is connected to the power storage device 6 via the inverter 4.
  • the power storage device 6 can be charged using the power generated by the generator 2.
  • the power can be supplied to the auxiliary machine 8 by connecting as shown in FIG.
  • the first, second, and fourth switching devices 9, 10, and 12 are connected between the connection ends a and c
  • the third switching device 11 is connected between the connection ends a and b
  • the first and third contactors 13 and 15 are controlled to be OFF
  • the second contactor 14 is controlled to be ON (see No. 13 in FIG. 3).
  • the inverter 4 is connected to the auxiliary machine 8.
  • AC power can be supplied to the auxiliary machine 8 using the DC power of the power storage device 6, and power can be supplied to the auxiliary machine 8.
  • the control unit 50 controls the first and second switching devices 9 and 10 to be connected between the connection ends b and c as shown in FIG. 17, for example, and the third and fourth switching devices. 11 and 12 are connected between the connection ends a and b, the first contactor 13 is controlled to be ON, and the second and third contactors 14 and 15 are controlled to be OFF (No. 14 in FIG. 3). reference).
  • inverter 4 is disconnected from converter 3 and power storage device 6, and auxiliary power supply device 7 is disconnected from converter 3 and power storage device 6.
  • the motor 5 is connected to the converter 3.
  • the motor 5 can be driven using the direct current power of the power storage device 6, and the operation of the vehicle can be continued. It becomes.
  • the inverter and the auxiliary power supply device fail, if the connection is made as shown in FIG. 18, the power storage device 6 can be charged.
  • the first, third, and fourth switching devices 9, 11, and 12 are connected between the connection ends a and b, and the second switching device 10 is connected between the connection ends b and c.
  • the first contactor 13 is controlled to ON, and the second and third contactors 14 and 15 are controlled to OFF (see No. 15 in FIG. 3). With this control, the generator 2 is connected to the power storage device 6 via the converter 3.
  • the power storage device 6 can be charged using the power generated by the generator 2.
  • the power can be supplied to the auxiliary machine 8 by connecting them as shown in FIG.
  • the first, second, and fourth switching devices 9, 10, and 12 are connected between the connection ends b and c
  • the third switching device 11 is connected between the connection ends a and b
  • the first contactor 13 is controlled to be ON
  • the second and third contactors 14 and 15 are controlled to be OFF (see No. 16 in FIG. 3).
  • the converter 3 is connected to the auxiliary machine 8.
  • the converter 3 is operated as an inverter, AC power can be supplied to the auxiliary machine 8 using the DC power of the power storage device 6, and power supply to the auxiliary machine 8 can be performed.
  • converter 3 is disconnected from generator 2 and power storage device 6, inverter 4 is disconnected from motor 5 and power storage device 6, and auxiliary power supply device 7 is connected to converter 3, inverter 4, and power storage device. Separated from 6.
  • the motor 5 is connected to the generator 2.
  • the rotational speed of the diesel engine 1 is controlled to change the AC power from the generator 2 to the desired AC power.
  • the motor 5 can be driven, and the operation of the vehicle can be continued.
  • the power can be supplied to the auxiliary machine 8 by connecting them as shown in FIG.
  • the first switch 9 is connected between the connection ends a and c
  • the second and fourth switches 10 and 12 are connected between the connection ends b and c
  • the third switch 11 is connected. Is connected between the connection ends a and b, and the first to third contactors 13 to 15 are all controlled to be OFF (see No. 18 in FIG. 3). By this control, the auxiliary machine 8 is connected to the generator 2.
  • the diesel engine 1 cannot be restarted when all of the converter, inverter, and auxiliary power supply are broken. For this reason, for example, when any two parts of the converter 3, the inverter 4, and the auxiliary power supply device 7 fail, the connection as shown in FIGS. 12, 15, and 18 is temporarily performed according to the failed part. It is preferable to restart the diesel engine 1 by controlling to the state. If such control is performed, even if all of the converter 3, the inverter 4 and the auxiliary power supply device 7 subsequently fail, it becomes possible to supply power from the generator 2 to the motor 5 and the auxiliary machine 8, and the vehicle The operation can be continued and power can be supplied to the auxiliary machine 8.
  • the connection destination of the converter is switched to the motor when the inverter fails, even if the inverter becomes unusable, The operation of the vehicle can be continued, and the effect of improving the reliability of the diesel hybrid vehicle system can be obtained.
  • the connection destination of the converter is switched to the auxiliary device side. Even when it becomes unusable due to a failure or the like, the power supply to the auxiliary machine can be continued, and the effect of improving the reliability of the diesel hybrid vehicle system can be obtained.
  • Embodiment 1 although embodiment which includes the auxiliary power supply device which supplies electric power to an auxiliary machine in the control object for the reliability improvement of a diesel hybrid vehicle system was demonstrated, an auxiliary power supply device is not included,
  • the conversion device may include only a converter and an inverter. Even in such a control mode, it is possible to obtain the effect of the present embodiment that the operation of the vehicle can be continued when at least one of the converter and the inverter fails.
  • the diesel hybrid vehicle system mounted on the railway vehicle has been described as an example.
  • the system is not limited to the railway vehicle, and is a hybrid mobile body (automobile, motorcycle, etc.) equipped with a power storage device. It is also applicable to the field of hybrid construction machines (dump trucks, bulldozers, excavators, etc.) or ships.
  • FIG. FIG. 22 is a diagram illustrating a configuration example of a diesel engine system according to the second preferred embodiment that is used in the diesel hybrid vehicle system according to the first preferred embodiment.
  • the diesel engine system according to Embodiment 2 includes a diesel engine 60, a cooling device 61, a thermoelectric power generation element 62, a control power supply 63, a control power supply load 64, a diode 65, a cooling water supply pipe 67, and A cooling water reflux pipe 68 is provided.
  • a cooling water supply pipe 67 and a cooling water reflux pipe 68 are arranged between the diesel engine 60 and the cooling device 61.
  • the diesel engine 60 includes the cooling water supply pipe 67 and the cooling water reflux pipe.
  • the cooling is performed by the cooling water circulating through 68.
  • a thermoelectric generator 62 is disposed between the cooling water supply pipe 67 and the cooling water reflux pipe 68 so as to be in contact with the cooling water supply pipe 67 and the cooling water reflux pipe 68.
  • the thermoelectric power generation element 62 is a thermoelectric power generation element using the Seebeck effect that generates power using a temperature difference, and according to the temperature difference of the cooling water (the cooling water reflux pipe 68 is on the high temperature side and the cooling water supply pipe 67 is on the low temperature side).
  • the generated thermal energy is converted into electric energy and supplied to the control power supply load 64 through the diode 65 for preventing backflow, and surplus power is stored in the control power supply 63.
  • thermoelectric power generation element As a typical thermoelectric power generation element at the time of filing of the present invention, an element having a power generation output per element of about “8V-3A” has been announced.
  • the control power supply voltage used for the railway vehicle is about several V to 100 V, it can be applied to all control power supplies if this thermoelectric power generation element is connected in series in a maximum of 15 elements.
  • the capacity of the control power supply is large, a group of elements connected in series may be connected in parallel.
  • the volume of this type of power generation element is relatively small (in the case of the thermoelectric power generation element of this section, about 10 tens cm 3 per element), it is possible to arrange a large number of elements or element groups, and different controls. It is possible to deal with a plurality of types of control power supplies having power supply voltages and different capacities.
  • thermoelectric power generation using the heat (waste heat) of the diesel engine is performed, and the generated power is used as electric energy of a control power source that controls the diesel engine system. Therefore, the total energy consumed by the entire vehicle can be reduced.
  • thermoelectric power generation is performed using the temperature difference of the cooling water that cools the diesel engine, the waste heat capacity of the cooling water can be reduced, and the cooling device capacity can be reduced. Is possible.
  • FIG. 23 and FIG. 24 are diagrams showing a more specific application example of the diesel engine system according to the second embodiment, and FIG. 23 is a configuration example when applied to a water-cooled aftercooler type diesel engine system.
  • FIG. 24 shows an example of the configuration when applied to an air-cooled after-cooler type diesel engine system.
  • a water-cooled aftercooler type diesel engine system will be described.
