CN101138967A - 车辆驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于，在混合动力铁道车辆中，根据驾驶员的行驶的方式进行适当的蓄电电池的充放电控制，从而不对时刻表带来影响地进行行驶。为此，本发明提供一种车辆驱动系统，其基于与来自主控制机(10)的换档指令(21)所对应的车辆的行驶样式，以由运转模式定义数据库(14)预先定义的运转模式(23)进行车辆的运转。此时，根据位置测量部(11)测量的自车的位置，根据来自位置-基准充电量数据库(12)的位置-基准充电量样式(22)，决定蓄电装置(8)的目标充电量。之后，算出动力发生装置(内燃机)(2)的发动机输出指令(24)以及蓄电装置(8)的充放电指令(25)，以达到蓄电装置(8)的目标充电量。

Description

车辆驱动系统

技术领域

本发明涉及一种由搭载有蓄电装置和内燃机发电机等的发电装置的车辆构成的车辆驱动系统。

背景技术

铁道车辆运行时受到运行上的制约的时刻表，通过假设基于预定的行驶运行曲线(run curve)行驶的情况来作成。该行驶运行曲线，由与驱动指令对应的力行、惰行、定速、制动的行驶模式的组合来决定，在该铁道车辆沿路线运行时使用。该运行曲线为在路线上行驶时的标准的运行曲线，只要遵守该运行曲线，该铁道车辆在路线上运行时就不会发生时刻表上的延迟。

特别是，如果动力源有一个(例如，只有气动车的内燃机或电车的架线)，由于根据该行驶的铁道车辆的性能导出行驶运行曲线，因此如果没有发生车辆故障或信号异常等的状况，则该铁道车辆沿线路运行时能可靠地遵守时刻表。但是，在动力源为两个以上的情况下，在其中的一个以上由于特定的情况而不能产生动力时，就无法可靠地遵守时刻表。

作为该动力源为两个以上的铁路车辆的一例，有由发电装置和二次电池、电容器等的蓄电装置构成的混合动力铁道车辆，其中发电装置由燃料电池或内燃机等的动力装置和采用其动力进行发电的发电机的组合而构成。在该混合动力铁道车辆的情况下，由于二次电池、电容器等的蓄电装置，根据其性质只能放电到规定的容量，因此如特快运行那样连续进行力行的情况下，蓄电装置的放电不能维持到该力行的最后。由此，在蓄电装置的放电不能维持的情况下，力行降低，在该铁道车辆沿线路运行时无法遵守标准的运行曲线，会对时刻表产生妨碍。

作为用于解决上述问题的方法，提出了一种基于仅由不采用二次电池的蓄电电力时的发电装置所产生的张力曲线的基准运行曲线，通过将二次电池的蓄电电力分配到各速度区域来作成运行曲线，基于该运行曲线使铁道车辆运转的方法(参照专利文献1)。该专利文献1中所述的运转方法，为在某力行开始时刻T的时间点，对二次电池进行蓄电以使取得力行所必需的电力，进而在由于二次电池的蓄电量的制约而不能维持按照运行曲线的行驶的情况下，动态地变更运行曲线。

专利文献1：特开2005-198416号公报

但是，在上述的专利文献1中所述的技术中，需要运行曲线作成装置或与此相当的装置。此外，铁道车辆的运行的方式，根据驾驶员的个性而多少有一些偏差，从而不能一概决定，因此在延迟等的状况产生的情况下有大幅变动的可能性。对应于此，在上述专利文献1中所述的技术中，提出了在由于二次电池的蓄电量的制约而不能维持按运行曲线的行驶的情况下，动态地作成并修正运行曲线的方法，但此时由于不能按最初规定的运行曲线行驶，因此会发生不能保证按时刻表的行驶的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种在由燃料电池或内燃机等的动力装置和采用其动力进行发电的发电机的组合而构成的发电装置、以及二次电池、电容器等的蓄电装置构成的混合动力铁道车辆中，通过根据驾驶员的行驶方式进行适当的蓄电装置的充放电控制，从而以不影响时刻表的方式行驶。

为了达成上述目的，本发明的车辆驱动系统，包括：发电装置；变换发电装置的电力的第一电力变换器；蓄积通过第一电力变换器变换的电力的蓄电装置；将第一电力变换器的输出电力及/或蓄电装置的电力、与驱动车辆的电动机的电力相互变换的第二电力变换器；对发电装置以及第一及第二电力变换器进行控制的列车控制装置；向列车控制装置输出驱动指令的主控制机；以及测量自车的位置的位置测量部，并且保存有自车的位置所对应的蓄电装置的基准充电量样式，基于基准充电量样式驱动车辆，其中，列车控制装置，基于驱动指令所对应的车辆的行驶样式，按照预先定义的运转模式，根据与位置测量部所测量的自车的位置对应的蓄电装置的基准充电量样式，决定蓄电装置的目标充电量，按照成为蓄电装置的目标充电量的方式，产生对发电装置的输出指令以及对蓄电装置的充放电指令。

