JP2003199204A - Electric vehicle control device - Google Patents

Electric vehicle control device

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To sufficiently effectively use regenerated energy. <P>SOLUTION: A voltage-reference output circuit 12 outputs a voltage reference signal V<SB>-</SB>EDLCref based on a speed detection signal Vel from a speed sensor 8. A voltage command output circuit 14 outputs a voltage-command signal VchRef based on the deviation of the V<SB>-</SB>EDLCref and a voltage detection signal Vdc of a smoothing capacitor 5. A PWM output circuit 15 controls switching elements S<SB>1</SB>, S<SB>2</SB>of a DC/DC converter 9 based on the VchRef, and also controls the charging/discharging operation of an electric double-layer capacitor 10. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電気車の回生エネ
ルギーを利用することが可能な電気車制御装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric vehicle controller capable of utilizing regenerative energy of an electric vehicle.

【0002】[0002]

【従来の技術】電気車では回生ブレーキをかけたときに
回生電力が得られるようになっているが、この回生電力
は何らかのエネルギー消費手段を用いて消費する必要が
ある。そこで、自車両付近の位置に他の力行運転車両が
存在する場合は、回生電力を架線に返してこの力行運転
車両に回生電力を消費させていた。しかし、必ずしも常
時力行運転車両が存在するとは限らないが、そのような
場合は回生ブレーキ力を小さくし、その代わりに機械的
な摩擦ブレーキ力を大きくしたり、ブレーキチョッパと
呼ばれる抵抗器を用いて、得られた回生エネルギーを熱
放出するようにしていた。
2. Description of the Related Art In electric vehicles, regenerative electric power is obtained when a regenerative brake is applied, but this regenerative electric power needs to be consumed by using some kind of energy consuming means. Therefore, when another power running vehicle exists near the own vehicle, the regenerative power is returned to the overhead line to cause the power running vehicle to consume the regenerative power. However, there are not always power-driving vehicles, but in such cases, the regenerative braking force should be reduced, and instead the mechanical friction braking force should be increased, or a resistor called a brake chopper should be used. The obtained regenerative energy was released as heat.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、回生ブレーキ
力を小さくし、その代わりに機械的な摩擦ブレーキ力を
大きくすることは、折角得られるエネルギーを充分に活
用しないばかりか、機械的ブレーキ機構を多用する結果
としてその寿命を短くすることになる。また、抵抗器を
用いて回生エネルギーを熱放出するに至っては、回生エ
ネルギーを全く利用しないばかりか、電気車の運転には
積極的に寄与しない抵抗器を設けて余分なスペースを確
保しなければならず、列車設計上の自由度を小さくする
結果ともなっている。このように、従来の電気車制御装
置は、回生ブレーキにより得られる回生エネルギーを充
分に活用しているとは言い難い状況であり、省エネルギ
ー化にもそぐわない結果となっている。
However, reducing the regenerative braking force and increasing the mechanical friction braking force instead not only makes full use of the energy obtained, but also increases the mechanical braking mechanism. As a result of heavy use, its life is shortened. In addition, in order to release heat from regenerative energy by using a resistor, not only regenerative energy is not used at all, but a resistor that does not actively contribute to the operation of an electric vehicle must be provided to secure an extra space. Not only that, it also results in less freedom in train design. As described above, it is difficult to say that the conventional electric vehicle control device fully utilizes the regenerative energy obtained by the regenerative brake, and the result is not suitable for energy saving.

【0004】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、回生エネルギーの有効利用を充分に図る
ことが可能な電気車制御装置を提供することを目的とし
ている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an electric vehicle control device capable of sufficiently utilizing regenerative energy effectively.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、請求項1記載の発明は、架線からの直流
電圧を平滑化する平滑コンデンサと、前記平滑コンデン
サにより平滑化された直流電圧を入力し、可変電圧可変
周波数制御した交流電力を駆動モータに出力するインバ
ータ、又は固定電圧固定周波数制御した交流電力を補助
機器に出力するインバータと、を備えた電気車制御装置
において、スイッチング素子を有するDC/DCコンバ
ータを介して前記平滑コンデンサに対して並列接続さ
れ、回生時には前記インバータからの直流電流を蓄積
し、力行時又は惰行時にはこの蓄積された直流電流を前
記架線側又は自車の前記インバータ側に供給することが
可能な電気2重層コンデンサと、前記電気2重層コンデ
ンサの直流電流の蓄積又は供給が所定の特性に従って行
われるように、所定の信号の入力に基づき前記DC/D
Cコンバータのスイッチング素子に対して制御信号を出
力するコンバータ制御装置と、を備えたことを特徴とす
る。
As a means for solving the above problems, the invention according to claim 1 is a smoothing capacitor for smoothing a DC voltage from an overhead wire, and a DC voltage smoothed by the smoothing capacitor. In an electric vehicle control device including an inverter that outputs AC power that has been subjected to variable voltage variable frequency control to a drive motor, or that outputs AC power that has been subjected to fixed voltage fixed frequency control to auxiliary equipment. It is connected in parallel to the smoothing capacitor via a DC / DC converter having, and stores a direct current from the inverter at the time of regeneration, and at the time of power running or coasting, the stored direct current is supplied to the overhead wire side or the own vehicle. Electric double layer capacitor that can be supplied to the inverter side, and accumulation of direct current of the electric double layer capacitor As supply is performed in accordance with a predetermined characteristic, the DC / D based on an input of a predetermined signal
And a converter control device that outputs a control signal to the switching element of the C converter.

【0006】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記コンバータ制御装置が入力する所定の
信号は、速度検出信号Vel、及び前記電気2重層コンデ
ンサの電圧検出信号V_EDLCであり、速度検出に応じた
電圧基準V_EDLCrefと、前記電圧検出信号V_EDLCとの
間の偏差に基づき前記スイッチング素子に対する制御信
号の出力を行う、ことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the predetermined signals input by the converter control device are a speed detection signal Vel and a voltage detection signal V_EDLC of the electric double layer capacitor, The control signal is output to the switching element based on a deviation between the voltage reference V_EDLCref corresponding to the speed detection and the voltage detection signal V_EDLC.

【0007】請求項3記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記コンバータ制御装置が入力する所定の
信号は、前記平滑コンデンサに対して予め設定された電
圧基準信号VdcRef、及びその電圧検出信号Vdcであ
り、前記電圧基準信号VdcRefと前記電圧検出信号Vdc
との間の偏差に基づき前記スイッチング素子に対する制
御信号の出力を行う、ことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the predetermined signal input by the converter control device is a voltage reference signal VdcRef preset for the smoothing capacitor, and its voltage detection. Signal Vdc, the voltage reference signal VdcRef and the voltage detection signal Vdc
The control signal is output to the switching element based on the deviation between

【0008】請求項4記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記コンバータ制御装置は、前記電気2重
層コンデンサの直流電流の蓄積時又は供給時に、電気2
重層コンデンサの電圧が上限値以上又は下限値以下にな
らないように制限するリミット回路を有するものであ
る、ことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the converter control device is configured to supply an electric current to the electric double layer capacitor when the direct current is accumulated or supplied.
It is characterized in that it has a limit circuit for limiting the voltage of the multilayer capacitor so as not to become higher than the upper limit or lower than the lower limit.

【0009】請求項5記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記コンバータ制御装置が入力する所定の
信号は、前記架線と自車側との間に流れる電流の検出信
号Isであり、前記検出信号Isに基づき前記スイッチン
グ素子に対する制御信号の出力を行う、ことを特徴とす
る。
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the predetermined signal input by the converter control device is a detection signal Is of a current flowing between the overhead wire and the vehicle side, A control signal is output to the switching element based on the detection signal Is.

【0010】請求項6記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記コンバータ制御装置が入力する所定の
信号は、前記平滑コンデンサの電圧検出信号Vdc、及び
前記架線と自車側との間に流れる電流の検出信号Isで
あり、前記電圧検出信号Vdcに基づき得られる電流基準
IsRefと前記電流検出信号Isとの間の偏差に基づき前
記スイッチング素子に対する制御信号の出力を行う、こ
とを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the predetermined signal input by the converter control device is the voltage detection signal Vdc of the smoothing capacitor and between the overhead wire and the vehicle side. Is a detection signal Is of the current flowing through the current reference and is obtained based on the voltage detection signal Vdc.
A control signal is output to the switching element based on a deviation between IsRef and the current detection signal Is.

【0011】請求項7記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記コンバータ制御装置が入力する所定の
信号は、前記架線と自車側との間に流れる電流の検出信
号Isであり、前記検出信号Isが設定されたレベル以下
となり、このレベルを超える超過電流分IsOVERがなく
なるように、前記スイッチング素子に対する制御信号の
出力を行うことを特徴とする。
According to a seventh aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the predetermined signal input by the converter control device is a detection signal Is of a current flowing between the overhead wire and the vehicle side, A control signal is output to the switching element so that the detection signal Is becomes equal to or lower than a set level and the excess current IsOVER exceeding the level is eliminated.

【0012】請求項8記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記コンバータ制御装置が入力する所定の
信号は、自車の力行時に必要とする有効電力分を求める
ために必要な信号であり、この有効電力分に相当する電
力を前記電気2重層コンデンサから前記インバータに供
給できるように、前記スイッチング素子に対する制御信
号の出力を行う、ことを特徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the predetermined signal input by the converter control device is a signal necessary for obtaining an active power amount required for powering the vehicle. The control signal is output to the switching element so that the electric double layer capacitor can supply electric power corresponding to the active electric power to the inverter.

【0013】請求項9記載の発明は、請求項8記載の発
明において、前記有効電力分を求めるために必要な信号
は、速度検出信号Vel、前記インバータを制御する装置
からのトルク指令Tc、前記電気2重層コンデンサの電
圧検出信号V_EDLC、及び前記電気2重層コンデンサの
流入電流又は流出電流の検出信号Ichであり、前記速度
検出信号Vel及び前記トルク指令Tcの乗算により自車
の駆動に必要な有効電力分を求め、この有効電力分を前
記電圧検出信号V_EDLCで除算することにより電流基準
IchRefを生成し、この電流基準IchRefと前記検出信号
Ichとの間の偏差に基づき前記スイッチング素子に対す
る制御信号の出力を行う、ことを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect of the invention, the signals necessary for obtaining the active power component are a speed detection signal Vel, a torque command Tc from a device that controls the inverter, and The voltage detection signal V_EDLC of the electric double layer capacitor and the detection signal Ich of the inflow current or the outflow current of the electric double layer capacitor, which are effective for driving the own vehicle by multiplying the speed detection signal Vel and the torque command Tc. An electric power component is obtained, and this active power component is divided by the voltage detection signal V_EDLC to generate a current reference IchRef. Based on a deviation between the current reference IchRef and the detection signal Ich, a control signal for the switching element is generated. The output is performed.

