进行间歇受电的车辆用控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种进行间歇受电的车辆用控制装置，在电车线非配备区间使用配备于车上的蓄电装置所储存的能量进行行驶时，为了使系统有效地工作而以对蓄电装置充分地充电的方式进行管理，再者，为了确保蓄电装置的安全性、可信赖性，实现了蓄电量的管理方法、充放电量限制、充放电电流限制等保护方法的确立。在逆变器装置的直流侧具备断路器装置和蓄电装置，通过集电装置接受从电车线的直流电压的供给时，通过断路器装置在逆变器装置的输入侧与蓄电装置之间进行充放电并控制使蓄电装置的充电量保持为规定的值，从电车线分离并通过集电装置不能接受直流电压的供给时，通过断路器装置在逆变器装置的输入侧与蓄电装置之间进行充放电，控制使逆变器装置的直流侧输入电压保持为逆变器装置的能够工作的规定的范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及例如搭载于铁道车辆用车辆等的车辆的控制装置，特别是 涉及具有在驱动主电动机的逆变器装置的输入侧设置的蓄电装置的车辆 用控制装置。
技术介绍
在现有技术中，在电气化铁路的系统中通过电车线获得电力而驱动车 辆为前提，但是由于线路的状况或周边设备等的缘故也存在不能配备电车 线的区间，万一车辆在电车线非配备区间停止，则不能进行之后的移动。 在这样的地点，车辆事先确保规定的速度，在没有电车线的区间通过以惯 性行驶通过等的驾驶操作完成该部分的不能供给电力区间的行驶。专利文献1:特开2005-328618号公报但是，在如此的电车线非配备区间为遍及长距离时，或在多频率地存 在区间，还有车辆的速度限制等且限制驾驶方法时，驾驶操作需要高超的 技术以在这些区间不停止，并且驾驶员的负担增大。再者，本来没有电车 线非配备区间是理想情况，因此根据线路形状等的条件，即使与地面的电 车线有关的配备、施工中为了使电车线非配备区间最小化也需要困难的作 业。因此，如果事先在车两侧具有至少能够进行一次的动力行进的程度的 能量源且利用该能量可以在电车线非配备区间行驶，则上述的驾驶员的负 担或对地面施工的要求减轻且作为系统整体的效果好。为了解决这些问题，考虑有将充放电能力非常高且具有所需要最低限 的充电容量的二次电池等蓄电装置及控制用断路器装置设置于车上侧，在 具有电车线配备的地点进行充电，在没有电车线配备的场所通过断路器装 置放出储存于所述蓄电装置的能量，由此能够行驶。此时，即使在电车线 非配备区间车辆停止，使用蓄电能量也能够动力行进，因此对驾驶技能、地面设备的要求也大幅度地缓和。但是，作为能量源利用蓄电装置时，有蓄电系统特有的问题点。艮P， 蓄电装置能够蓄积的能量有限，因此需要进行管理以在进入电车线非配备 区间之前尽可能地蓄积充足的能量。此外，电车线电压并不恒定，而是根据周边的负荷状态或距电力的输 出设备的距离而变动，因此需要防护以根据其电压变动等的条件不流过超 过容许充放电电流的电流，或进行管理以不发生超过容许充电量而充电的 过充电的情况。艮P，需要确定应该以何种条件进行充电或放电的充放电控制。再者， 多数的蓄电装置不喜欢过充电、过放电，在多数情况下也有最大充放电流 的限制。因此，利用能量蓄电装置时，不能缺少蓄积能量的管理方法、充 放电量限制、充放电电流限制等的方法的确立。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够适当地管理蓄电装置的充放电，并在 电车线非配备区间中使用储存于蓄电装置的能量，并能够以自身动力行驶 的车辆用控制装置。本专利技术的车辆用控制装置，其特征在于具有逆变器装置，其从电 车线通过集电装置接受直流电压的供给且控制主电动机的驱动；半导体开 关装置，其连接在该逆变器装置的直流侧；蓄电装置，其与该半导体开关 装置相连接；以及直流电压检测机构，其测量连接有所述半导体开关装置 的逆变器装置的直流侧的电压，根据所述直流电压检测机构的输出而切换 所述半导体开关装置的控制模式，由此，当从电车线通过集电装置接受直 流电压的供给时，以从所述蓄电装置对于与所述逆变器装置的连接点进行 充放电，且将蓄电装置的充电量保持为规定的值的方式来控制所述半导体 开关装置，当从电车线分离且通过集电装置不能接受直流电压的供给时， 以从所述蓄电装置进行充放电，且将所述逆变器装置的直流侧与所述半导 体开关装置的连接点的电压保持为规定的范围的方式来控制所述半导体 开关装置。