上述列车控制装置，基于来自主控制机的指令判断自车的行驶状态，在惰行、定速运转或停车中的情况下，控制为将自车的蓄电装置的充电量保持为与自车的位置对应的目标充电量附近。即在自车的蓄电装置的充电量比与位置对应的目标充电量高时，优选使蓄电装置进行放电的运行，反过来，在自车的蓄电装置的充电量比与位置所对应的目标充电量低时，优选尽可能不使用蓄电装置、或者对蓄电装置进行充电的运行。

通过本发明，由于没有运行曲线作成装置，并且能够根据行驶的状况进行适当的二次电池的充放电控制，因此能够在不对时刻表造成影响的前提下进行行驶。

附图说明

图1为本发明的一实施方式的铁道车辆控制装置的概略结构图。

图2为列车控制装置的处理流程图。

图3为表示位置一基准充电量样式的作成方法的图。

图4为表示基于基准运行曲线的位置一基准充电量样式的作成方法的图。

图5为表示行驶时的具体的控制例的图。

图6为另一的列车控制装置的处理流程图。

图7为表示另一行驶时的具体的控制例的图。

图8为另一铁道车辆控制装置的结构图。

图中：1-铁道车辆；2-动力发生装置(内燃机)；3-发电机；4-整流器；5-逆变器(电力变换装置)；6-主电动机；7-升降压斩波器；8-蓄电装置(电池)；9-列车控制装置；10-主控制机；11-位置测量部；12-位置-基准充电量数据库；13-齿轮；14-运转模式定义数据库；21-换档指令；22-位置-基准充电量样式；23-运转模式；24-发动机输出指令；25-充放电指令；26-剩余充电量；27-位置。

具体实施方式

以下，参照附图1～8，对本发明的一实施方式进行说明。

图1为本实施方式例的铁道车辆控制装置的概略结构图。

在图1中，首先，从用粗线表示的动力系统起进行说明。作为铁道车辆的车辆1，通过由主电动机6经齿轮13驱动车轮来行驶。作为主电动机6，一般为三相交流电动机(感应电动机或同步电动机)。为了对该三相交流电动机的主电动机6供给三相交流电，搭载有逆变器5。对该逆变器5，从发电机3经整流器(converter)4供给直流电，并且从蓄电装置8经斩波器(chopper)7供给直流电。

发电机3，与输出被基于来自列车控制装置9的发动机输出指令24控制的内燃机等的动力发生装置2(以下简称为发动机)组合，构成发电装置，输出三相交流电。从该发电机3输出的三相交流电，通过整流器4变换为直流电，并提供给上述逆变器5。

另一方面，蓄电装置8由如镍氢电池、锂离子电池、铅电池等那样可充放电的电池等构成。斩波器7，为具有从该蓄电装置8向逆变器5的直流侧放电，或者从逆变器5的直流侧向蓄电装置8充电的双向控制功能的升/降压斩波器。另外，也可取代内燃机等的动力发生装置2，由燃料电池和斩波器7的组合来构成。

接下来，对由细线表示的控制系统进行说明。列车控制装置9，从测量列车位置的位置测量部11取得自车的位置27，从位置-基准充电量数据库12取得位置-基准充电量样式(pattern)22，从蓄电装置8取得剩余充电量26，从运转模式定义数据库14取得运转模式23。此外，列车控制装置9，与此同时向动力发生装置2输出发动机输出指令24，向斩波器7输出充放电指令25。详细内容后述。

在此，位置测量部11，由GPS装置或设置在列车的齿轮13和车轮等的旋转轴的速度发电机或者其两者的组合而构成。

接下来，采用图3，对保存在位置-基准充电量数据库12的位置-基准充电量样式的制作方法进行说明。

图3为表示位置-基准充电量图案的制作方法的图，图3A为位置-速度的行驶样式，图3B为位置-基准充电量样式，位置-基准充电量样式的上方虚线，表示蓄电装置8的使用范围的最大值31，下方虚线表示蓄电装置8的使用范围的最小值32。

图3A的位置-速度的行驶样式，为在区间a进行力行，在区间b进行定速运转，在区间c进行惰行运转，在区间d进行制动而停车的样式。首先，列车控制装置9在进行力行运转的区间a中通过式1求出位置X中的充电量，作成区间a的力行中的某位置中的基准充电量的曲线。

[式1]

基准充电量＝使用范围的最大值-∫(Tr(X)·V(X)-E)…(式1)

在此，Tr(X)为位置X中的主电动机6的张力(N)，V(X)为位置X中的车辆1的速度(m/S)，E为动力发生装置2(内燃机)的最大输出。

接下来，列车控制装置9，通过式2求出在区间d的制动区间中再生中的某位置Y中的充电量，作成由区间d的制动所引起的再生中的某位置中的基准充电量的曲线。

[式2]