【0014】請求項10記載の発明は、請求項1記載の
発明において、前記コンバータ制御装置が入力する所定
の信号は、自車の位置情報PDに関する信号、及び前記
電気2重層コンデンサの電圧検出信号V_EDLCであり、
前記位置情報PDに基づき得られる電圧基準V_EDLCref
と前記電圧検出信号V_EDLCとの間の偏差に基づき前記
スイッチング素子に対する制御信号の出力を行う、こと
を特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the predetermined signal input by the converter control device is a signal related to the position information PD of the vehicle and a voltage detection signal of the electric double layer capacitor. V_EDLC,
Voltage reference V_EDLCref obtained based on the position information PD
And outputting the control signal to the switching element based on the deviation between the voltage detection signal V_EDLC and the voltage detection signal V_EDLC.

【0015】請求項11記載の発明は、請求項1記載の
発明において、前記コンバータ制御装置が入力する所定
の信号は、自動運転における今後の運転パターン、及び
前記電気2重層コンデンサの電圧検出信号V_EDLCであ
り、前記運転パターンに基づき得られる電圧基準V_EDL
Crefと前記電圧検出信号V_EDLCとの間の偏差に基づき
前記スイッチング素子に対する制御信号の出力を行う、
ことを特徴とする。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the predetermined signal input by the converter control device is a future operation pattern in automatic operation, and a voltage detection signal V_EDLC of the electric double layer capacitor. And the voltage reference V_EDL obtained based on the operation pattern
A control signal is output to the switching element based on a deviation between Cref and the voltage detection signal V_EDLC.
It is characterized by

【0016】請求項12記載の発明は、請求項1記載の
発明において、前記コンバータ制御装置は、回生時に用
いる第1のコンバータ制御装置と、力行時又は惰行時に
用いる第2のコンバータ制御装置とから成り、前記第1
のコンバータ制御装置が入力する所定の信号は、速度検
出信号Vel、及び前記電気2重層コンデンサの電圧検出
信号V_EDLCであり、速度検出に応じた電圧基準V_EDLC
refと、前記電圧検出信号V_EDLCとの間の偏差に基づき
前記スイッチング素子に対する制御信号の出力を行うよ
うになっており、また、前記第2のコンバータ制御装置
が入力する所定の信号は、前記平滑コンデンサに対して
予め設定された電圧基準信号VdcRef、及びその電圧検
出信号Vdcであり、前記電圧基準信号VdcRefと前記電
圧検出信号Vdcとの間の偏差に基づき前記スイッチング
素子に対する制御信号の出力を行うようになっている、
ことを特徴とする。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the converter control device includes a first converter control device used during regeneration and a second converter control device used during power running or coasting. Consists of the first
The predetermined signals input by the converter control device are the speed detection signal Vel and the voltage detection signal V_EDLC of the electric double layer capacitor, and the voltage reference V_EDLC corresponding to the speed detection.
A control signal is output to the switching element based on a deviation between ref and the voltage detection signal V_EDLC, and the predetermined signal input by the second converter control device is the smoothing signal. A voltage reference signal VdcRef preset for the capacitor and its voltage detection signal Vdc, and outputs a control signal to the switching element based on a deviation between the voltage reference signal VdcRef and the voltage detection signal Vdc. Like this,
It is characterized by

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】電気2重層コンデンサ(以下、本
明細書では、適宜、EDLCと略すことがある。EDL
C:Electric Double-Layer Capacitor)は、非常に大
きな容量を有しており、近年注目を集めているコンデン
サである。このEDLCは、桁外れに大きな容量を有す
るという長所がある反面、コストが高く、更に規定範囲
外の電圧で使用した場合には故障したり寿命に大きな影
響を及ぼすという短所があるため、いまのところ電気自
動車など一部の分野でのみしか使用されていないのが現
状である。本発明は、このEDLCに着目し、これをエ
ネルギー蓄積手段として用いることにより従来の課題を
解決しようとするものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Electric Double Layer Capacitor (Hereinafter, it may be abbreviated as EDLC in this specification.)
C: Electric Double-Layer Capacitor) has a very large capacity and is a capacitor that has been drawing attention in recent years. This EDLC has the advantage of having an extraordinarily large capacity, but on the other hand, it has a high cost, and has the disadvantage that it may break down or have a great impact on the life when used at a voltage outside the specified range. At present, it is only used in some fields such as electric vehicles. The present invention focuses on this EDLC and intends to solve the conventional problems by using it as an energy storage means.

【0018】EDLCを用いたエネルギー貯蔵装置を車
両に搭載することにより、他の力行車がない場合にも安
定に回生ブレーキをかけることができる。また、EDL
Cを用いて回生ブレーキ時に蓄えたエネルギーを、力行
加速時に再利用することで、エネルギーの有効利用を図
ることができる。
By mounting the energy storage device using the EDLC on the vehicle, the regenerative braking can be stably applied even when there is no other powered vehicle. Also, EDL
By using C to reuse the energy stored during regenerative braking during power running acceleration, it is possible to achieve effective use of energy.

【0019】しかし、EDLC及びその他の電気機器に
は電圧絶対定格がある。回生ブレーキをかけ始める状態
において既にEDLCにエネルギーが満タンに貯まって
いる(EDLC電圧が最大電圧に近い値になっている)
状態では、回生エネルギーをEDLCで吸収すると、E
DLC電圧が絶対定格を超えて故障してしまう。回生ブ
レーキをかけ始めるときには、EDLC電圧は低い状態
に(放電されている状態)になっていなければならな
い。一方、力行加速時においてEDLCにエネルギーが
殆ど貯まっていない状態では、EDLCからエネルギー
を放出しようとするとEDLCが空っぽになってしま
い、EDLCがないときと同じように架線を介して変電
所からの電力を消費することとなり、変電所容量の低
減、架線での電流損失低減に寄与できない。このよう
に、EDLCのエネルギー蓄積状態(EDLC電圧の大
きさ)は、これからどのような運転をするかによって最
適な値が決まる。
However, EDLCs and other electrical equipment have absolute voltage ratings. Energy is already fully stored in the EDLC when the regenerative braking is started (EDLC voltage is close to the maximum voltage)
In the state, when regenerative energy is absorbed by EDLC, E
The DLC voltage exceeds the absolute rating and fails. When starting regenerative braking, the EDLC voltage must be low (discharging). On the other hand, when there is almost no energy stored in the EDLC during powering acceleration, the EDLC becomes empty when trying to release the energy from the EDLC, and the power from the substation is transmitted through the overhead wire in the same way as when there is no EDLC. Therefore, it cannot contribute to the reduction of the substation capacity and the current loss in the overhead line. As described above, the optimum value of the energy storage state of the EDLC (the magnitude of the EDLC voltage) is determined depending on what kind of operation is to be performed.

【0020】また、列車がある速度Velで走行している
状態から停止(速度がゼロ)まで回生ブレーキで停止す
る場合、列車の運動エネルギー(速度の2乗に比例)を
全てEDLCに吸収することが基本的に必要となる。速
度が高ければ高いほどたくさんの運動エネルギーがED
LCに戻ってくるため、速度に応じてEDLC電圧を低
く(より多くの充電ができる状態)しておけば、未来の
運転状況を予知しなくても、EDLCの最適電圧設定が
可能になり、回生時のエネルギー吸収と力行時のエネル
ギー放出が有効にできるようになる。以下に、本発明の
各実施形態を図に基づき説明する。
When the train is stopped at a certain speed Vel and stopped (the speed is zero) by regenerative braking, all kinetic energy of the train (proportional to the square of the speed) is absorbed by the EDLC. Is basically required. The higher the speed, the more kinetic energy the ED
Since it returns to the LC, if the EDLC voltage is set to a low value (a state in which more charging is possible) depending on the speed, it is possible to set the optimum voltage for the EDLC without predicting future driving conditions. It becomes possible to effectively absorb energy during regeneration and release energy during powering. Each embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0021】図1は、本発明の第1の実施形態の構成図
である。変電所の直流電源1からDC1500Vの直流電
圧が架線2を介して電気車に印加されるようになってお
り、架線2からパンタグラフ3を介して電流Isがリアク
トル4に流れるようになっている。架線2及びレール間
に印加される直流電圧は平滑コンデンサ5により平滑化
されてインバータ6に入力されるようになっており、イ
ンバータ6はこの直流電圧の入力に基づきVVVF(可
変電圧可変周波数)制御された交流電力を駆動モータ7
に供給するようになっている。駆動モータ7は、このよ
うな交流電力により可変速制御されるようになってい
る。そして、駆動モータ7に直結された駆動軸には速度
センサ8が取り付けられており、速度検出信号Velが得
られるようになっている。また、リアクトル4に流れる
電流Is、及び平滑コンデンサ5に印加される電圧Vdc
も検出できるようになっている。
FIG. 1 is a block diagram of the first embodiment of the present invention. A DC voltage of DC 1500V is applied to the electric car from the DC power source 1 of the substation via the overhead line 2, and a current Is flows from the overhead line 2 through the pantograph 3 to the reactor 4. The DC voltage applied between the overhead wire 2 and the rail is smoothed by the smoothing capacitor 5 and input to the inverter 6. The inverter 6 controls VVVF (variable voltage variable frequency) based on the input of this DC voltage. Drives the generated AC power 7
It is designed to be supplied to. The drive motor 7 is variable-speed controlled by such AC power. A speed sensor 8 is attached to the drive shaft directly connected to the drive motor 7 so that the speed detection signal Vel can be obtained. In addition, the current Is flowing in the reactor 4 and the voltage Vdc applied to the smoothing capacitor 5
Can also be detected.

【0022】なお、図面の都合上、図1では図示してい
ないが、可変電圧可変周波数制御が可能なインバータ6
の他に補助機器用インバータを設置することもある。す
なわち、補助機器用インバータの入力側を平滑コンデン
サ5の両端に接続すると共に、出力側を車内照明灯や空
調機等の補助機器に接続し、これらの補助機器に対し固
定電圧固定周波数制御された交流電力を供給できるよう
にしてもよい。
Although not shown in FIG. 1 for convenience of drawing, an inverter 6 capable of variable voltage variable frequency control is provided.
Besides, an inverter for auxiliary equipment may be installed. That is, the input side of the auxiliary equipment inverter was connected to both ends of the smoothing capacitor 5, and the output side was connected to auxiliary equipment such as an interior lighting lamp and an air conditioner, and fixed voltage fixed frequency control was performed on these auxiliary equipment. AC power may be supplied.