在本专利技术涉及的车辆用控制装置中，在对电车线供给电力的地面电源系统的输出电压涉及的电压值与逆变器装置能够控制的最低直流输入电 压值之间的电压范围内的特定电压范围中，所述半导体开关装置成为恒定 电压控制模式，所述恒定电压控制模式控制对所述逆变器装置的直流侧与 所述半导体开关装置的连接点的电流的出入且控制以将该连接点的电压 保持为设定在所述特定电压范围内的控制目标电压，在比所述特定电压范 围还高的电压范围中对于向蓄电装置的充电电流形成恒定电流充电控制 的模式，由于在比所述特定电压范围还低的电压范围中对于从蓄电装置的 放电电流进行恒定电流放电控制，因此如果将恒定电压控制目标值以上的 电压施加于逆变器装置的直流侧与所述半导体开关装置的连接点，则从所 述连接点吸收电流而进行对蓄电装置的充电，如果将定电压控制目标值以 下的电压施加于所述连接点，则对所述连接点放出电流而进行从蓄电装置 的放电。因此通过事先将定电压控制的目标电压设定为比电车线电压还 低，对电车线进行接触时进行对蓄电装置的充电，并在从电车线离开时通 过从蓄电装置的充放电，与定电压控制目标值相当的电压出现在逆变器直 流输入中。定电压控制目标值设定为逆变器装置的最低工作电压以上，因 此在从该蓄电装置对于逆变器装置直流侧电压的控制电压下，逆变器装置 的主电动机能够运转。如上述说明，根据本专利技术，即使在电车线非配备区间也能够保护在蓄 电装置7中的充放电电流、充电量的容许值的同时，并且在蓄电装置7的 能力的范围内，能够动力行进、再生运动，并能够消除在驾驶操作方面麻 烦的驾驶限制，此外，在地面设备侧也容许适当的电车线的非配备区间。再者，在本说明中以电车线非配备区间不大的情况为中心进行了说 明，但是很显然如果蓄电容量充分大，则与其对应的电车线非配备区间能 够增大。例如在站间距离短的路线等中，如果蓄电容量充足，则只在站周 边具有电车线的电气化铁路系统也可以。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式的图。图2是表示图1所示的充放电控制装置13的结构例的方块图。图3是表示图2所示的充放电控制装置13的动作波形例的方块图。6图4是表示图2所示的充放电控制部21的结构例的方块图。图5是图1所示的SOC下限限制模式发生器50的特性图。 图6是图1所示的SOC上限限制模式发生器48的特性图。 图7是图1所示的结构例的控制特性图。图8是由图4所示的结构的充放电控制部21进行控制时的动作波形图9是图1所示的结构的逆变器装置4的优选特性图。图10是表示图2所示的充放电控制部21的另一结构例的方块图。图11是图10所示的第2的SOC上限限制模式发生器48a的特性图。图12是由图IO所示的结构的放电控制部进行控制时的动作特性图。图13是由图IO所示的结构的放电控制部进行控制时的动作波形图。1集电装置2滤波电抗器3滤波电容器4逆变器装置5主电动机6断路器装置6a、,6b IGBT7蓄电装置8电压变换用电抗器9、11直流电压检测器10、、12直流电流检测器13充放电控制装置14逆变器控制装置16蓄电控制装置17信息传递机构21充放电控制部22.、23、 55逻辑与功能24反转功能41、41a基准值发生器42、45减法运算器43系数器44限制功能46ACR (电流控制部)47PWM调制器48、48a、 50模式发生器49、51乘法运算器52、56开关53再生检测部54比较器具体实施例方式下面，对于本专利技术的实施方式用附图进行说明。 首先，用图1说明本专利技术的一实施例的结构。如图所述，包括与电车线电连接的集电装置1和通过滤波电抗器2与电车线连接的逆变器装置4， 在该逆变器装置4的输入侧连接有滤波电容器3，在逆变器装置4的输出 侧连接有主电动机5。此外，与滤波电容器3并联地连接有作为半导体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种进行间歇受电的车辆用控制装置，其特征在于：　具有：逆变器装置，其从电车线通过集电装置接受直流电压的供给且控制主电动机的驱动；半导体开关装置，其连接在该逆变器装置的直流侧；蓄电装置，其与该半导体开关装置相连接；以及直流电压检测机构， 其测量连接有所述半导体开关装置的逆变器装置的直流侧的电压，　根据所述直流电压检测机构的输出而切换所述半导体开关装置的控制模式，由此，当从电车线通过集电装置接受直流电压的供给时，以从所述蓄电装置对于与所述逆变器装置的连接点进行充放电，且 将蓄电装置的充电量保持为规定的值的方式来控制所述半导体开关装置，当从电车线分离且通过集电装置不能接受直流电压的供给时，以从所述蓄电装置进行充放电，且将所述逆变器装置的直流侧与所述半导体开关装置的连接点的电压保持为规定的范围的方式来控制所述半导体开关装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：丰田瑛一，大石亨一，岛田基巳，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]