  • a turbocharger 71 having a diesel engine 70, a compressor 71a and a turbine 71b, a radiator 74, an aftercooler 75, and the like.
  • the water pump 76 and the propeller fan 77 are arranged at important points.
  • a first compressed air supply pipe 78 is disposed between the compressor 71 a and the aftercooler 75, and the first compressed air supply pipe 78 is connected to the second compressed air supply pipe 83 on the outlet side of the aftercooler 75. It becomes.
  • the second compressed air supply pipe 83 is disposed between the aftercooler 75 and the diesel engine 70.
  • a first cooling water supply pipe 79a and a second cooling water supply pipe 79b which is a branch pipe on one side of the first cooling water supply pipe 79a.
  • a first cooling water supply pipe 79a and a third cooling water which is a branch pipe on the other side of the first cooling water supply pipe 79a.
  • a supply pipe 79c is provided.
  • the third cooling water supply pipe 79c becomes the first cooling water discharge pipe 80a on the output side of the diesel engine 70
  • the second cooling water supply pipe 79b is the second cooling water discharge pipe 80b on the output side of the after cooler 75. It becomes.
  • each of the first compressed air supply pipe 78 and the second cooling water supply pipe 79b is provided between the first compressed air supply pipe 78 and the second cooling water supply pipe 79b. If the thermoelectric power generation element 62a is disposed so as to be in contact with the power generation, power generation using a temperature difference of about 80 ° C. is possible.
  • a turbocharger 87 having a diesel engine 86, a compressor 87a and a turbine 87b, a radiator 88, an aftercooler 89, a water pump 90, and a propeller fan 91 are required. Is located.
  • a first compressed air supply pipe 92 is disposed between the compressor 87 a and the aftercooler 89, and the first compressed air supply pipe 92 is connected to the second compressed air supply pipe 93 on the output side of the aftercooler 89. It becomes.
  • the second compressed air supply pipe 93 is disposed between the aftercooler 89 and the diesel engine 86.
  • a first cooling water supply pipe 94 is disposed between the water pump 90 and the diesel engine 86.
  • the first cooling water supply pipe 94 serves as a first cooling water discharge pipe 95 on the outlet side of the diesel engine 86, and is disposed between the radiator 88.
  • the first cooling water discharge pipe 95 becomes a second cooling water discharge pipe 96 on the outlet side of the radiator 88 and returns to the water pump 90.
  • T4-T3 that is, the temperature difference between the first compressed air supply pipe 92 and the second cooling water discharge pipe 96 is about a hundred and several hundred degrees Celsius. The difference is obtained. Therefore, as shown in the drawing, each of the first compressed air supply pipe 92 and the second cooling water supply pipe 96 is provided between the first compressed air supply pipe 92 and the second cooling water supply pipe 96. If the thermoelectric power generation element 62b is disposed so as to be in contact with each other, it is possible to generate power using a temperature difference of about a hundred and several hundred degrees Celsius.
  • the diesel hybrid vehicle system according to the present invention is useful as an invention that enables vehicle operation to be continued even when the inverter becomes unusable due to a failure or the like.

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Abstract

　ディーゼルエンジン１と、車両を駆動するモータ５と、ディーゼルエンジン１の出力により交流電力を発電する発電機２、直流電力を充放電する電力貯蔵装置６、発電機２が発電した交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータ３および、電力貯蔵装置６が放電する直流電力またはコンバータ３が出力する直流電力を交流電力に変換してモータ５を駆動するインバータ４を備え、コンバータ３はインバータ４の故障時にインバータとして動作し、モータ５を駆動する。

Description

車両用制御装置およびディーゼルハイブリッド車両システム
　本発明は、ディーゼルハイブリッド車両システムおよびディーゼルハイブリッド車両システムに適用される車両用制御装置に関する。
　従来のディーゼルハイブリッド車両システムは、ディーゼルエンジンで発電機を駆動し、発電機で発生した交流電力をコンバータで直流電力に変換すると共に、コンバータが変換した直流電力と電力貯蔵装置による直流電力とを併用し、これらの直流電力をインバータにて交流電力に変換し、変換した交流電力でモータを駆動することにより車両に対し推進力を与えている（例えば、特許文献１）。
特開２００４－３１２８６３号公報
　しかしながら、従来のディーゼルハイブリッド車両システムでは、インバータが故障等によって使用不可となるとモータを駆動することができず、車両の運行が継続できないという問題点があった。また、補助電源装置（ＳＩＶ)が故障等で使用不可となると補機の使用が不可能となって運行継続に支障が生ずるという問題点があった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、インバータや補助電源装置の少なくとも一つが故障等で使用不可となった場合であっても、車両の運行継続を可能とする車両用制御装置およびディーゼルハイブリッド車両システムを提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る車両用制御装置は、ディーゼルエンジンと、車両を駆動するモータと、前記ディーゼルエンジンの出力により交流電力を発電する発電機と、直流電力を充放電する電力貯蔵装置と、前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータと、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して前記モータを駆動するインバータと、を備え、前記コンバータは、前記インバータの使用不可時にインバータとして動作して、前記モータを駆動することを特徴とする。