【0023】平滑コンデンサ5には、チョッパとして機
能するDC/DCコンバータ9を介して電気2重層コン
デンサ10が並列接続されている。DC/DCコンバー
タ9は、直列接続された2つのスイッチング素子S1,
S2と、これらに逆並列接続されたダイオードD1,D2
と、スイッチング素子S1,S2及びダイオードD1,D2
の共通接続点に一端側(正側)が接続され且つ他端側
(負側)が電気2重層コンデンサ10の一端側に接続さ
れたリアクトルL1と、で構成されている。そして、電
気2重層コンデンサ10の電圧V_EDLCと、リアクトル
L1を流れる電流Ich(電気2重層コンデンサ10の流
入電流又は流出電流)とが検出できるようになってお
り、ダイオードD2の電圧Vchがコンバータ制御装置1
1Aからの信号により制御されるようになっている。
An electric double layer capacitor 10 is connected in parallel to the smoothing capacitor 5 via a DC / DC converter 9 which functions as a chopper. The DC / DC converter 9 includes two switching elements S1 connected in series,
S2 and diodes D1 and D2 connected in anti-parallel to them
And switching elements S1 and S2 and diodes D1 and D2
One end side (positive side) is connected to the common connection point of and the other end side (negative side) is connected to one end side of the electric double layer capacitor 10 and a reactor L1. The voltage V_EDLC of the electric double layer capacitor 10 and the current Ich (inflow current or outflow current of the electric double layer capacitor 10) flowing through the reactor L1 can be detected, and the voltage Vch of the diode D2 is the converter control device. 1
It is controlled by a signal from 1A.

【0024】上記のDC/DCコンバータ9は、コンバ
ータ制御装置11Aにより制御されるようになってい
る。コンバータ制御装置11Aは、電圧基準出力回路1
2、減算器13、電圧指令出力回路14、及びPWM出
力回路15を含んで構成されている。電圧基準出力回路
12は、速度センサ8からの速度検出信号Velを入力
し、予め定められた特性すなわち検出速度が最小(ゼ
ロ)のときに最大となり、検出速度が最大のときに最小
(ゼロ)となる電圧基準信号V_EDLCrefを出力するよう
になっている。減算器13は、この電圧基準信号V_EDL
Crefと電圧検出信号V_EDLCとの間の偏差を電圧指令出
力回路14に出力し、電圧指令出力回路14はこの偏差
の入力に基づきPI制御を行い、電圧指令信号VchRef
をPWM出力回路15に出力するようになっている。そ
して、PWM出力回路15は、この電圧指令信号VchRe
fの入力に基づきDC/DCコンバータ9のスイッチン
グ素子S1,S2に対してスイッチング制御信号を出力す
るようになっている。
The DC / DC converter 9 is controlled by the converter controller 11A. The converter control device 11A includes a voltage reference output circuit 1
2, a subtractor 13, a voltage command output circuit 14, and a PWM output circuit 15 are included. The voltage reference output circuit 12 inputs the speed detection signal Vel from the speed sensor 8 and becomes maximum when the predetermined characteristic, that is, the detection speed is minimum (zero), and is minimum (zero) when the detection speed is maximum. It outputs the voltage reference signal V_EDLCref. The subtractor 13 uses the voltage reference signal V_EDL
The deviation between Cref and the voltage detection signal V_EDLC is output to the voltage command output circuit 14, and the voltage command output circuit 14 performs PI control based on the input of this deviation, and the voltage command signal VchRef.
Is output to the PWM output circuit 15. Then, the PWM output circuit 15 outputs the voltage command signal VchRe
A switching control signal is output to the switching elements S1 and S2 of the DC / DC converter 9 based on the input of f.

【0025】次に、図1の動作につき説明する。いま、
電気車がある駅に向かって走行中であり、駅が近づいて
きたので回生ブレーキをかけた状態であるとする。この
とき、電圧基準出力回路12が入力する速度検出信号V
elは最大速度から次第に低下していくため、電圧基準出
力回路12は最小値から次第に増加していく電圧基準信
号V_EDLCrefを出力する。減算器13は、このように増
加していく電圧基準信号V_EDLCrefと電圧検出信号V_E
DLCとの間の偏差を電圧指令出力回路14に出力し、電
圧指令出力回路14はこの入力に基づく電圧指令信号V
chRefをPWM出力回路15に出力する。そして、PW
M出力回路15はこの電圧指令信号VchRefに基づくP
WM信号をDC/DCコンバータ9に出力する。これに
より、インバータ6からの回生電流がDC/DCコンバ
ータ9を介して電気2重層コンデンサ10に蓄積され、
充電が行われる。
Next, the operation of FIG. 1 will be described. Now
It is assumed that the electric car is traveling toward a station and the station is approaching, so the regenerative brake is applied. At this time, the speed detection signal V input to the voltage reference output circuit 12
Since el decreases gradually from the maximum speed, the voltage reference output circuit 12 outputs the voltage reference signal V_EDLCref that gradually increases from the minimum value. The subtractor 13 receives the voltage reference signal V_EDLCref and the voltage detection signal V_E which increase in this way.
The deviation from DLC is output to the voltage command output circuit 14, and the voltage command output circuit 14 outputs the voltage command signal V based on this input.
The chRef is output to the PWM output circuit 15. And PW
The M output circuit 15 outputs P based on the voltage command signal VchRef.
The WM signal is output to the DC / DC converter 9. As a result, the regenerative current from the inverter 6 is accumulated in the electric double layer capacitor 10 via the DC / DC converter 9.
Charging is done.

【0026】すなわち、DC/DCコンバータ9のスイ
ッチング素子S1がオン、スイッチング素子S2がオフの
状態ではインバータ6からの直流電流がスイッチング素
子S1を通り、更にリアクトルL1を電流Ichが図示の矢
印方向に通って電気2重層コンデンサ10に流入する。
次いで、スイッチング素子S1がオフ、スイッチング素
子S2がオンの状態になると、電気2重層コンデンサ1
0の正側からの電流Ichが図示の矢印とは逆方向に流
れ、スイッチング素子S2を通って負側に流れ込む。し
たがって、スイッチング素子S1のオン期間が長く、ス
イッチング素子S2のオフ期間が短いほど電気2重層コ
ンデンサ10に蓄積される電流量は大きくなる。このよ
うに、スイッチング素子S1,S2のデューティを調節す
ることにより電気2重層コンデンサ10に蓄積される電
流量つまり電圧V_EDLCを制御することができる。
That is, when the switching element S1 of the DC / DC converter 9 is on and the switching element S2 is off, the direct current from the inverter 6 passes through the switching element S1, and the reactor L1 and the current Ich are in the direction of the arrow shown in the figure. Through which it flows into the electric double layer capacitor 10.
Next, when the switching element S1 is turned off and the switching element S2 is turned on, the electric double layer capacitor 1
The current Ich from the positive side of 0 flows in the direction opposite to the arrow shown, and flows into the negative side through the switching element S2. Therefore, the longer the ON period of the switching element S1 and the shorter the OFF period of the switching element S2, the larger the amount of current accumulated in the electric double layer capacitor 10. In this way, by adjusting the duty of the switching elements S1 and S2, the amount of current accumulated in the electric double layer capacitor 10, that is, the voltage V_EDLC can be controlled.

【0027】電気車が回生ブレーキにより減速され、や
がて完全に停止すると電気2重層コンデンサ10に対す
る充電は停止される。そして、電気車が次の駅に向かっ
て再び走行を開始し加速した場合には、電圧基準出力回
路12は最初は最大であり次第に減少していく電圧基準
信号V_EDLCrefを出力する。これにより、電気2重層コ
ンデンサ10に蓄積されている電流がリアクトルL1及
びダイオードD1を通ってインバータ6側に供給され
る。すなわち、当初スイッチング素子S1,S2がオフの
状態では、平滑コンデンサ5の電圧Vdcの方が電気2重
層コンデンサ10の電圧V_EDLCよりも高いために、電
気2重層コンデンサ10からの電流がダイオードD1を
通ってインバータ6側に供給されることはない。しか
し、スイッチング素子S2をオンにすると、電気2重層
コンデンサ10の正側からの電流がリアクトルL1及び
ダイオードD2を通って負側に流れる状態になるが、こ
の状態でスイッチング素子S2をオフにすると、それま
でリアクトルL1を図示の矢印方向とは逆に流れていた
電流Ichは行き場を失って、ダイオードD1を通ってイ
ンバータ6側に向かわざるを得なくなる。このように、
スイッチング素子S2のオンオフにより電気2重層コン
デンサ10に蓄積されていた電流をインバータ6側に供
給することができる。
When the electric vehicle is decelerated by the regenerative brake and eventually stops completely, charging of the electric double layer capacitor 10 is stopped. Then, when the electric vehicle starts traveling again toward the next station and accelerates, the voltage reference output circuit 12 outputs the voltage reference signal V_EDLCref that is the maximum initially and gradually decreases. As a result, the current accumulated in the electric double layer capacitor 10 is supplied to the inverter 6 side through the reactor L1 and the diode D1. That is, when the switching elements S1 and S2 are initially off, the voltage Vdc of the smoothing capacitor 5 is higher than the voltage V_EDLC of the electric double layer capacitor 10, so that the current from the electric double layer capacitor 10 passes through the diode D1. Is not supplied to the inverter 6 side. However, when the switching element S2 is turned on, the current from the positive side of the electric double-layer capacitor 10 flows to the negative side through the reactor L1 and the diode D2, but when the switching element S2 is turned off in this state, The current Ich, which had been flowing through the reactor L1 in the direction opposite to the direction of the arrow shown in the figure, loses its place and has to go to the inverter 6 side through the diode D1. in this way,
By turning on / off the switching element S2, the current accumulated in the electric double layer capacitor 10 can be supplied to the inverter 6 side.

【0028】ここで、電圧基準出力回路12が出力する
電圧基準信号V_EDLCrefは下式(1)により求めること
ができる。
Here, the voltage reference signal V_EDLCref output from the voltage reference output circuit 12 can be obtained by the following equation (1).

【0029】 V_EDLCref=(V_EDLCmax)*(VelMAX−Vel)/(VelMAX) … (1) 但し、 V_EDLCmax:電圧検出信号V_EDLCの最大値、 VelMAX:速度検出信号Velの最大値、 である。[0029]   V_EDLCref = (V_EDLCmax) * (VelMAX−Vel) / (VelMAX) (1) However, V_EDLCmax: maximum value of voltage detection signal V_EDLC, VelMAX: maximum value of speed detection signal Vel, Is.

【0030】図2は、本発明の第2の実施形態の構成図
である。この実施形態では、他の力行車など架線につな
がったエネルギー消費手段が有る場合には、積極的にエ
ネルギーを供給する(架線側に返す)制御を行うことを
想定している。なお、この実施形態以降では、図1にお
いて説明済みの構成要素については重複した説明を省略
する。
FIG. 2 is a block diagram of the second embodiment of the present invention. In this embodiment, when there is an energy consuming means connected to the overhead line, such as another power vehicle, it is assumed that the energy is positively supplied (returned to the overhead line). It should be noted that, in and after this embodiment, duplicated description of the components already described in FIG. 1 will be omitted.

【0031】図2が図1と異なる点は、コンバータ制御
装置11Aの代わりにコンバータ制御装置11Bを用い
ている点である。コンバータ制御装置11Bは、減算器
16、電流基準出力回路17、反転回路18、減算器1
9、電圧基準出力回路20、及びPWM出力回路15を
含んで構成されている。
2 is different from FIG. 1 in that a converter control device 11B is used instead of the converter control device 11A. The converter control device 11B includes a subtractor 16, a current reference output circuit 17, an inverting circuit 18, and a subtractor 1.
9, a voltage reference output circuit 20, and a PWM output circuit 15 are included.

【0032】減算器16の正側入力端子には、平滑コン
デンサ5について予め設定された固定の電圧基準信号V
dcRefが入力されるようになっており、一方、負側入力
端子には、平滑コンデンサ5の電圧検出信号Vdcが入力
されるようになっている。減算器16は両者間の偏差を
電流基準出力回路17に出力し、電流基準出力回路17
はこれに基づきリアクトルL1を流れる電流(電気2重
層コンデンサ10の流入電流又は流出電流)についての
基準信号を反転回路18に出力するようになっている。
反転回路18は、この入力した信号を反転させ、この反
転させた信号を電流基準信号IsRefとして減算器19の
正側入力端子に出力する。減算器19の負側入力端子に
は、リアクトルL1の電流検出信号Ichが入力されるよ
うになっている。
At the positive input terminal of the subtracter 16, a fixed voltage reference signal V preset for the smoothing capacitor 5 is set.
dcRef is input, while the voltage detection signal Vdc of the smoothing capacitor 5 is input to the negative side input terminal. The subtractor 16 outputs the deviation between the two to the current reference output circuit 17, and the current reference output circuit 17
Based on this, the reference signal for the current flowing through the reactor L1 (inflow current or outflow current of the electric double layer capacitor 10) is output to the inverting circuit 18.
The inverting circuit 18 inverts the input signal and outputs the inverted signal to the positive side input terminal of the subtracter 19 as the current reference signal IsRef. The current detection signal Ich of the reactor L1 is input to the negative side input terminal of the subtractor 19.

【0033】減算器19は、この電流基準信号IchRef
と電流検出信号Ichとの間の偏差を電圧指令出力回路2
0に出力し、電圧指令出力回路20はこの偏差の入力に
基づき電圧指令信号VchRefをPWM出力回路15に出
力するようになっている。そして、PWM出力回路15
は、この電圧指令信号VchRefの入力に基づきDC/D
Cコンバータ9のスイッチング素子S1,S2に対してス
イッチング制御信号を出力するようになっている。な
お、本実施形態では、減算器16の正側入力端子に入力
される電圧基準信号VdcRefが1800Vとなっており、
架線電圧1500Vよりも300V高くなっているが、こ
のように平滑コンデンサ5の電圧を高くするのは、回生
エネルギーを架線2側に対して返しやすくするためであ
る。
The subtractor 19 receives the current reference signal IchRef.
Between the voltage detection signal Ich and the current detection signal Ich
The voltage command output circuit 20 outputs the voltage command signal VchRef to the PWM output circuit 15 based on the input of the deviation. Then, the PWM output circuit 15
DC / D based on the input of this voltage command signal VchRef
A switching control signal is output to the switching elements S1 and S2 of the C converter 9. In the present embodiment, the voltage reference signal VdcRef input to the positive input terminal of the subtractor 16 is 1800V,
Although it is 300 V higher than the overhead line voltage 1500 V, the reason why the voltage of the smoothing capacitor 5 is increased in this way is to make it easier to return the regenerative energy to the overhead line 2 side.

【0034】次に、図2の動作につき説明する。いま、
ある電気車が走行中であり、線路上にはこの電気車以外
の他の電気車も力行運転中であるとすると、平滑コンデ
ンサ5の電圧検出信号Vdcが1800Vを下回ることに
なる。それ故、減算器16の出力信号の極性は正であ
り、電流基準出力回路17の出力信号の極性も正となる
が、反転回路18により極性が反転されて、負の極性の
電流基準信号IchRefが減算器19の正側入力端子に入
力される。負の極性の電流基準信号IchRefとは、リア
クトルL1に流れる電流Ichを図示の方向とは逆の方向
に流すことを指令する信号である。したがって、この負
の電流基準信号IchRefにより、電気2重層コンデンサ
10側から架線2側に向けて電流が供給されることにな
る。
Next, the operation of FIG. 2 will be described. Now
If an electric car is running and another electric car other than this electric car is also running on the track, the voltage detection signal Vdc of the smoothing capacitor 5 will fall below 1800V. Therefore, the polarity of the output signal of the subtractor 16 is positive and the polarity of the output signal of the current reference output circuit 17 is also positive, but the polarity is inverted by the inverting circuit 18 and the current reference signal IchRef of negative polarity is obtained. Is input to the positive side input terminal of the subtractor 19. The negative-polarity current reference signal IchRef is a signal for instructing the current Ich flowing through the reactor L1 to flow in the direction opposite to the direction shown in the drawing. Therefore, a current is supplied from the electric double layer capacitor 10 side toward the overhead wire 2 side by the negative current reference signal IchRef.

【0035】一方、力行運転中の他の電気車が全く存在
しないような場合には、平滑コンデンサ5の電圧検出信
号Vdcは1800Vを上回ることになる。それ故、減算
器16の出力信号の極性が負となるため、電流基準出力
回路17の出力信号の極性も負となり、反転回路18に
より極性が反転されて、正の極性の電流基準信号IchRe
fが減算器19の正側入力端子に入力される。正の極性
の電流基準信号IchRefとは、リアクトルL1に流れる電
流Ichを図示の方向と同じ方向に流すことを指令する信
号である。したがって、この正の電流基準信号IchRef
により、架線2側からの電流が電気2重層コンデンサ1
0に蓄積されることになる。
On the other hand, when there is no other electric vehicle in the power running mode, the voltage detection signal Vdc of the smoothing capacitor 5 exceeds 1800V. Therefore, since the polarity of the output signal of the subtractor 16 becomes negative, the polarity of the output signal of the current reference output circuit 17 also becomes negative, and the polarity is inverted by the inversion circuit 18, and the current reference signal IchRe of positive polarity is obtained.
f is input to the positive input terminal of the subtractor 19. The current reference signal IchRef having a positive polarity is a signal for instructing to flow the current Ich flowing through the reactor L1 in the same direction as the illustrated direction. Therefore, this positive current reference signal IchRef
As a result, the electric current from the overhead wire 2 side becomes
It will be accumulated at 0.

【0036】このように、この実施形態では平滑コンデ
ンサ5についての電圧基準信号VdcRefを、1800Vな
どVVVFインバータやEDLCチョッパなどの電気品
などの運転最大電圧に近い高い値に設定することによ
り、架線へのエネルギー回生率を最大にすることができ
る。その結果、EDLCの分担すべき回生エネルギーの
吸収量を最小化することができるので、車載EDLCの
容量低減による低コスト化、重量低減、小型化等を図る
ことが可能になる。
As described above, in this embodiment, the voltage reference signal VdcRef for the smoothing capacitor 5 is set to a high value close to the maximum operating voltage such as 1800 V of an electric device such as a VVVF inverter or an EDLC chopper, so that the overhead wire is connected. The energy recovery rate of can be maximized. As a result, the amount of regenerative energy to be shared by the EDLC can be minimized, so that cost reduction, weight reduction, size reduction, etc. can be achieved by reducing the capacity of the vehicle-mounted EDLC.

【0037】この場合、EDLCのエネルギー放出優先
の動作であるため(この先、自車が力行加速によりエネ
ルギーを大きく消費することが分かっていたとしても、
可能な限りエネルギーを放出してエネルギーを架線側に
返してしまう)、EDLCは常に空っぽに近い状態にあ
り、回生エネルギーをいつでも充分に吸収することがで
きる。なお、本実施形態では、電圧基準信号VdcRefの
値を1800Vの固定値としているが、各種の条件を考
慮してこの値を変化させることはもちろん可能である。
In this case, the operation of the EDLC is to give priority to energy release (even if it is known that the own vehicle consumes a large amount of energy due to power running acceleration,
The energy is emitted as much as possible and the energy is returned to the overhead line), and the EDLC is always in a nearly empty state, and it is possible to absorb the regenerative energy sufficiently at any time. In the present embodiment, the value of the voltage reference signal VdcRef is set to a fixed value of 1800V, but it is of course possible to change this value in consideration of various conditions.

【0038】図3は、本発明の第3の実施形態の構成図
である。既述したように、EDLCには電圧絶対定格が
あり、この電圧絶対定格を超えて使用すると、故障する
か寿命が著しく損なわれることになる。したがって、上
限値及び下限値(EDLCは、マイナスの電圧値になる
と寿命が著しく損なわれるため、下限値は通常ゼロVか
それよりやや大きな値である)が定められているのが通
常である。本実施形態は、図2に示した第2の実施形態
において、電気2重層コンデンサ10の電圧V_EDLCが
上限値と下限値との間の値に維持されるようにリミット
機能を付加したものである。
FIG. 3 is a block diagram of the third embodiment of the present invention. As described above, the EDLC has an absolute voltage rating, and if it is used in excess of this absolute voltage rating, it will fail or its life will be significantly impaired. Therefore, the upper limit value and the lower limit value (EDLC usually has a negative voltage value, the life is remarkably impaired, so the lower limit value is usually zero V or a value slightly larger than that). In the present embodiment, a limit function is added to the second embodiment shown in FIG. 2 so that the voltage V_EDLC of the electric double layer capacitor 10 is maintained at a value between the upper limit value and the lower limit value. .

【0039】すなわち、図3におけるコンバータ制御装
置11B1は、図2のコンバータ制御装置11Bにリミ
ット回路21、上限リミット回路22、及び下限リミッ
ト回路23を付加したものである。
That is, the converter control device 11B1 in FIG. 3 is obtained by adding a limit circuit 21, an upper limit circuit 22, and a lower limit circuit 23 to the converter control device 11B of FIG.