　本発明に係る車両用制御装置によれば、インバータが故障等で使用不可となった場合であっても、車両の運行継続が可能になるという効果を奏する。
図１は、本発明の実施の形態１に係る車両用制御装置を含むディーゼルハイブリッド車両システムの一構成例を示す図である。 図２は、実施の形態１のディーゼルハイブリッド車両システムに用いられる第１～第４の切替器の構成例を示す図である。 図３は、ディーゼルハイブリッド車両システムの動作状態および当該動作状態に対応する第１～第４の切替器および第１～第３の接触器の状態を示す図表である。 図４は、コンバータ、インバータおよび補助電源装置の全てが正常なときのディーゼルハイブリッド車両システムの接続状態を示す図である。 図５は、インバータの故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの接続状態を示す図である。 図６は、インバータの故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの図５とは異なる接続状態を示す図である。 図７は、補助電源装置の故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの接続状態を示す図である。 図８は、補助電源装置の故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの図７は異なる接続状態を示す図である。 図９は、コンバータの故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの接続状態を示す図である。 図１０は、コンバータの故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの図９とは異なる接続状態を示す図である。 図１１は、コンバータおよびインバータの故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの接続状態を示す図である。 図１２は、コンバータおよびインバータの故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの図１１とは異なる接続状態を示す図である。 図１３は、コンバータおよびインバータの故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの図１１および図１２とは異なる接続状態を示す図である。 図１４は、コンバータおよび補助電源装置の故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの接続状態を示す図である。 図１５は、コンバータおよび補助電源装置の故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの図１４とは異なる接続状態を示す図である。 図１６は、コンバータおよび補助電源装置の故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの図１４および図１５とは異なる接続状態を示す図である。 図１７は、インバータおよび補助電源装置の故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの接続状態を示す図である。 図１８は、インバータおよび補助電源装置の故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの図１７とは異なる接続状態を示す図である。 図１９は、インバータおよび補助電源装置の故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの図１７および図１８とは異なる接続状態を示す図である。 図２０は、コンバータ、インバータおよび補助電源装置の故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの接続状態を示す図である。 図２１は、コンバータ、インバータおよび補助電源装置の故障時におけるディーゼルハイブリッド車両システムの図２０とは異なる接続状態を示す図である。 図２２は、実施の形態１に係るディーゼルハイブリッド車両システムに用いられて好適な実施の形態２に係るディーゼルエンジンシステムの一構成例を示す図である。 図２３は、実施の形態２に係るディーゼルエンジンシステムを水冷アフタークーラー方式に適用した場合の一構成例を示す図である。 図２４は、実施の形態２に係るディーゼルエンジンシステムを空冷アフタークーラー方式に適用した場合の一構成例を示す図である。
　以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態にかかる車両用制御装置およびディーゼルハイブリッド車両システムについて説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
＜装置およびシステムの構成＞
　図１は、本発明の実施の形態１に係る車両用制御装置を含むディーゼルハイブリッド車両システムの一構成例を示す図である。実施の形態１に係るディーゼルハイブリッド車両システムは、図１に示すように、ディーゼルエンジン１、発電機２、コンバータ（ＣＮＶ）３、第１のインバータとしてのインバータ（ＩＮＶ）４、モータ５、電力貯蔵装置６、第２のインバータとしての補助電源装置（ＳＩＶ）７、補機８および、ディーゼルハイブリッド車両システム全体の動作を統括する制御部５０を主要構成部として構成されると共に、各主要構成部間に介在し、それらの接続関係を自在に変更する第１～第４の切替器９～１２、第１～第３の接触器１３～１５、電流を検出するセンサである電流検出器２２～２４、電圧を検出するセンサである電圧検出器２５～２７ならびに、発電機およびモータの回転数を検出する回転検出器２８，２９を備えている。これらの構成部のうち、実施の形態１に係る車両用制御装置は、コンバータ（ＣＮＶ）３、インバータ（ＩＮＶ）４および補助電源装置（ＳＩＶ）７を備えて構成される。なお、図１では、電圧検出器２６，２７の検出対象であるフィルタコンデンサ２０，２１を併せて示している。
　つぎに、ディーゼルハイブリッド車両システムを構成する各部の接続関係および、概略の機能について説明する。
　ディーゼルエンジン１は駆動力を発生する駆動源の一つであり、発電機２に接続される。発電機２は、ディーゼルエンジン１の出力により交流電力を発電する。電力貯蔵装置６は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、フライホイール等を貯蔵手段とする電気エネルギーの貯蔵装置であると共に、駆動力を発生する他の駆動源であり、コンバータ３とインバータ４と接続部（直流電圧部）に接続され、直流電力を充放電する。コンバータ３は、発電機２が発電した交流電力を直流電力に変換する一方で、電力貯蔵装置６が放電する直流電力を交流電力に変換する。インバータ４は、コンバータ３または電力貯蔵装置６から供給される直流電力を交流電力に変換する。モータ５は、インバータ４からの交流電力の供給を受けて駆動力（推進力）を発生する。補助電源装置７は、直流電圧部に接続され、直流電力を一定電圧一定周波数の交流電力に変換して補機８に供給する。なお、補機８は、駆動装置以外の負荷機器の総称である。
　第１～第４の切替器９～１２は、図２（ａ）に示すように３つの接続端ａ～ｃを有し、これら３つの接続端ａ～ｃのうちの任意２つの接続端間を接続する機能を有する。ここで、この切替器をＯＮ／ＯＦＦスイッチで構成した一例が同図（ｂ）である。図示のように、接続端ａ，ｃ間を接続する場合には、ｃａ間のスイッチをＯＮ、ａｂ間のスイッチをＯＦＦ、ｂｃ間のスイッチをＯＦＦに制御すればよい。また、この切替器を切替スイッチで構成した一例が同図（ｃ）である。（ｂ）と同様に接続端ａ，ｃ間を接続する場合、図示のように、ａスイッチをｃ側に倒し、ｃスイッチをａ側に倒せばよい（ｂスイッチの位置は任意）。
　図１に戻り、第１の切替器９は、発電機２、コンバータ３および第４の切替器１２の３者間に挿入され、これら３者間のうちの２者を選択して接続する。以下同様に、第２の切替器１０は、インバータ４、モータ５および第４の切替器１２の３者間に挿入され、第３の切替器１１は、補助電源装置７、補機８および第４の切替器１２の３者間に挿入され、第４の切替器１２は、第１の切替器９、第２の切替器１０および第３の切替器１１の３者間に挿入され、それぞれが３者間のうちの２者を選択して接続する機能を有する。
　第１～第３の接触器１３～１５は、２つの接続端を有し、これら２つの接続端に接続される構成部間の接続をＯＮ／ＯＦＦする機能を有する。ここで、第１の接触器１３は、直流電圧部における電力貯蔵装置６の接続部３０とコンバータ３との間に接続され、第２の接触器１４は、この接続部３０とインバータ４との間に接続され、第３の接触器１５は、この接続部３０と補助電源装置７との間に接続される。
　つぎに、各センサについて説明する。電流検出器２２は発電機２とコンバータ３の間に流れる電流を発電機電流ＩＧとして検出し、電流検出器２３はインバータ４とモータ５の間に流れる電流をモータ電流ＩＭとして検出し、電流検出器２４は電力貯蔵装置６に流出入する電流をバッテリ電流ＩＢとして検出する。また、電圧検出器２５はコンバータ３と発電機２の接続端の電圧を発電機電圧ＶＧとして検出し、電圧検出器２６はフィルタコンデンサ２０の電圧を第１の直流電圧ＥＦＣＤとして検出し、電圧検出器２７はフィルタコンデンサ２１の電圧を第２の直流電圧ＥＦＣとして検出する。さらに、回転検出器２８は発電機２の回転数を発電機回転数ＦＲＧとして検出し、回転検出器２９はモータ５の回転数をモータ回転数ＲＮとして検出する。なお、これらの各センサが検出した検出値（センサ情報）は、制御部５０に入力される。
　また、制御部５０には、上記センサ情報に加え、電力貯蔵装置６の状態を表す状態情報ＳＴＢが入力される。この状態情報には、電力貯蔵装置６の出力電圧（バッテリ電圧）、電力貯蔵装置６の充電（貯蔵）状態を表す情報（ＳＯＣ：State　Of　Charge)、電力貯蔵装置６が充電状態であるか放電状態であるかの情報（動作情報）などが含まれる。
　さらに、制御部５０には、操作内容を示す情報（操作情報）が入力される。この操作情報には、例えば、電気車の運行操作（力行、ブレーキ、惰行、停車）を示す情報や、車両システムの受電開始操作を示す情報などが含まれる。制御部５０は、上記センサ情報（発電機電流ＩＧ、モータ電流ＩＭ、バッテリ電流ＩＢ、発電機電圧ＶＧ、第１の直流電圧ＥＦＣＤ、第２の直流電圧ＥＦＣ、発電機回転数ＦＲＧ、モータ回転数ＲＮ）、電力貯蔵装置６の状態情報ＳＴＢ、外部からの操作情報ＣＭＤに基づいて、コンバータ３に具備されるスイッチ素子を制御するためのゲート信号ＧＳＣ、インバータ４に具備されるスイッチ素子を制御するためのゲート信号ＧＳＩおよび、補助電源装置７に具備されるスイッチ素子を制御するためのゲート信号ＧＳＳを生成し、それぞれコンバータ３、インバータ４および補助電源装置７に出力すると共に、ディーゼルエンジン１の回転数を制御するための回転数制御信号ＲＤを生成してディーゼルエンジン１に出力する。また、制御部５０は、後述する故障態様に応じた切替信号を生成して第１～第４の切替器９～１２および第１～第３の接触器１３～１５に出力する。なお、図１では、煩雑さを避けるため、これら第１～第４の切替器９～１２および第１～第３の接触器１３～１５に対する切替信号の図示を省略している。
　図３は、ディーゼルハイブリッド車両システムの動作状態および当該動作状態に対応する第１～第４の切替器および第１～第３の接触器の状態を示す図表である。図３において、第１～第４の切替器９～１２の欄に示される小文字のアルファベットは、図２（ａ）に示した各端子の接続状態を表しており、例えば“ａ－ｂ”の表記は、接続端ａ，ｂ間が接続されることを意味している。第１～第３の接触器１３～１５の欄に示されている“ＯＮ”、“ＯＦＦ”は、第１～第３の接触器の導通状態を表しており、“ＯＮ”は導通状態にあることを意味し、“ＯＦＦ”は非導通状態にあることを意味している。また、“エンジンの起動”欄に“○”が付されているものは、ディーゼルエンジンを併用することを意味し、“発電機からの充電”欄に“○”が付されているものは、発電機２の発電電力を用いて電力貯蔵装置６を充電することを意味する。なお、太枠で囲った部分は、動作状態が同一のものを見やすくするために付したものである。図示のように、動作状態が同一の場合であっても、第１～第４の切替器のうちの少なくとも一つの接続状態は異なってくる（第１～第３の接触器の状態は同一である）。第１～第４の切替器の接続状態による動作の差異については、以後の実施の形態の動作説明において詳述する。
＜基本動作＞
　図４は、コンバータ（ＣＮＶ）、インバータ（ＩＮＶ）および補助電源装置（ＳＩＶ）の全てが正常なときのディーゼルハイブリッド車両システムの接続状態を示す図であり、第１～第４の切替器および第１～第３の接触器が通常状態（図３のＮｏ.１参照）として制御される場合の接続状態を示している。ここではまず、図１および図４を参照し、ディーゼルハイブリッド車両システムの基本的な動作について説明する。なお、この基本動作説明では、鉄道車両に搭載されたディーゼルハイブリッド車両システムが駅間を走行する場合を一例として取り上げる。
　ディーゼルハイブリッド車両システムは、制御部５０の制御により、図４に示すように、第１、第２の切替器９，１０は接続端ａ，ｂ間が接続され、第３の切替器１１，１２は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第１～第３の接触器１３～１５はＯＮに制御される。なお、図４では、第４の切替器１２は接続端ｂ，ｃ間が接続されているが、この接続は任意である（図３のＮｏ.１参照）。この制御により、発電機２とコンバータ３が接続され、コンバータ３とインバータ４が接続され、インバータ４とモータ５が接続され、補助電源装置７と補機８が接続される。また、電力貯蔵装置６は、コンバータ３、インバータ４および補助電源装置７のそれぞれに接続される。
　このような接続状態において、制御部５０に対し、図示しない運転台から力行指令（操作情報ＣＭＤの一つ）が入力されると、制御部５０は、インバータ４を動作させ、モータ５に供給される交流電力の電圧振幅および周波数を制御する。インバータ４は、電力貯蔵装置６から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ５に供給する。モータ５が駆動されることにより、車両が起動して力行を開始する。なお、この起動時には、ディーゼルエンジン１の出力は停止している。
　車両の速度が一定速度（たとえば、時速２０ｋｍ）に達すると、制御部５０は、コンバータ３をインバータとして動作させ、発電機２に供給する交流電力の電圧振幅および周波数を制御する。コンバータ３がインバータとして動作し、電力貯蔵装置６から供給される直流電力を交流電力に変換して発電機２に供給することにより、発電機２は、モータとして動作する。
　発電機２が駆動されると、ディーゼルエンジン１が始動する。ディーゼルエンジン１が始動すると、発電機２は、本来の発電機として動作する。ディーゼルエンジン１が始動し、車両の力行に必要な出力を発生するようになると、発電機２が発生する交流電力はコンバータ３にて直流電力に変換され、インバータ４に供給される。このとき、電力貯蔵装置６から放電されていた直流電力は減少して行き、電力貯蔵装置６からの電流（放電電流）は流れなくなる。
　車両の速度が所定の速度に到達すると、図示しない運転台から制御部５０に出力されていた力行指令がＯＦＦされる。制御部５０は、インバータ４を停止させ、車両は惰行状態となる。
　補機８の消費電力は、補助電源装置７から供給される。なお、発電機２が交流電力を発生していない場合、補助電源装置７への電力は電力貯蔵装置６から供給される。一方、発電機２が交流電力を発生している場合、補助電源装置７には、発電機２が発電した交流電力がコンバータ３により直流電力に変換されて供給される。
　その後、図示しない運転台から制御部５０にブレーキ指令が入力されると、制御部５０は、コンバータ３を停止してディーゼルエンジン１および発電機２を停止する。また、制御部５０は、インバータ４をコンバータとして動作させることにより、モータ５を発電機として動作させる。このとき、インバータ４は、モータ５から回生された交流電力を直流電力に変換し、補助電源装置７に必要な電力供給を行うと共に、余剰電力を利用して電力貯蔵装置６を充電する。
　なお、制御部５０による上記の制御は、制御部５０に入力されるセンサ情報（発電機電流ＩＧ、モータ電流ＩＭ、バッテリ電流ＩＢ、発電機電圧ＶＧ、第１の直流電圧ＥＦＣＤ、第２の直流電圧ＥＦＣ、発電機回転数ＦＲＧ、モータ回転数ＲＮ）および電力貯蔵装置６の状態情報ＳＴＢに基づいて、好適に行われることは言うまでもない。
＜インバータの故障時の動作＞
　つぎに、インバータの故障時の動作について、図５を参照して説明する。なお、図５において、コンバータ（ＣＮＶ）３、インバータ（ＩＮＶ）４および補助電源装置（ＳＩＶ）７の各構成部上に付した“○”印は当該構成部が正常であることを意味し、“×”印は当該構成部が異常であることを意味している（図６以下の各図面においても同様である）。
　まず、インバータの故障時には、制御部５０の制御により、例えば図５に示すように、第１～第３の切替器９～１１は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第４の切替器１２は接続端ａ，ｂ間が接続され、第１，第３の接触器１３，１５はＯＮに制御され、第２の接触器１４はＯＦＦに制御される（図３のＮｏ.２参照）。この制御により、発電機２とコンバータ３は切り離されると共に、コンバータ３とインバータ４も切り離され、コンバータ３とモータ５が接続され、補助電源装置７と補機８が接続される。また、電力貯蔵装置６は、コンバータ３および補助電源装置７のそれぞれに接続される。
　ディーゼルハイブリッド車両システムが図５のように接続されるとき、制御部５０は、コンバータ３をインバータとして動作させ、電力貯蔵装置６から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ５を駆動する。モータ５が駆動されることにより、車両の運行は継続可能である。また、補機８は補助電源装置７を介して電力貯蔵装置６に接続されるため、補機８への電力供給も継続可能である。
　また、電力貯蔵装置６の放電能力が低下した場合、図６のように接続すればよい。図６の場合、第１、第４の切替器９，１２は接続端ａ，ｂ間が接続され、第２、第３の切替器１０，１１は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第１，第３の接触器１３，１５はＯＮに制御され、第２の接触器１４はＯＦＦに制御される（図３のＮｏ.３参照）。この制御により、発電機２とコンバータ３は接続され、コンバータ３とインバータ４は切り離され、補助電源装置７と補機８が接続される。すなわち、モータ５は、電力供給源から切り離される。一方、電力貯蔵装置６は、コンバータ３を介して発電機２に接続され、補機８は、補助電源装置７を介して電力貯蔵装置６に接続される。
　したがって、電力貯蔵装置６の放電能力が低下した場合であっても、発電機２の発電電力を用いて電力貯蔵装置６に対する充電が可能となる。また、補機８は補助電源装置７を介して電力貯蔵装置６に接続されるため、補機８に対する電力供給の継続が可能となる。
＜補助電源装置の故障時の動作＞