【0040】上限リミット回路22は電圧検出信号V_E
DLCの値に応じた上限値方向への許容変化分(V_EDLCが
所定値に増加するまでこの許容変化分は一定であり、所
定値を超えるとこの許容変化分は次第に減少してついに
はゼロとなる)をリミット回路21に出力するようにな
っている。また、下限リミット回路23は電圧検出信号
V_EDLCの値に応じた下限値方向への許容変化分(V_ED
LCが所定値に減少するまでこの許容変化分は一定であ
り、所定値を下回るとこの許容変化分は次第に減少して
ついにはゼロとなる)をリミット回路21に出力するよ
うになっている。
The upper limit circuit 22 uses the voltage detection signal V_E.
Allowable change toward the upper limit value according to the value of DLC (This allowable change is constant until V_EDLC increases to a predetermined value, and when it exceeds a predetermined value, this allowable change gradually decreases and finally becomes zero. Is output to the limit circuit 21. In addition, the lower limit circuit 23 determines the allowable change amount (V_ED) in the lower limit direction according to the value of the voltage detection signal V_EDLC.
This allowable change amount is constant until LC decreases to a predetermined value, and when it falls below the predetermined value, this allowable change amount gradually decreases and finally becomes zero) is output to the limit circuit 21.

【0041】リミット回路21は、上限リミット回路2
2及び下限リミット回路23から入力する許容変化分に
基づき、反転回路18からの電流基準信号IchRefに対
する上限値及び下限値が最適になるように設定を行って
いる。このようなリミット機能により、電気2重層コン
デンサ10が電圧絶対定格を超えて使用されることを有
効に防止することができる。
The limit circuit 21 is the upper limit circuit 2
2 and the allowable change amount input from the lower limit circuit 23, the upper limit value and the lower limit value for the current reference signal IchRef from the inverting circuit 18 are set to be optimum. With such a limit function, it is possible to effectively prevent the electric double layer capacitor 10 from being used in excess of the absolute voltage rating.

【0042】なお、図面の都合上、以降の図4〜図6、
及び図8〜図10では図示を省略しているが、これらの
図に係る実施形態においても本実施形態と同様に、これ
らリミット回路21、上限リミット回路22、及び下限
リミット回路23が設けられているものとする。
It should be noted that, for the convenience of the drawings, the following FIGS.
Although not shown in FIGS. 8 to 10, the limit circuit 21, the upper limit circuit 22, and the lower limit circuit 23 are provided in the embodiments according to these drawings as in the present embodiment. Be present.

【0043】図4は、本発明の第4の実施形態の構成図
である。本実施形態は、架線からの供給電力に頼ること
なく回生エネルギーのみで自車走行のための電力をまか
なうことを企図するものである。したがって、本実施形
態では、他に力行運転車両が存在しても、回生エネルギ
ーを全て自車で消費することを前提としている。
FIG. 4 is a block diagram of the fourth embodiment of the present invention. The present embodiment is intended to cover the electric power for running the vehicle only with the regenerative energy without depending on the electric power supplied from the overhead line. Therefore, in this embodiment, it is premised that the regenerative energy is entirely consumed by the own vehicle even if there is another power running vehicle.

【0044】本実施形態のコンバータ制御装置11C
は、電流基準出力回路24、反転回路18、減算器1
9、電圧指令出力回路20、及びPWM出力回路15を
含んで構成されている。
Converter control device 11C of the present embodiment
Is a current reference output circuit 24, an inverting circuit 18, a subtractor 1
9, a voltage command output circuit 20, and a PWM output circuit 15 are included.

【0045】電流基準出力回路24は、リアクトル4を
流れる電流Isの検出信号を入力し、これに基づきリア
クトルL1を流れる電流Ichについての電流基準信号を
出力する。反転回路18は、反転回路18は、この入力
した信号を反転させ、この反転させた信号を電流基準信
号IsRefとして減算器19の正側入力端子に出力する。
減算器19の負側入力端子には、リアクトルL1の電流
検出信号Ichが入力されるようになっている。
The current reference output circuit 24 receives the detection signal of the current Is flowing through the reactor 4 and outputs a current reference signal for the current Ich flowing through the reactor L1 based on the detection signal. The inverting circuit 18 inverts the input signal, and outputs the inverted signal to the positive side input terminal of the subtracter 19 as the current reference signal IsRef.
The current detection signal Ich of the reactor L1 is input to the negative side input terminal of the subtractor 19.

【0046】減算器19は、この電流基準信号IchRef
と電流検出信号Ichとの間の偏差を電圧指令出力回路2
0に出力し、電圧指令出力回路20はこの偏差の入力に
基づき電圧指令信号VchRefをPWM出力回路15に出
力するようになっている。そして、PWM出力回路15
は、この電圧指令信号VchRefの入力に基づきDC/D
Cコンバータ9のスイッチング素子S1,S2に対してス
イッチング制御信号を出力するようになっている次に、
図4の動作につき説明する。電気車がある駅を発車して
加速走行中であるとすると、電流Isが大きくなろうとす
るが、電流基準出力回路24がその電流検出信号Isを
入力し、これに応じた電流基準を出力する。そして、反
転回路18がこの電流基準を反転させた負の極性の電流
基準信号IchRefを出力するため、電気2重層コンデン
サ10からの電流Ichが図示とは逆向きに流れることに
なる。したがって、インバータ6に入力されるエネルギ
ーは殆ど電気2重層コンデンサ10からのものとなり、
架線2側からの電流Isはほぼゼロとなる。
The subtractor 19 receives the current reference signal IchRef.
Between the voltage detection signal Ich and the current detection signal Ich
The voltage command output circuit 20 outputs the voltage command signal VchRef to the PWM output circuit 15 based on the input of the deviation. Then, the PWM output circuit 15
DC / D based on the input of this voltage command signal VchRef
A switching control signal is output to the switching elements S1 and S2 of the C converter 9. Next,
The operation of FIG. 4 will be described. If the electric car departs from a certain station and is traveling at an accelerated speed, the current Is tends to increase, but the current reference output circuit 24 inputs the current detection signal Is and outputs a current reference corresponding to this. . Then, since the inverting circuit 18 outputs the current reference signal IchRef having a negative polarity by inverting the current reference, the current Ich from the electric double layer capacitor 10 flows in the direction opposite to that shown in the drawing. Therefore, most of the energy input to the inverter 6 comes from the electric double layer capacitor 10,
The current Is from the overhead wire 2 side becomes almost zero.

【0047】そして、電気車が次の駅に接近したので、
回生ブレーキをかけて減速をはじめると、インバータ6
側からの電流が架線2側に向けて流れようとするので、
電流Isの向きは図示の状態とは逆となり、反転回路1
8から出力される電流基準信号IchRefは正の極性とな
る。つまり、インバータ6からの電流が電気2重層コン
デンサ10に蓄積されるように、コンバータ制御装置1
1CがDC/DCコンバータ9の制御を行う。
Since the electric car approached the next station,
When the regenerative brake is applied and deceleration starts, the inverter 6
Since the current from the side tries to flow toward the overhead line 2 side,
The direction of the current Is is opposite to that shown in the figure, and the inverting circuit 1
The current reference signal IchRef output from 8 has a positive polarity. That is, the converter control device 1 is configured so that the electric current from the inverter 6 is accumulated in the electric double layer capacitor 10.
1C controls the DC / DC converter 9.

【0048】このように、本実施形態では、インバータ
6や駆動モータ7の電気的損失及び走行抵抗などの機械
的損失を無視すれば、回生ブレーキ時に電気2重層コン
デンサ10に蓄えたエネルギーを力行加速時に用いるこ
とで加速及び減速を繰り返すことができる。したがっ
て、架線2からは電気的及び機械的な損失分に相当する
僅かな電流だけが供給されれば足りることになる。それ
故、架線又は変電所側から見れば電気車への供給電力は
最小化され、変電所容量の低減や架線における導通損失
の最小化などを図ることができる。
As described above, in the present embodiment, ignoring the electrical loss of the inverter 6 and the drive motor 7 and the mechanical loss such as running resistance, the energy stored in the electric double layer capacitor 10 during regenerative braking is power-accelerated. Acceleration and deceleration can be repeated by using it sometimes. Therefore, it is sufficient for the overhead wire 2 to supply only a small current corresponding to the electrical and mechanical loss. Therefore, when viewed from the overhead line or the substation side, the electric power supplied to the electric vehicle is minimized, and it is possible to reduce the substation capacity and the conduction loss in the overhead line.

【0049】図5は、本発明の第5の実施形態の構成図
である。本実施形態は、電気2重層コンデンサによるエ
ネルギーの供給又は放出により、架線電圧の変動を極力
抑制して安定化を図ろうとするものである。
FIG. 5 is a block diagram of the fifth embodiment of the present invention. This embodiment is intended to stabilize the fluctuation of the overhead line voltage by suppressing it as much as possible by supplying or releasing energy by the electric double layer capacitor.

【0050】本実施形態のコンバータ制御装置11D
は、電流基準出力回路25、減算器16、電流指令出力
回路26、反転回路18、減算器19、電圧指令出力回
路20、及びPWM出力回路15を含んで構成されてい
る。
Converter control device 11D of the present embodiment
Includes a current reference output circuit 25, a subtractor 16, a current command output circuit 26, an inverting circuit 18, a subtractor 19, a voltage command output circuit 20, and a PWM output circuit 15.

【0051】ここで、架線2の電圧安定化を図るために
は、架線2の電圧を検出する必要がある。架線2の電圧
を直接的に検出する手段を新たに設けることももちろん
可能であるが、本実施形態では既存の機器のうち架線2
の電圧を最も忠実に反映する平滑コンデンサ5を利用
し、その電圧検出信号Vdcを架線2の電圧検出信号とし
て代用する構成としている。
Here, in order to stabilize the voltage of the overhead line 2, it is necessary to detect the voltage of the overhead line 2. It is of course possible to newly provide a means for directly detecting the voltage of the overhead line 2, but in the present embodiment, the overhead line 2 of the existing devices is used.
The smoothing capacitor 5 that most faithfully reflects the voltage is used, and the voltage detection signal Vdc is substituted for the voltage detection signal of the overhead line 2.

【0052】そして、電流基準出力回路25は、電圧検
出信号Vdcの値に応じた電流Isについての電流基準信
号IsRefを出力するようになっている。この電流基準出
力回路25のIsRef−Vdc特性は、そのブロック内に図
示してあるように、Vdcが1500V以下ではIsRefの
極性が負であり(電流Isの流れる方向が図示方向とは
逆)、Vdcが1500Vを超えるとIsRrefの極性が正と
なる(電流Isの流れる方向が図示方向と同じ)。ま
た、1500Vから所定値に低減するまでIsRefは一定
の勾配で低減するが、所定値に低減した後は一定のIsR
efとなる。
The current reference output circuit 25 outputs the current reference signal IsRef for the current Is according to the value of the voltage detection signal Vdc. As shown in the block, the IsRef-Vdc characteristic of the current reference output circuit 25 shows that the polarity of IsRef is negative when Vdc is 1500 V or less (the direction in which the current Is flows is opposite to the illustrated direction). When Vdc exceeds 1500 V, the polarity of IsRref becomes positive (the direction in which the current Is flows is the same as the illustrated direction). Also, IsRef decreases with a constant slope until it decreases from 1500 V to a predetermined value, but after it decreases to a predetermined value, it becomes constant IsR.
Become ef.