　つぎに、補助電源装置の故障時の動作について説明する。まず、補助電源装置の故障時には、制御部５０の制御により、例えば図７に示すように、第１、第４の切替器９，１２は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第２、第３の切替器１０，１１は接続端ａ，ｂ間が接続され、第１，第２の接触器１３，１４はＯＮに制御され、第３の接触器１５はＯＦＦに制御される（図３のＮｏ.４参照）。この制御により、発電機２とコンバータ３は切り離され、インバータ４とモータ５が接続され、コンバータ３と補機８が接続される。また、電力貯蔵装置６は、コンバータ３およびインバータ４のそれぞれに接続される。
　ディーゼルハイブリッド車両システムが図７のように接続されるとき、制御部５０は、インバータ４を動作させ、電力貯蔵装置６から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ５を駆動する。モータ５が駆動されることにより、車両の運行は継続可能である。
　また、制御部５０は、コンバータ３をインバータとして動作させ、電力貯蔵装置６から供給される直流電力を交流電力に変換して補機８に供給する。したがって、補機８への電力供給も継続可能である。
　なお、電力貯蔵装置６に対する充電は、モータ５の回生電力を利用して行うことが可能である。このとき、インバータ４はコンバータとして動作する。
　また、補助電源装置の故障時においては、図８に示すように、発電機２とコンバータ３を接続してもよい。図８の場合、第１～第３の切替器９～１１は接続端ａ，ｂ間が接続され、第４の切替器１２は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第１、第２の接触器１３，１４はＯＮに制御され、第３の接触器１５はＯＦＦに制御される（図３のＮｏ.５参照）。この制御により、発電機２とコンバータ３が接続され、コンバータ３とインバータ４が接続され、インバータ４とモータ５が接続される。また、電力貯蔵装置６は、コンバータ３を介して発電機２に接続される。
　したがって、コンバータ３およびインバータ４を動作させれば、発電機２の発電電力を用いてモータ５を駆動することができ、車両の運行継続が可能となる。
　また、電力貯蔵装置６の放電能力が低下した場合には、発電機２の発電電力を用いて電力貯蔵装置６に対する充電が可能となる。
　また、モータ５の回生電力が利用できる場合には、インバータ４をコンバータとして動作させることにより、電力貯蔵装置６に対する充電が可能となる。
＜コンバータの故障時の動作＞
　つぎに、コンバータの故障時の動作について説明する。まず、コンバータの故障時には、制御部５０の制御により、例えば図９に示すように、第１、第２の切替器９，１０は接続端ａ，ｃ間が接続され、第３の切替器１１は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第４の切替器１２は接続端ａ，ｂ間が接続され、第１の接触器１３はＯＦＦに制御され、第２、第３の接触器１４，１５はＯＮに制御される（図３のＮｏ.６参照）。この制御により、発電機２とコンバータ３は切り離されると共に、インバータ４とモータ５も切り離される。一方、電力貯蔵装置６は、インバータ４を介して発電機２に接続され、補機８は、補助電源装置７を介して電力貯蔵装置６に接続される。
　ディーゼルハイブリッド車両システムが図９のように接続されるとき、制御部５０は、インバータ４をコンバータとして動作させ、発電機２から供給される交流電力を直流電力に変換し、補助電源装置７に必要な電力供給を行うと共に、余剰電力を利用して電力貯蔵装置６を充電する。このため、補機８への電力供給が可能となる。
　また、コンバータの故障時において、図１０に示すように接続すれば、モータ５および補機８への電力供給が可能となる。図１０の場合、第１の切替器９は接続端ａ，ｃ間が接続され、第２、第４の切替器１０，１２は接続端ａ，ｂ間が接続され、第３の切替器１１は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第１の接触器１３はＯＦＦに制御され、第２、第３の接触器１４，１５はＯＮに制御される（図３のＮｏ.７参照）。この制御により、発電機２はモータ５から切り離されるが、インバータ４とモータ５が接続され、補機８は、補助電源装置７を介して電力貯蔵装置６に接続される。
　したがって、インバータ４を動作させれば、電力貯蔵装置６の直流電力を用いてモータ５を駆動することができ、車両の運行継続が可能となる。
　また、補機８も補助電源装置７を介して電力貯蔵装置６に接続されるため、補機８への電力供給も可能となる。
＜コンバータおよびインバータの故障時の動作＞
　つぎに、コンバータおよびインバータの故障時の動作について説明する。これらの故障時には、制御部５０の制御により、例えば図１１に示すように、第１の切替器９は接続端ａ，ｃ間が接続され、第２、第３の切替器１０，１１は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第４の切替器１２は接続端ａ，ｂ間が接続され、第１、第２の接触器１３，１４はＯＦＦに制御され、第３の接触器１５はＯＮに制御される（図３のＮｏ.８参照）。この制御により、発電機２とコンバータ３は切り離され、インバータ４とモータ５も切り離され、さらにコンバータ３およびインバータ４は電力貯蔵装置６とも切り離される。一方、モータ５は発電機２に接続され、補機８は、補助電源装置７を介して電力貯蔵装置６に接続される。
　ディーゼルハイブリッド車両システムが図１１のように接続されるとき、モータ５の回生電力を発電機２に供給することで、ディーゼルエンジン１の始動が可能となる。ディーゼルエンジン１が始動し、車両の力行に必要な出力を発生するようになれば、ディーゼルエンジン１の回転数を制御して発電機２からの交流電力を所望の交流電力に制御し、この交流電力をモータ５に供給することでモータ５を駆動することができ、車両の運行継続が可能となる。
　また、コンバータおよびインバータの故障時において、図１２に示すように接続すれば、電力貯蔵装置６への充電が可能となる。図１２の場合、第１、第３の切替器９，１１は接続端ａ，ｃ間が接続され、第２、第４の切替器１０，１２は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第１、第２の接触器１３，１４はＯＦＦに制御され、第３の接触器１５はＯＮに制御される（図３のＮｏ.９参照）。この制御により、発電機２はモータ５から切り離されるが、補助電源装置７を介して電力貯蔵装置６に接続される。
　したがって、補助電源装置７をコンバータとして動作させれば、発電機２の発電電力を用いて電力貯蔵装置６に対する充電が可能となる。また、この制御とは逆に、補助電源装置７を通常のインバータとして動作させ、電力貯蔵装置６から供給される直流電力を交流電力に変換して発電機２に供給することにより、発電機２をモータとして動作させれば、予めディーゼルエンジン１を始動しておくことが可能となる。
　また、コンバータおよびインバータの故障時において、図１３に示すように接続してもよい。図１３の場合、第１、第３、第４の切替器９，１１，１２は接続端ａ，ｃ間が接続され、第２の切替器１０は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第１、第２の接触器１３，１４はＯＦＦに制御され、第３の接触器１５はＯＮに制御される（図３のＮｏ.１０参照）。この制御により、発電機２はモータ５から切り離されるが、モータ５は補助電源装置７を介して電力貯蔵装置６に接続される。
　したがって、補助電源装置７を動作させれば、電力貯蔵装置６の直流電力を用いてモータ５を駆動することができ、車両の運行継続が可能となる。
＜コンバータおよび補助電源装置の故障時の動作＞
　つぎに、コンバータおよび補助電源装置の故障時の動作について説明する。これらの故障時には、制御部５０の制御により、例えば図１４に示すように、第１の切替器９は接続端ａ，ｃ間が接続され、第２、第３の切替器１０，１１は接続端ａ，ｂ間が接続され、第４の切替器１２は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第１、第３の接触器１３，１５はＯＦＦに制御され、第２の接触器１４はＯＮに制御される（図３のＮｏ.１１参照）。この制御により、コンバータ３は、発電機２、インバータ４および電力貯蔵装置６から切り離され、補助電源装置７は、コンバータ３、インバータ４および電力貯蔵装置６から切り離される。一方、モータ５はインバータ４に接続され、補機８は、発電機２に接続される。
　ディーゼルハイブリッド車両システムが図１４のように接続されるとき、インバータ４を動作させれば、電力貯蔵装置６の直流電力を用いてモータ５を駆動することができ、車両の運行継続が可能となる。
　また、ディーゼルエンジン１が起動されている場合には、発電機２からの交流電力を補機８に供給することができ、補機８への電力供給が可能となる。
　また、コンバータおよび補助電源装置の故障時において、図１５に示すように接続すれば、電力貯蔵装置６への充電が可能となる。図１５の場合、第１、第２の切替器９，１０は接続端ａ，ｃ間が接続され、第３、第４の切替器１１，１２は接続端ａ，ｂ間が接続され、第１、第３の接触器１３，１５はＯＦＦに制御され、第２の接触器１４はＯＮに制御される（図３のＮｏ.１２参照）。この制御により、発電機２はインバータ４を介して電力貯蔵装置６に接続される。
　したがって、インバータ４をコンバータとして動作させれば、発電機２の発電電力を用いて電力貯蔵装置６に対する充電が可能となる。
　また、コンバータおよび補助電源装置の故障時において、図１６に示すように接続すれば、補機８への電力供給が可能となる。図１６の場合、第１、第２、第４の切替器９，１０，１２は接続端ａ，ｃ間が接続され、第３の切替器１１は接続端ａ，ｂ間が接続され、第１、第３の接触器１３，１５はＯＦＦに制御され、第２の接触器１４はＯＮに制御される（図３のＮｏ.１３参照）。この制御により、インバータ４は補機８に接続される。
　したがって、インバータ４を動作させれば、電力貯蔵装置６の直流電力を用いて補機８に交流電力を供給することができ、補機８への電力供給が可能となる。
＜インバータおよび補助電源装置の故障時の動作＞
　つぎに、インバータおよび補助電源装置の故障時の動作について説明する。これらの故障時には、制御部５０の制御により、例えば図１７に示すように、第１、第２の切替器９，１０は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第３、第４の切替器１１，１２は接続端ａ，ｂ間が接続され、第１の接触器１３はＯＮに制御され、第２、第３の接触器１４，１５はＯＦＦに制御される（図３のＮｏ.１４参照）。この制御により、インバータ４は、コンバータ３および電力貯蔵装置６から切り離され、補助電源装置７は、コンバータ３および電力貯蔵装置６から切り離される。一方、モータ５はコンバータ３に接続される。
　ディーゼルハイブリッド車両システムが図１７のように接続されるとき、コンバータ３をインバータとして動作させれば、電力貯蔵装置６の直流電力を用いてモータ５を駆動することができ、車両の運行継続が可能となる。
　また、インバータおよび補助電源装置の故障時において、図１８に示すように接続すれば、電力貯蔵装置６への充電が可能となる。図１８の場合、第１、第３、第４の切替器９，１１，１２は接続端ａ，ｂ間が接続され、第２の切替器１０は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第１の接触器１３はＯＮに制御され、第２、第３の接触器１４，１５はＯＦＦに制御される（図３のＮｏ.１５参照）。この制御により、発電機２はコンバータ３を介して電力貯蔵装置６に接続される。
　したがって、コンバータ３を動作させれば、発電機２の発電電力を用いて電力貯蔵装置６に対する充電が可能となる。
　また、コンバータおよび補助電源装置の故障時において、図１９に示すように接続すれば、補機８への電力供給が可能となる。図１９の場合、第１、第２、第４の切替器９，１０，１２は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第３の切替器１１は接続端ａ，ｂ間が接続され、第１の接触器１３はＯＮに制御され、第２、第３の接触器１４，１５はＯＦＦに制御される（図３のＮｏ.１６参照）。この制御により、コンバータ３は補機８に接続される。
　したがって、コンバータ３をインバータとして動作させれば、電力貯蔵装置６の直流電力を用いて補機８に交流電力を供給することでができ、補機８への電力供給が可能となる。
＜コンバータ、インバータおよび補助電源装置の故障時の動作＞
　つぎに、コンバータ、インバータおよび補助電源装置の故障時の動作について説明する。これらの故障時には、制御部５０の制御により、例えば図２０に示すように、第１の切替器９は接続端ａ，ｃ間が接続され、第２の切替器１０は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第３、第４の切替器１１，１２は接続端ａ，ｂ間が接続され、第１～第３の接触器１３～１５は全てＯＦＦに制御される（図３のＮｏ.１７参照）。この制御により、コンバータ３は、発電機２および電力貯蔵装置６から切り離され、インバータ４は、モータ５および電力貯蔵装置６から切り離され、補助電源装置７は、コンバータ３、インバータ４および電力貯蔵装置６から切り離される。一方、モータ５は発電機２に接続される。
　ディーゼルハイブリッド車両システムが図２０のように接続されるとき、ディーゼルエンジン１が起動されている場合には、ディーゼルエンジン１の回転数を制御して発電機２からの交流電力を所望の交流電力に制御し、この交流電力をモータ５に供給することでモータ５を駆動することができ、車両の運行継続が可能となる。
　また、コンバータ、インバータおよび補助電源装置の故障時において、図２１に示すように接続すれば、補機８への電力供給が可能となる。図２１の場合、第１の切替器９は接続端ａ，ｃ間が接続され、第２、第４の切替器１０，１２は接続端ｂ，ｃ間が接続され、第３の切替器１１は接続端ａ，ｂ間が接続され、第１～第３の接触器１３～１５は全てＯＦＦに制御される（図３のＮｏ.１８参照）。この制御により、補機８は発電機２に接続される。
　ディーゼルハイブリッド車両システムが図２１のように接続されるとき、ディーゼルエンジン１が起動されている場合には、ディーゼルエンジン１の回転数を制御して発電機２からの交流電力を所望の交流電力に制御し、この交流電力を補機８に供給することができ、補機８への電力供給が可能となる。
　なお、コンバータ、インバータおよび補助電源装置の全てが故障している場合、ディーゼルエンジン１を再始動することができない。このため、例えば、コンバータ３、インバータ４および補助電源装置７のうちの何れか２つの部位が故障した場合、当該故障部位に応じて、一旦、図１２、図１５および図１８に示すような接続状態に制御し、ディーゼルエンジン１を再始動しておくことが好ましい。このような制御を行えば、その後、コンバータ３、インバータ４および補助電源装置７の全てが故障してしまった場合でも、発電機２からモータ５および補機８に対する電力供給が可能となり、車両の運行継続と補機８への電力供給が可能となる。
　以上説明したように、実施の形態１に係るディーゼルハイブリッド車両システムによれば、インバータの故障時にコンバータの接続先をモータに切り替えることとしたので、インバータが使用不可となった場合であっても、車両の運行を継続することができ、ディーゼルハイブリッド車両システムの信頼性が向上するという効果が得られる。
　また、実施の形態１に係るディーゼルハイブリッド車両システムによれば、コンバータの故障時にインバータの接続先を発電機に切り替えることとしたので、コンバータが使用不可となった場合であっても、車両の運行を継続することができ、ディーゼルハイブリッド車両システムの信頼性が向上するという効果が得られる。
　また、実施の形態１に係るディーゼルハイブリッド車両システムによれば、補機への電力供給を行う補助電源装置の故障時に、コンバータの接続先を補機側に切り替えることとしたので、補助電源装置が故障等で使用不可となった場合であっても、補機への電力供給を継続することができ、ディーゼルハイブリッド車両システムの信頼性が向上するという効果が得られる。
　なお、実施の形態１では、ディーゼルハイブリッド車両システムの信頼性向上のための制御対象に補機への電力供給を行う補助電源装置を含める実施形態について説明したが、補助電源装置を含めず、電力変換装置としては、コンバータおよびインバータのみを含めることでも構わない。このような制御形態であっても、コンバータおよびインバータのうちの少なくとも一つが故障したときに、車両の運行継続が可能となるという本実施の形態の効果を得ることができる。
　また、上記説明では、鉄道車両に搭載されるディーゼルハイブリッド車両システムを一例として説明したが、鉄道車両に限定されるものではなく、電力貯蔵装置を搭載したハイブリッド移動体（自動車、自動２輪等）、ハイブリッド建設機械（ダンプトラック、ブルドーザ、ショベルカー等）あるいは、船舶の分野にも適用可能である。
実施の形態２．
　図２２は、実施の形態１に係るディーゼルハイブリッド車両システムに用いられて好適な実施の形態２に係るディーゼルエンジンシステムの一構成例を示す図である。実施の形態２に係るディーゼルエンジンシステムは、図２２に示すように、ディーゼルエンジン６０、冷却装置６１、熱電発電素子６２、制御電源６３、制御電源負荷６４、ダイオード６５、冷却水供給管６７および、冷却水還流管６８を備えて構成されている。
　図２２において、ディーゼルエンジン６０と冷却装置６１との間には、冷却水供給管６７および冷却水還流管６８が配されており、ディーゼルエンジン６０は、これら冷却水供給管６７および冷却水還流管６８を循環する冷却水によって冷却される構成である。また、冷却水供給管６７と冷却水還流管６８との間には、これら冷却水供給管６７および冷却水還流管６８に接するように熱電発電素子６２が配されている。熱電発電素子６２は、温度差を利用して発電するゼーベック効果利用の熱電発電素子であり、冷却水の温度差（冷却水還流管６８が高温側、冷却水供給管６７が低温側）に応じた熱エネルギーを電気エネルギーに変換し、逆流防止用のダイオード６５を通じて制御電源負荷６４に供給すると共に、余剰電力は制御電源６３に蓄積する。
　なお、本発明の出願時における典型的な熱電発電素子として、１素子あたりの発電出力が“８Ｖ－３Ａ”程度のものがアナウンスされている。ここで、鉄道車両に用いられる制御電源電圧は、数Ｖ～１００Ｖ程度であるため、この熱電発電素子を最大でも１５素子直列に接続すれば、全ての制御電源に適用可能である。なお、制御電源の容量が大きい場合には、直列接続した素子群を並列接続して用いればよい。また、この種の発電素子の容積は比較的小さいため（本項の熱電発電素子では、１素子あたり１０数ｃｍ3程度）、数多くの素子または素子群を配列することが可能であり、異なる制御電源電圧および異なる容量を有する複数種の制御電源への対応が可能である。
　実施の形態２に係るディーゼルエンジンシステムによれば、ディーゼルエンジンの発熱（廃熱）を利用した熱電発電を行い、発電した電力をディーゼルエンジンシステムを制御する制御電源の電気エネルギーとして利用することとしたので、車両全体で消費するトータルエネルギーの低減が可能となる。
　また、実施の形態２に係るディーゼルエンジンシステムでは、ディーゼルエンジンを冷却する冷却水の温度差を利用して熱電発電を行うので、冷却水の廃熱容量を低減することができ、冷却装置容量の低減が可能となる。
　図２３および図２４は、実施の形態２に係るディーゼルエンジンシステムのより具体的な適用例を示す図であり、図２３は、水冷アフタークーラー方式のディーゼルエンジンシステムに適用した場合の一構成例であり、図２４は、空冷アフタークーラー方式のディーゼルエンジンシステムに適用した場合の一構成例である。