【0053】次に、図5の動作につき説明する。電気車
が走行中に架線2の電圧が上昇し、電圧検出信号Vdcが
1500Vを超えると、電流基準出力回路25は正極性
の電流基準信号IsRef(電流Isの向きは図示方向と同
じ)を出力する。減算器16はIsRefとIsとの偏差を
電流指令出力回路26に出力し、電流指令出力回路26
はこの入力に基づき正極性の電流基準信号を出力する。
この電流基準信号は反転回路18により反転されて負極
性の電流基準信号IsRefとなる。したがって、DC/D
Cコンバータ9のリアクトルL1を流れる電流Ichの向
きは図示の方向と同じとなり、架線2側からの電流が電
気2重層コンデンサ10に蓄積される。これにより、架
線2の電圧上昇は抑制されることになる。また、架線2
の電圧が下降し電圧検出信号Vdcが1500V以下にな
ると、電流基準出力回路25は負極性の電流基準信号I
sRef(電流Isの向きは図示方向と逆)を出力するの
で、反転回路18からの電流基準信号IchRefは負極性
(電流Ichの向きは図示方向と逆)となり、電気2重層
コンデンサ10に蓄積されている電流が架線2側に供給
される。これにより、架線2の電圧下降は抑制されるこ
とになる。
Next, the operation of FIG. 5 will be described. When the voltage of the overhead wire 2 rises while the electric vehicle is running and the voltage detection signal Vdc exceeds 1500V, the current reference output circuit 25 outputs a positive current reference signal IsRef (the direction of the current Is is the same as the direction shown in the drawing). To do. The subtractor 16 outputs the deviation between IsRef and Is to the current command output circuit 26, and the current command output circuit 26
Outputs a positive current reference signal based on this input.
This current reference signal is inverted by the inverting circuit 18 and becomes the negative current reference signal IsRef. Therefore, DC / D
The direction of the current Ich flowing through the reactor L1 of the C converter 9 is the same as the direction shown in the figure, and the current from the overhead wire 2 side is stored in the electric double layer capacitor 10. As a result, the voltage increase of the overhead line 2 is suppressed. Also, the overhead line 2
When the voltage of the voltage drops to 1500 V or less and the voltage detection signal Vdc becomes 1500 V or less, the current reference output circuit 25 outputs the negative current reference signal I
Since sRef (the direction of the current Is is opposite to the direction shown) is output, the current reference signal IchRef from the inverting circuit 18 has a negative polarity (the direction of the current Ich is opposite to the direction shown) and is stored in the electric double layer capacitor 10. The current is supplied to the overhead line 2 side. As a result, the voltage drop of the overhead wire 2 is suppressed.

【0054】このように、本実施形態によれば、架線電
圧が高くなった場合にはEDLCに電力を吸収させるよ
うにし、また、架線電圧が低くなった場合にはEDLC
から電力を放出することにより、架線電圧系統の安定化
を図ることができる。
As described above, according to this embodiment, the EDLC is made to absorb power when the overhead line voltage becomes high, and the EDLC is made low when the overhead line voltage becomes low.
By discharging power from the power line, the overhead line voltage system can be stabilized.

【0055】図6は、本発明の第6の実施形態の構成図
である。本実施形態は、変電所側から供給を受ける電力
の最大値を低く抑えることにより、電力会社との間の受
電契約容量をより小さなものとし、電力料金の増加を抑
制してランニングコストの低減化に寄与しようとするも
のである。
FIG. 6 is a block diagram of the sixth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the maximum value of the electric power supplied from the substation side is kept low, so that the contracted power receiving capacity with the electric power company is made smaller, the increase in the electric power charge is suppressed, and the running cost is reduced. Is intended to contribute to.

【0056】本実施形態のコンバータ制御装置11E
は、超過電流分出力回路27、電流基準出力回路24、
反転回路18、減算器19、電圧指令出力回路20、及
びPWM出力回路15を含んで構成されている。超過電
流分出力回路27は、検出信号Isを入力し、このIsが
所定値以上又は以下となったときに超過電流分IsOVER
を電流基準出力回路24に出力するものである。なお、
電流基準出力回路24以降の構成は図4のコンバータ制
御装置11Cと同様である。
Converter control device 11E of the present embodiment
Is an excess current component output circuit 27, a current reference output circuit 24,
The inverter circuit 18, the subtractor 19, the voltage command output circuit 20, and the PWM output circuit 15 are included. The excess current component output circuit 27 inputs the detection signal Is, and when this Is becomes equal to or more than a predetermined value, the excess current component IsOVER.
Is output to the current reference output circuit 24. In addition,
The configuration after the current reference output circuit 24 is the same as that of the converter control device 11C in FIG.

【0057】次に、図6の動作を図7のタイムチャート
を参照しつつ説明する。図7において、加速中における
列車速度Velは次第に上昇していくが、これに対応する
ように、架線2側からリアクトル4に流れる電流Isも
次第に上昇していく。そして、電流IsのレベルがIsOV
ERを超えようとすると、超過電流分出力回路27が超過
電流分信号IsOVERを電流基準出力回路25に出力す
る。これにより、電気2重層コンデンサ10に蓄積され
ていた電流がインバータ6側に供給される。したがっ
て、図7の上側チャート図に示すように、架線2側から
自車に供給される電流IsはIsOVERのレベル以上には上
昇することがない。つまり、本来は、一点鎖線で示した
超過分の電流も架線2側から供給されるはずであった
が、本実施形態ではこの超過分が電気2重層コンデンサ
10に蓄積されていた電流によってまかなわれることに
なる。そして、電力会社に対して支払う電力料金(基本
料金)は、この架線2側からのIsの最大値が低くなる
ほど安価になるため、本実施形態を採用することにより
電力料金の増加を抑制することができる。なお、列車減
速中における超過分の説明は上昇と下降が入れ代わるだ
けのものであるため重複した説明を省略する。
Next, the operation of FIG. 6 will be described with reference to the time chart of FIG. In FIG. 7, the train speed Vel during acceleration gradually increases, and correspondingly, the current Is flowing from the overhead wire 2 side to the reactor 4 also gradually increases. Then, the level of the current Is is IsOV.
When an attempt is made to exceed ER, the excess current component output circuit 27 outputs an excess current component signal IsOVER to the current reference output circuit 25. As a result, the current accumulated in the electric double layer capacitor 10 is supplied to the inverter 6 side. Therefore, as shown in the upper chart of FIG. 7, the current Is supplied from the overhead line 2 to the vehicle does not rise above the level of IsOVER. That is, originally, the excess current indicated by the one-dot chain line was supposed to be supplied from the overhead line 2 side, but in the present embodiment, this excess current is supplied by the current accumulated in the electric double layer capacitor 10. It will be. Then, the electric power charge (basic charge) paid to the electric power company becomes cheaper as the maximum value of Is from the side of the overhead wire 2 becomes lower. Therefore, by adopting this embodiment, the increase of the electric power charge can be suppressed. You can It should be noted that the description of the excess amount during train deceleration is only interchanged between ascending and descending, and thus redundant description will be omitted.

【0058】このように、本実施形態によれば、架線2
側から流入流出する電流を検出し、その絶対値が一定値
以内になるようにDC/DCコンバータ9を制御するこ
とで、変電所側から供給を受ける電力の最大値を小さく
することができ、電力料金を節減することができる。ま
た、変電所側にとっても変電所の最大電力低減につなが
り、変電所容量低減に伴う設備費用の低コスト化を期待
できるというメリットがある。
As described above, according to this embodiment, the overhead line 2
The maximum value of the electric power supplied from the substation side can be reduced by detecting the inflow / outflow current from the side and controlling the DC / DC converter 9 so that the absolute value is within a fixed value. Electricity charges can be saved. In addition, the substation side has the merit that it can lead to the reduction of the maximum electric power of the substation and the reduction of the facility cost accompanying the reduction of the substation capacity can be expected.

【0059】図8は、本発明の第7の実施形態の構成図
である。本実施形態は、自車の力行走行時に必要な有効
電力分を求め、この有効電力分を全て電気2重層コンデ
ンサ10に蓄えられたエネルギーによりまかなおうとす
るものである。
FIG. 8 is a block diagram of the seventh embodiment of the present invention. In the present embodiment, the active power amount necessary for the power running of the vehicle is determined, and the active power component is all replenished by the energy stored in the electric double layer capacitor 10.

【0060】本実施形態のコンバータ制御装置11F
は、乗算回路28、除算回路29、反転回路18、減算
器19、電圧指令出力回路20、及びPWM出力回路1
5を含んで構成されている。
Converter control device 11F of the present embodiment
Is a multiplication circuit 28, a division circuit 29, an inverting circuit 18, a subtractor 19, a voltage command output circuit 20, and a PWM output circuit 1.
It is configured to include 5.

【0061】本実施形態の動作を説明すると、まず、乗
算回路28は速度センサ8から速度検出信号Velを入力
すると共に、図示を省略してあるインバータ制御装置か
らトルク指令Tcを入力する。そして、乗算回路28
は、両者を乗算することにより有効電力Powerを除算回
路29に出力する。除算回路29は、電気2重層コンデ
ンサ10の電圧検出信号V_EDLCも入力しており、Power
をV_EDLCで除算することにより、Ichの電流基準を出
力する。以降の動作は、これまでに説明した実施形態と
同様であるため重複した説明を省略する。
The operation of this embodiment will be described. First, the multiplication circuit 28 inputs the speed detection signal Vel from the speed sensor 8 and the torque command Tc from the inverter control device (not shown). Then, the multiplication circuit 28
Outputs the active power Power to the division circuit 29 by multiplying both. The division circuit 29 also inputs the voltage detection signal V_EDLC of the electric double layer capacitor 10,
Is divided by V_EDLC to output the Ich current reference. Subsequent operations are the same as those of the above-described embodiments, and thus redundant description will be omitted.

【0062】このように、本実施形態によれば、自車の
駆動モータ7の運転に必要な殆どの電力を電気2重層コ
ンデンサ10から供給することが可能となる。したがっ
て、架線側又は変電所側から見れば、列車への供給電力
が最小化されるので、変電所容量の低減化、及び架線で
の導通損失最小化を図ることができる。
As described above, according to this embodiment, it is possible to supply most of the electric power required for driving the drive motor 7 of the vehicle from the electric double layer capacitor 10. Therefore, when viewed from the overhead wire side or the substation side, the electric power supplied to the train is minimized, so that the substation capacity can be reduced and the conduction loss in the overhead wire can be minimized.

【0063】なお、本実施形態では、速度検出信号Vel
及びトルク指令Tcから有効電力を求める例につき説明
したが、有効電力を求める方法はこれに限定されるもの
ではなく、その他の方法により有効電力を求めるように
してもよい。例えば、平滑コンデンサ5の電圧Vdcと、
インバータ6に入力される電流(電流IsからDC/D
Cコンバータ9側に流れる分を差し引いた電流)とから
有効電力を求めることができる。
In this embodiment, the speed detection signal Vel
Although the example of obtaining the active power from the torque command Tc has been described, the method of obtaining the active power is not limited to this, and the active power may be obtained by another method. For example, the voltage Vdc of the smoothing capacitor 5
Current input to the inverter 6 (from current Is to DC / D
The active power can be obtained from (current obtained by subtracting the amount flowing to the C converter 9 side).

【0064】図9は、本発明の第8の実施形態の構成図
である。本実施形態は、線路条件情報(線路の勾配に関
する情報や、減速区間等に関する情報)を予め調べてお
き、これらの情報に基づいてEDLCのエネルギーの吸
収・放出を制御しようとするものである。
FIG. 9 is a block diagram of the eighth embodiment of the present invention. In this embodiment, line condition information (information about a line gradient, information about a deceleration section, etc.) is checked in advance, and energy absorption / release of EDLC is controlled based on these information.

【0065】本実施形態のコンバータ制御装置11G
は、線路条件情報回路30、減算器13、電圧指令出力
回路14、及びPWM出力回路15を含んで構成されて
いる。このコンバータ制御装置11Gは、図1における
コンバータ制御装置11Aの電圧基準出力回路12を線
路条件情報回路30に置き換えたものとほぼ同様の構成
である。
Converter control device 11G of the present embodiment
Includes a line condition information circuit 30, a subtractor 13, a voltage command output circuit 14, and a PWM output circuit 15. This converter control device 11G has substantially the same configuration as that of the converter control device 11A in FIG. 1 in which the voltage reference output circuit 12 is replaced with a line condition information circuit 30.

【0066】線路条件情報回路30は、線路の勾配や減
速区間等に関する情報を記憶しており、位置情報PDの
入力に基づき電圧基準信号V_EDLCrefを出力する。位置
情報PDは電気車の現在位置を示す情報であり、これは
線路上の所定地点に設けられているセンサを列車が通過
したときに与えられる情報である。
The line condition information circuit 30 stores information about the slope and deceleration section of the line, and outputs the voltage reference signal V_EDLCref based on the input of the position information PD. The position information PD is information indicating the current position of the electric vehicle, and is information given when the train passes a sensor provided at a predetermined point on the track.

【0067】このように、本実施形態では、線路条件情
報に基づきDC/DCコンバータ9の制御を行っている
ので、列車の運転環境に沿った電気2重層コンデンサ1
0の充放電に関する制御を行うことができる。
As described above, in this embodiment, since the DC / DC converter 9 is controlled based on the line condition information, the electric double-layer capacitor 1 according to the operating environment of the train is used.
It is possible to control the charge and discharge of 0.

【0068】また、線路条件情報回路30の代わりに、
自動運転パターン回路を用いるようにし、自動運転にお
ける今後の運転パターンに基づき得られる電圧基準信号
V_EDLCrefをこの自動運転パターン回路に出力させる構
成を採用することができる。これが本発明の第9の実施
形態となる。このような構成によれば、自動運転におい
ても、電気2重層コンデンサ10の充放電に関する制御
を的確に行うことが可能になる。
Further, instead of the line condition information circuit 30,
It is possible to employ a configuration in which an automatic operation pattern circuit is used and a voltage reference signal V_EDLCref obtained based on a future operation pattern in automatic operation is output to this automatic operation pattern circuit. This is the ninth embodiment of the present invention. According to such a configuration, it is possible to accurately control the charging / discharging of the electric double layer capacitor 10 even in the automatic operation.

【0069】図10は、本発明の第10の実施形態の構
成図である。本実施形態は、図1及び図2の各コンバー
タ制御装置11A,11Bを組み合わせて構成したもの
である。
FIG. 10 is a block diagram of the tenth embodiment of the present invention. The present embodiment is configured by combining the converter control devices 11A and 11B shown in FIGS. 1 and 2.

【0070】すなわち、図10において、コンバータ制
御装置11A,11Bの出力信号は切換回路31を介し
てDC/DCコンバータ9に出力されるようになってい
る。そして、切換回路31の接点の切り換えは、運転台
に設けられている主幹制御器(マスコン)からの操作信
号によって行われるようになっている。
That is, in FIG. 10, the output signals of the converter control devices 11A and 11B are output to the DC / DC converter 9 via the switching circuit 31. The switching of the contacts of the switching circuit 31 is performed by an operation signal from a master controller (mascon) provided in the driver's cab.

【0071】電気車の運転士は、力行運転時又は惰行運
転時には切換回路31の接点をa側に切り換えてコンバ
ータ制御装置11AによりDC/DCコンバータ9の制
御を行うようにし、また、回生運転時には切換回路31
の接点をb側に切り換えてコンバータ制御装置11Bに
よりDC/DCコンバータ9の制御を行うようにする。
これにより、それぞれのコンバータ制御装置の特性を活
かした効率的且つ実用的な制御を行うことができる。
The operator of the electric vehicle switches the contact of the switching circuit 31 to the a side during the power running operation or the coasting operation to control the DC / DC converter 9 by the converter control device 11A, and during the regenerative operation. Switching circuit 31
The contact of is switched to the b side so that the converter controller 11B controls the DC / DC converter 9.
As a result, efficient and practical control that makes use of the characteristics of each converter control device can be performed.

【0072】[0072]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電気2
重層コンデンサを回生エネルギーの蓄積手段として用
い、この電気2重層コンデンサの充放電をDC/DCコ
ンバータを介して適切に制御する構成としたので、回生
エネルギーの有効利用を充分に図ることが可能な電気車
制御装置を実現することが可能になる。
As described above, according to the present invention, the electric power
Since the multilayer capacitor is used as a means for accumulating regenerative energy and the charging / discharging of the electric double layer capacitor is appropriately controlled through the DC / DC converter, it is possible to sufficiently utilize the regenerative energy. It becomes possible to realize a vehicle control device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態の構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施形態の構成図。FIG. 2 is a configuration diagram of a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施形態の構成図。FIG. 3 is a configuration diagram of a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施形態の構成図。FIG. 4 is a configuration diagram of a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第5の実施形態の構成図。FIG. 5 is a configuration diagram of a fifth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第6の実施形態の構成図。FIG. 6 is a configuration diagram of a sixth embodiment of the present invention.

【図7】図6における超過電流分IsOVERについての説
明図。
FIG. 7 is an explanatory diagram of an excess current component IsOVER in FIG.

【図8】本発明の第7の実施形態の構成図。FIG. 8 is a configuration diagram of a seventh embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第8の実施形態の構成図。FIG. 9 is a configuration diagram of an eighth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第10の実施形態の構成図。FIG. 10 is a configuration diagram of a tenth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 直流電源 2 架線 3 パンタグラフ 4 リアクトル4 5 平滑コンデンサ 6 インバータ 7 駆動モータ 8 速度センサ 9 DC/DCコンバータ S1,S2 スイッチング素子 D1,D2 ダイオード L1 リアクトル 10 電気2重層コンデンサ 11A〜11G コンバータ制御装置 12 電圧基準出力回路 13 減算器 14 電圧指令出力回路 15 PWM出力回路 16 減算器 17 電流基準出力回路 18 反転回路 19 減算器 20 電圧指令出力回路 21 リミット回路 22 上限リミット回路 23 下限リミット回路 24 電流基準出力回路 25 電流基準出力回路 26 電流指令出力回路 27 超過電流分出力回路 28 乗算回路 29 除算回路 30 線路条件情報回路 31 切換回路 Is 架線と自車側との間に流れる電流 Vdc 平滑コンデンサの検出電圧 Vel 速度 Ich 電気2重層コンデンサの流入電流又は流出電流 Vch ダイオードD2の電圧 V_EDLC 電気2重層コンデンサの検出電圧 V_EDLCref 電気2重層コンデンサの電圧基準 VchRef 電圧Vchの電圧指令 VdcRef 平滑コンデンサの電圧基準 IchRef 電流Ichの電流基準 IsRef 電流Isの電流基準 IsOVER 超過電流分 PD 位置情報 1 DC power supply 2 overhead lines 3 pantograph 4 reactor 4 5 Smoothing capacitor 6 inverter 7 Drive motor 8 speed sensor 9 DC / DC converter S1, S2 switching element D1 and D2 diodes L1 reactor 10 Electric Double Layer Capacitor 11A-11G converter control device 12 Voltage reference output circuit 13 Subtractor 14 Voltage command output circuit 15 PWM output circuit 16 Subtractor 17 Current reference output circuit 18 Inversion circuit 19 Subtractor 20 Voltage command output circuit 21 Limit circuit 22 Upper limit circuit 23 Lower limit circuit 24 Current reference output circuit 25 Current reference output circuit 26 Current command output circuit 27 Overcurrent output circuit 28 Multiplier circuit 29 division circuit 30 Line condition information circuit 31 Switching circuit Is Current flowing between the overhead line and the vehicle Vdc Detection voltage of smoothing capacitor Vel speed Inflow current or outflow current of Ich electric double layer capacitor Voltage of Vch diode D2 V_EDLC Detection voltage of electric double layer capacitor V_EDLCref Electric double layer capacitor voltage reference VchRef voltage Vch voltage command VdcRef Smoothing capacitor voltage reference IchRef current Ich current reference IsRef Current reference for Is IsOVER excess current PD location information

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 門 田 行 生 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中事業所内 Fターム(参考) 5H115 PA11 PC01 PG01 PI03 PI13 PI29 PI30 PU08 PV03 PV09 PV23 QA01 QA05 QE08 QE10 QE11 QI04 QN03 QN08 QN09 QN26 QN27 RB22 SE03 SF01 TB01 TD01 TO12 TO13    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yukio Kadota             No. 1 Toshiba-cho, Fuchu-shi, Tokyo Toshiba Corporation             Fuchu Office F term (reference) 5H115 PA11 PC01 PG01 PI03 PI13                       PI29 PI30 PU08 PV03 PV09                       PV23 QA01 QA05 QE08 QE10                       QE11 QI04 QN03 QN08 QN09                       QN26 QN27 RB22 SE03 SF01                       TB01 TD01 TO12 TO13