　まず、水冷アフタークーラー方式のディーゼルエンジンシステムについて説明すると、このディーゼルエンジンシステムでは、図２３に示すように、ディーゼルエンジン７０、圧縮機７１ａおよびタービン７１ｂを有する過給器７１、ラジエータ７４、アフタークーラー７５、ウォータポンプ７６、プロペラファン７７が要所に配置されている。圧縮機７１ａとアフタークーラー７５との間には第１の圧縮空気供給管７８が配設され、この第１の圧縮空気供給管７８はアフタークーラー７５の出口側で第２の圧縮空気供給管８３となる。この第２の圧縮空気供給管８３は、アフタークーラー７５とディーゼルエンジン７０との間に配設される。
　また、ウォータポンプ７６とアフタークーラー７５との間には、第１の冷却水供給管７９ａと、この第１の冷却水供給管７９ａの一方側の分岐管である第２の冷却水供給管７９ｂが配設され、ウォータポンプ７６とディーゼルエンジン７０との間には、第１の冷却水供給管７９ａと、この第１の冷却水供給管７９ａの他方側の分岐管である第３の冷却水供給管７９ｃが配設されている。第３の冷却水供給管７９ｃはディーゼルエンジン７０の出力側で第１の冷却水排出管８０ａとなり、第２の冷却水供給管７９ｂはアフタークーラー７５の出力側で第２の冷却水排出管８０ｂとなる。これら第１の冷却水排出管８０ａおよび第２の冷却水排出管８０ｂは合流して第３の冷却水排出管８１となり、ラジエータ７４との間に配設される。この第３の冷却水排出管８１はラジエータ７４の出口側で第３の冷却水排出管８１となりウォータポンプ７６に戻る。
　ここで、第２の冷却水供給管７９ｂの温度をＴ１とし、第１の圧縮空気供給管７８の温度をＴ２とすると、Ｔ１＜Ｔ２の関係がある。また、典型的な水冷アフタークーラー方式のディーゼルエンジンシステムでは、Ｔ２－Ｔ１、すなわち、第１の圧縮空気供給管７８と第２の冷却水供給管７９ｂの温度差として、８０℃程度の温度差が得られる。そこで、図示のように、これら第１の圧縮空気供給管７８と第２の冷却水供給管７９ｂとの間に、これら第１の圧縮空気供給管７８および第２の冷却水供給管７９ｂのそれぞれに接するように熱電発電素子６２ａを配設すれば、８０℃程度の温度差を利用した発電が可能となる。
　つぎに、空冷アフタークーラー方式のディーゼルエンジンシステムについて説明する。空冷アフタークーラー方式のディーゼルエンジンシステムでは、図２４に示すように、ディーゼルエンジン８６、圧縮機８７ａおよびタービン８７ｂを有する過給器８７、ラジエータ８８、アフタークーラー８９、ウォータポンプ９０、プロペラファン９１が要所に配置されている。圧縮機８７ａとアフタークーラー８９との間には第１の圧縮空気供給管９２が配設され、この第１の圧縮空気供給管９２はアフタークーラー８９の出力側で第２の圧縮空気供給管９３となる。この第２の圧縮空気供給管９３は、アフタークーラー８９とディーゼルエンジン８６との間に配設される。
　また、ウォータポンプ９０とディーゼルエンジン８６との間には、第１の冷却水供給管９４が配設される。この第１の冷却水供給管９４はディーゼルエンジン８６の出口側で第１の冷却水排出管９５となり、ラジエータ８８との間に配設される。この第１の冷却水排出管９５はラジエータ８８の出口側で第２の冷却水排出管９６となりウォータポンプ９０に戻る。
　ここで、第２の冷却水排出管９６の温度をＴ３とし、第１の圧縮空気供給管９２の温度をＴ４とすると、Ｔ３＜Ｔ４の関係がある。また、典型的な水冷アフタークーラー方式のディーゼルエンジンシステムでは、Ｔ４－Ｔ３、すなわち、第１の圧縮空気供給管９２と第２の冷却水排出管９６の温度差として、百十数℃程度の温度差が得られる。そこで、図示のように、これら第１の圧縮空気供給管９２と第２の冷却水供給管９６との間に、これら第１の圧縮空気供給管９２および第２の冷却水供給管９６のそれぞれが接するように熱電発電素子６２ｂを配設すれば、百十数℃程度の温度差を利用した発電が可能となる。
　以上のように、本発明に係るディーゼルハイブリッド車両システムは、インバータが故障等で使用不可となった場合であっても車両の運行継続を可能とする発明として有用である。
１，６０，７０，８６　ディーゼルエンジン
２　発電機
３　コンバータ
４　インバータ（第１のインバータ）
５　モータ
６　電力貯蔵装置
７　補助電源装置（第２のインバータ）
８　補機
９　第１の切替器
１０　第２の切替器
１１　第３の切替器
１２　第４の切替器
１３　第１の接触器
１４　第２の接触器
１５　第３の接触器
２０，２１　フィルタコンデンサ
２２，２３，２４　電流検出器
２５～２７　電圧検出器
２８，２９　回転検出器
３０　接続部
５０　制御部
６１　冷却装置
６２，６２ａ，６２ｂ　熱電発電素子
６３　制御電源
６４　制御電源負荷
６５　ダイオード
６７　冷却水供給管
６８　冷却水還流管
７１，８７　過給器
７１ａ，８７ａ　圧縮機（Ｃ）
７１ｂ，８７ｂ　タービン（Ｔ）
７４，８８　ラジエータ
７５，８９　アフタークーラー
７６，９０　ウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）
７７，９１　プロペラファン
７８，９２　第１の圧縮空気供給管
７９ａ，９４　第１の冷却水供給管
７９ｂ　第２の冷却水供給管
７９ｃ　第３の冷却水供給管
８０ｃ　第４の冷却水供給管
８０ａ，９５　第１の冷却水排出管
８０ｂ，９６　第２の冷却水排出管
８１　第３の冷却水排出管
８３，９３　第２の圧縮空気供給管

Claims (23)

  1. 　ディーゼルエンジンの出力により交流電力を発電する発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータと、
    　直流電力を充放電する電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して車両を駆動するモータに出力するインバータと、
    　前記コンバータおよび前記インバータの動作を制御する制御部と、
    　を備え、
    　前記制御部は、前記インバータの故障時に、前記コンバータの接続先を前記発電機から前記モータに切り替える制御を行うことを特徴とする車両用制御装置。
  2. 　前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中である場合、前記コンバータの接続先を前記モータから前記発電機に切り替えると共に、前記コンバータを動作させ、前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置への充電を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
  3. 　ディーゼルエンジンの出力により交流電力を発電する発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータと、
    　直流電力を充放電する電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して車両を駆動するモータに出力する第１のインバータと、
    　前記電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して補機に供給する第２のインバータを備え、
    　前記コンバータ、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータの動作を制御する制御部と、
    　を備え、
    　前記制御部は、前記第２のインバータの故障時に、前記コンバータの接続先を前記発電機から前記補機に切り替えると共に、前記コンバータをインバータとして動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記補機に供給する制御を行うことを特徴とする車両用制御装置。
  4. 　前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中である場合、前記コンバータの接続先を前記補機から前記発電機に切り替ると共に、前記コンバータを動作させ、前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置への充電を行うことを特徴とする請求項３に記載の車両用制御装置。
  5. 　ディーゼルエンジンの出力により交流電力を発電する発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータと、
    　直流電力を充放電する電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して車両を駆動するモータに出力するインバータと、
    　前記コンバータおよび前記インバータの動作を制御する制御部と、
    　を備え、
    　前記制御部は、前記コンバータの故障時に、当該故障したコンバータを前記インバータから切り離すと共に、前記インバータを動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給する制御を行うことを特徴とする車両用制御装置。
  6. 　前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中である場合、前記発電機の接続先を前記コンバータから前記インバータに切り替えると共に、前記インバータをコンバータとして動作させ、前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置への充電を行うことを特徴とする請求項５に記載の車両用制御装置。
  7. 　ディーゼルエンジンの出力により交流電力を発電する発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータと、
    　直流電力を充放電する電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して車両を駆動するモータに出力する第１のインバータと、
    　前記電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して補機に供給する第２のインバータを備え、
    　前記コンバータ、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータの動作を制御する制御部と、
    　を備え、
    　前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中である場合、前記コンバータおよび前記第１のインバータの故障時に、前記発電機の接続先を前記コンバータから前記モータに切り替え、前記ディーゼルエンジンの回転数を制御して前記発電機が発電した交流電力を所望の交流電力に制御して前記モータを駆動する制御を行うことを特徴とする車両用制御装置。
  8. 　前記制御部は、前記発電機の接続先を前記モータから前記第２のインバータに切り替えると共に、前記第２のインバータをコンバータとして動作させ、前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置への充電を行うことを特徴とする請求項７に記載の車両用制御装置。
  9. 　前記制御部は、前記第２のインバータの接続先を前記補機から前記モータに切り替えると共に、前記第２のインバータを動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給する制御を行うことを特徴とする請求項７に記載の車両用制御装置。
  10. 　ディーゼルエンジンの出力により交流電力を発電する発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータと、
    　直流電力を充放電する電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して車両を駆動するモータに出力する第１のインバータと、
    　前記電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して補機に供給する第２のインバータを備え、
    　前記コンバータ、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータの動作を制御する制御部と、
    　を備え、
    　前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中である場合、前記コンバータおよび前記第２のインバータの故障時に、前記発電機の接続先を前記コンバータから前記補機に切り替え、前記ディーゼルエンジンの回転数を制御して前記発電機が発電した交流電力を所望の交流電力に制御して前記モータを駆動する制御を行うことを特徴とする車両用制御装置。
  11. 　前記制御部は、前記発電機の接続先を前記モータから前記第１のインバータに切り替えると共に、前記第１のインバータをコンバータとして動作させ、前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置への充電を行うことを特徴とする請求項１０に記載の車両用制御装置。
  12. 　前記制御部は、前記第１のインバータの接続先を前記モータから前記補機に切り替えると共に、前記第１のインバータを動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記補機に供給する制御を行うことを特徴とする請求項１０に記載の車両用制御装置。
  13. 　ディーゼルエンジンの出力により交流電力を発電する発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータと、
    　直流電力を充放電する電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して車両を駆動するモータに出力する第１のインバータと、
    　前記電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して補機に供給する第２のインバータを備え、
    　前記コンバータ、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータの動作を制御する制御部と、
    　を備え、
    　前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中である場合、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータの故障時に、前記コンバータの接続先を前記発電機から前記モータに切り替えると共に、前記コンバータをインバータとして動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記補機に供給する制御を行うことを特徴とする車両用制御装置。
  14. 　前記制御部は、前記発電機を前記コンバータに再接続すると共に、前記コンバータを動作させ、前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して前記電力貯蔵装置への充電を行うことを特徴とする請求項１３に記載の車両用制御装置。
  15. 　前記制御部は、前記コンバータの接続先を前記モータから前記補機に切り替えると共に、前記コンバータをインバータとして動作させ、前記電力貯蔵装置が放電する直流電力を交流電力に変換して前記補機に供給する制御を行うことを特徴とする請求項１３に記載の車両用制御装置。
  16. 　前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動されていない場合、前記コンバータ、前記インバータもしくは前記第１のインバータ、および前記第２のインバータのうちの何れか一つを前記電力貯蔵装置に接続させると共に、当該電力貯蔵装置に接続させた前記コンバータ、前記インバータもしくは前記第１のインバータ、および前記第２のインバータのうちの何れか一つをコンバータとして動作させ、前記発電機を駆動して前記ディーゼルエンジンを始動する制御を行うことを特徴とする請求項２、４、６、７、１０または１３に記載の車両用制御装置。
  17. 　ディーゼルエンジンの出力により交流電力を発電する発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータと、
    　直流電力を充放電する電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して車両を駆動するモータに出力する第１のインバータと、
    　前記電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して補機に供給する第２のインバータを備え、
    　前記コンバータ、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータの動作を制御する制御部と、
    　を備え、
    　前記制御部は、前記ディーゼルエンジンが起動中である場合、前記コンバータ、前記第１のインバータおよび前記第２のインバータの故障時に、前記発電機の接続先を前記コンバータから前記モータに切り替え、前記ディーゼルエンジンの回転数を制御して前記発電機が発電した交流電力を所望の交流電力に制御して前記モータを駆動する制御を行うことを特徴とする車両用制御装置。
  18. 　前記制御部は、前記発電機の接続先を前記モータから前記補機に切り替え、前記ディーゼルエンジンの回転数を制御して前記発電機が発電した交流電力を所望の交流電力に制御して前記補機を駆動する制御を行うことを特徴とする請求項１７に記載の車両用制御装置。
  19. 　前記制御部は、前記コンバータ、前記インバータもしくは前記第１のインバータ、および前記第２のインバータの全てが故障状態に陥る前に、故障ではない前記コンバータ、前記インバータもしくは前記第１のインバータ、および前記第２のインバータのうちの何れか一つをコンバータとして動作させ、前記発電機を駆動して前記ディーゼルエンジンを始動しておく制御を行うことを特徴とする請求項１７に記載の車両用制御装置。
  20. 　ディーゼルエンジンと、
    　車両を駆動するモータと、
    　前記ディーゼルエンジンの出力により交流電力を発電する発電機と、
    　直流電力を充放電する電力貯蔵装置と、
    　前記発電機が発電した交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータと、
    　前記電力貯蔵装置が放電する直流電力または前記コンバータが出力する直流電力を交流電力に変換して前記モータを駆動するインバータと、
    　前記コンバータおよび前記インバータの動作を制御する制御部と、
    　を備え、
    　前記制御部は、前記インバータの故障時に、前記コンバータの接続先を前記発電機から前記モータに切り替える制御を行うことを特徴とするディーゼルハイブリッド車両システム。
  21. 　前記ディーゼルエンジンと冷却装置との間に配設された高温側の冷却水管と低温側の冷却水管との間には、これら高温側および低温側の冷却水管のそれぞれに接して熱電発電素子が配設されていることを特徴とする請求項２０に記載のディーゼルハイブリッド車両システム。
  22. 　前記ディーゼルエンジンを含むディーゼルエンジンシステムは水冷アフタークーラー方式のエンジンシステムとして構成され、
    　前記ディーゼルエンジンシステムの過給器とアフタークーラーとの間に配設された圧縮空気供給管と冷却水供給管との間には、これら圧縮空気供給管および冷却水供給管のそれぞれに接して熱電発電素子が配設されていることを特徴とする請求項２０に記載のディーゼルハイブリッド車両システム。
  23. 　前記ディーゼルエンジンを含むディーゼルエンジンシステムは空冷アフタークーラー方式のエンジンシステムとして構成され、
    　前記ディーゼルエンジンシステムの過給器とアフタークーラーとの間に配設された圧縮空気供給管と、前記ディーゼルエンジンシステムのウォータポンプとラジエータとの間に配設された冷却水排出管との間には、これら圧縮空気供給管および冷却水排出管のそれぞれに接して熱電発電素子が配設されていることを特徴とする請求項２０に記載のディーゼルハイブリッド車両システム。
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