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】架線からの直流電圧を平滑化する平滑コン
デンサと、 前記平滑コンデンサにより平滑化された直流電圧を入力
し、可変電圧可変周波数制御した交流電力を駆動モータ
に出力するインバータ、又は固定電圧固定周波数制御し
た交流電力を補助機器に出力するインバータと、 を備えた電気車制御装置において、 スイッチング素子を有するDC/DCコンバータを介し
て前記平滑コンデンサに対して並列接続され、回生時に
は前記インバータからの直流電流を蓄積し、力行時又は
惰行時にはこの蓄積された直流電流を前記架線側又は自
車の前記インバータ側に供給することが可能な電気2重
層コンデンサと、 前記電気2重層コンデンサの直流電流の蓄積又は供給が
所定の特性に従って行われるように、所定の信号の入力
に基づき前記DC/DCコンバータのスイッチング素子
に対して制御信号を出力するコンバータ制御装置と、 を備えたことを特徴とする電気車制御装置。
1. A smoothing capacitor for smoothing a DC voltage from an overhead wire, an inverter for inputting a DC voltage smoothed by the smoothing capacitor, and outputting AC power subjected to variable voltage variable frequency control to a drive motor, or fixed. In an electric vehicle controller including: an inverter that outputs a fixed voltage frequency-controlled AC power to an auxiliary device; and an inverter that is connected in parallel to the smoothing capacitor via a DC / DC converter having a switching element, and that the inverter is in regeneration. An electric double layer capacitor capable of accumulating direct current from the electric double layer capacitor and supplying the accumulated direct current to the overhead wire side or the inverter side of the own vehicle during power running or coasting; Based on the input of a predetermined signal, the current is stored or supplied according to a predetermined characteristic. An electric vehicle control device comprising: a converter control device that outputs a control signal to a switching element of a DC / DC converter.
【請求項2】前記コンバータ制御装置が入力する所定の
信号は、速度検出信号Vel、及び前記電気2重層コンデ
ンサの電圧検出信号V_EDLCであり、 速度検出に応じた電圧基準V_EDLCrefと、前記電圧検出
信号V_EDLCとの間の偏差に基づき前記スイッチング素
子に対する制御信号の出力を行う、 ことを特徴とする請求項1記載の電気車制御装置。
2. The predetermined signals input by the converter control device are a speed detection signal Vel and a voltage detection signal V_EDLC of the electric double layer capacitor, and a voltage reference V_EDLCref corresponding to speed detection and the voltage detection signal. The electric vehicle control device according to claim 1, wherein a control signal is output to the switching element based on a deviation from V_EDLC.
【請求項3】前記コンバータ制御装置が入力する所定の
信号は、前記平滑コンデンサに対して予め設定された電
圧基準信号VdcRef、及びその電圧検出信号Vdcであ
り、 前記電圧基準信号VdcRefと前記電圧検出信号Vdcとの
間の偏差に基づき前記スイッチング素子に対する制御信
号の出力を行う、 ことを特徴とする請求項1記載の電気車制御装置。
3. The predetermined signals input by the converter control device are a voltage reference signal VdcRef preset for the smoothing capacitor and its voltage detection signal Vdc, and the voltage reference signal VdcRef and the voltage detection signal VdcRef. The electric vehicle control device according to claim 1, wherein a control signal is output to the switching element based on a deviation from the signal Vdc.
【請求項4】前記コンバータ制御装置は、前記電気2重
層コンデンサの直流電流の蓄積時又は供給時に、電気2
重層コンデンサの電圧が上限値以上又は下限値以下にな
らないように制限するリミット回路を有するものであ
る、 ことを特徴とする請求項1記載の電気車制御装置。
4. The converter control device is configured to supply an electric power to the electric double layer capacitor when the direct current is accumulated or supplied to the electric double layer capacitor.
The electric vehicle control device according to claim 1, further comprising a limit circuit for limiting the voltage of the multilayer capacitor so that the voltage does not exceed an upper limit value or a lower limit value.
【請求項5】前記コンバータ制御装置が入力する所定の
信号は、前記架線と自車側との間に流れる電流の検出信
号Isであり、 前記検出信号Isに基づき前記スイッチング素子に対す
る制御信号の出力を行う、 ことを特徴とする請求項1記載の電気車制御装置。
5. The predetermined signal input by the converter control device is a detection signal Is of a current flowing between the overhead wire and the vehicle side, and an output of a control signal to the switching element based on the detection signal Is. The electric vehicle control device according to claim 1, wherein:
【請求項6】前記コンバータ制御装置が入力する所定の
信号は、前記平滑コンデンサの電圧検出信号Vdc、及び
前記架線と自車側との間に流れる電流の検出信号Isで
あり、 前記電圧検出信号Vdcに基づき得られる電流基準IsRef
と前記電流検出信号Isとの間の偏差に基づき前記スイ
ッチング素子に対する制御信号の出力を行う、 ことを特徴とする請求項1記載の電気車制御装置。
6. The predetermined signals input by the converter control device are a voltage detection signal Vdc of the smoothing capacitor and a detection signal Is of a current flowing between the overhead wire and the vehicle side, the voltage detection signal Current reference IsRef obtained based on Vdc
The electric vehicle control device according to claim 1, wherein a control signal is output to the switching element based on a deviation between the current detection signal Is and the current detection signal Is.
【請求項7】前記コンバータ制御装置が入力する所定の
信号は、前記架線と自車側との間に流れる電流の検出信
号Isであり、 前記検出信号Isが設定されたレベル以下となり、この
レベルを超える超過電流分IsOVERがなくなるように、
前記スイッチング素子に対する制御信号の出力を行うこ
とを特徴とする請求項1記載の電気車制御装置。
7. The predetermined signal input by the converter control device is a detection signal Is of a current flowing between the overhead wire and the vehicle side, and the detection signal Is becomes equal to or lower than a set level. So that there is no excess current IsOVER that exceeds
The electric vehicle control device according to claim 1, wherein a control signal is output to the switching element.
【請求項8】前記コンバータ制御装置が入力する所定の
信号は、自車の力行時に必要とする有効電力分を求める
ために必要な信号であり、 この有効電力分に相当する電力を前記電気2重層コンデ
ンサから前記インバータに供給できるように、前記スイ
ッチング素子に対する制御信号の出力を行う、 ことを特徴とする請求項1記載の電気車制御装置。
8. The predetermined signal input by the converter control device is a signal necessary for obtaining an active power amount required for the power running of the vehicle, and the electric power corresponding to this active power amount is supplied to the electric power 2 The electric vehicle controller according to claim 1, wherein a control signal is output to the switching element so that the multilayer capacitor can supply the inverter to the inverter.
【請求項9】前記有効電力分を求めるために必要な信号
は、速度検出信号Vel、前記インバータを制御する装置
からのトルク指令Tc、前記電気2重層コンデンサの電
圧検出信号V_EDLC、及び前記電気2重層コンデンサの
流入電流又は流出電流の検出信号Ichであり、 前記速度検出信号Vel及び前記トルク指令Tcの乗算に
より自車の駆動に必要な有効電力分を求め、この有効電
力分を前記電圧検出信号V_EDLCで除算することにより
電流基準IchRefを生成し、この電流基準IchRefと前記
検出信号Ichとの間の偏差に基づき前記スイッチング素
子に対する制御信号の出力を行う、 ことを特徴とする請求項8記載の電気車制御装置。
9. A signal required to obtain the active power component is a speed detection signal Vel, a torque command Tc from a device controlling the inverter, a voltage detection signal V_EDLC of the electric double layer capacitor, and the electric 2 It is a detection signal Ich of the inflow current or the outflow current of the multilayer capacitor, and obtains the active power component necessary for driving the own vehicle by multiplying the speed detection signal Vel and the torque command Tc, and this active power component is the voltage detection signal. 9. The current reference IchRef is generated by dividing by V_EDLC, and the control signal is output to the switching element based on the deviation between the current reference IchRef and the detection signal Ich. Electric vehicle control device.
【請求項10】前記コンバータ制御装置が入力する所定
の信号は、自車の位置情報PDに関する信号、及び前記
電気2重層コンデンサの電圧検出信号V_EDLCであり、 前記位置情報PDに基づき得られる電圧基準V_EDLCref
と前記電圧検出信号V_EDLCとの間の偏差に基づき前記
スイッチング素子に対する制御信号の出力を行う、 ことを特徴とする請求項1記載の電気車制御装置。
10. The predetermined signals input by the converter control device are a signal relating to the position information PD of the own vehicle and a voltage detection signal V_EDLC of the electric double layer capacitor, and a voltage reference obtained based on the position information PD. V_EDLCref
The electric vehicle control device according to claim 1, wherein a control signal is output to the switching element based on a deviation between the voltage detection signal V_EDLC and the voltage detection signal V_EDLC.
【請求項11】前記コンバータ制御装置が入力する所定
の信号は、自動運転における今後の運転パターン、及び
前記電気2重層コンデンサの電圧検出信号V_EDLCであ
り、 前記運転パターンに基づき得られる電圧基準V_EDLCref
と前記電圧検出信号V_EDLCとの間の偏差に基づき前記
スイッチング素子に対する制御信号の出力を行う、 ことを特徴とする請求項1記載の電気車制御装置。
11. The predetermined signal input by the converter control device is a future operation pattern in automatic operation and a voltage detection signal V_EDLC of the electric double layer capacitor, and a voltage reference V_EDLCref obtained based on the operation pattern.
The electric vehicle control device according to claim 1, wherein a control signal is output to the switching element based on a deviation between the voltage detection signal V_EDLC and the voltage detection signal V_EDLC.
【請求項12】前記コンバータ制御装置は、回生時に用
いる第1のコンバータ制御装置と、力行時又は惰行時に
用いる第2のコンバータ制御装置とから成り、 前記第1のコンバータ制御装置が入力する所定の信号
は、速度検出信号Vel、及び前記電気2重層コンデンサ
の電圧検出信号V_EDLCであり、 速度検出に応じた電圧基準V_EDLCrefと、前記電圧検出
信号V_EDLCとの間の偏差に基づき前記スイッチング素
子に対する制御信号の出力を行うようになっており、 また、前記第2のコンバータ制御装置が入力する所定の
信号は、前記平滑コンデンサに対して予め設定された電
圧基準信号VdcRef、及びその電圧検出信号Vdcであ
り、 前記電圧基準信号VdcRefと前記電圧検出信号Vdcとの
間の偏差に基づき前記スイッチング素子に対する制御信
号の出力を行うようになっている、 ことを特徴とする請求項1記載の電気車制御装置。
12. The converter control device comprises a first converter control device used during regeneration and a second converter control device used during power running or coasting, and a predetermined converter input by the first converter control device. The signals are a speed detection signal Vel and a voltage detection signal V_EDLC of the electric double layer capacitor, and a control signal for the switching element based on a deviation between a voltage reference V_EDLCref corresponding to speed detection and the voltage detection signal V_EDLC. And the predetermined signals input by the second converter control device are the voltage reference signal VdcRef preset to the smoothing capacitor and the voltage detection signal Vdc thereof. Output of a control signal to the switching element based on a deviation between the voltage reference signal VdcRef and the voltage detection signal Vdc And performs, electric vehicle control device according to claim 1, wherein a.
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