基准充电量＝使用范围的最大值-∫Br(Y)·V(Y)…(式2)

在此，Br(Y)为位置Y中的主电动机6的电制力(N)，V(Y)为位置Y中的车辆1的速度(m/s)。

最后，列车控制装置9在进行定速以及惰行行驶的区间b、c，通过以直线连接区间a的力行的终端充电量、和区间d的制动所产生的再生的始端充电量，从而作成图3B的位置-基准充电量样式。

在此，位置-基准充电量数据库12中存储的位置-基准充电样式22具有的特性是，根据位置决定力行、再生、惰行、定速运转，力行运转中进行蓄电装置8的放电，因此蓄电装置8的充电量下降，反过来再生运转中进行蓄电装置8的充电，因此蓄电装置8的充电量上升的特性。利用该特性，作成位置-基准充电量样式22。

图4为表示基于基准运行曲线的位置-基准充电量样式的作成方法的图，图4A为位置-速度的行驶样式，图4B为位置-基准充电量样式。

与上述图3相同，能够作成图4A的位置-速度的行驶样式对应的图4B的位置-基准充电量样式。

即首先，列车控制装置9针对区间a的力行、区间c的力行、区间e的制动所产生再生，计算出位置-基准充电量。接下来，位于区间a的力行和区间c的力行之间的区间b的定速部分的位置-基准充电量，通过采用直线连接区间a的力行的终端充电量、和区间c的力行的始端充电量而作成。此外，位于区间c的力行和区间e的制动所产生的再生之间的区间d的惰行部分的位置-基准充电量，通过采用直线连接区间c的力行的终端充电量、和区间e的制动所产生的再生的始端充电量而作成。

由此，列车的位置和蓄电装置的充电量样式的定速b的部分，通过采用直线连接力行a的终端的充电量和力行c的始端的充电量而作成，惰行d的部分，通过采用直线连接力行c的终端的充电量和制动e的始端的充电量，能简单地作成。该列车的行驶位置和基准充电量的样式22，被存储在位置-基准充电量数据库12中，但该样式22，优选根据在车站间行驶的时间准备多个。

接下来，对运转模式定义数据库14进行说明。运转模式定义数据库14，为定义连接多个车辆1得到的列车在某位置行驶时的运行模式23的数据库，由以下三个模式构成。

第一模式为，根据图4A所示的位置-速度的行驶样式，在列车行驶中预见到力行的情况下，通过进行尽可能从蓄电装置8向主电动机6实施供电的辅助(assist)，从而确保列车的加速性能的模式(以下，称作“辅助优先模式”)。

第二模式为，根据图4A所示的列车的位置-速度的行驶样式，在列车的行驶中预见到从主电动机6向蓄电装置8的电力的再生的情况下，控制为在再生时向蓄电装置8尽可能充电由主电动机6产生的能量的模式(以下称作“再生优先模式”)。

第三模式，为与第一、第二的任一个都不相应的模式(以下称作“通常模式”)。

以下，对各个运转模式23进行说明。

在第一辅助优先模式中，认为根据蓄电装置8的蓄电容量，在力行的中途蓄电装置8的充电量会处于使用范围最小值42以下。因此，按照不从蓄电装置8向主电动机6停止供电的辅助的方式，列车控制装置9，将比与位置对应的目标充电量高5％的值设定为目标充电量。之后，通过对斩波器7供给充放电指令25，进行对蓄电装置8的充电量的控制。

在第二再生优先模式中，由于控制为将在再生时由主电动机6产生的能量尽可能充电到蓄电装置8，因此列车控制装置9，将比与位置对应的目标充电量低5％的值设定为目标充电量。之后，同样通过对斩波器7供给充放电指令25，从而进行对蓄电装置8的充电量的控制。

此外，在第三通常模式中，按照能与任何一个模式对应的方式，列车控制装置9，按照保持为与列车的位置对应的充电装置8的充电量的方式，对斩波器7供给充放电指令25。

由此，列车控制装置9，决定运转模式23，按照该运转模式22设定目标充电量。例如，在如图4A所示的位置-速度的行驶样式中的力行时，需要通过进行尽可能从蓄电装置8向主电动机6实施电力供给的辅助，来确保列车加速性能。因此，列车控制装置9，将运转模式23设为辅助优先模式。

该辅助优先模式中，如上所述，存在无法从蓄电装置8向主电动机6实施供给电力的辅助的顾虑。为了消除该顾虑，优选在惰行、定速运转中促进蓄电装置8的充电，将自车的蓄电装置8的充电量保持得更高。因此，列车控制装置9，按照比与位置对应的目标充电量高5％左右设定目标充电量。

此外，从如图4A所示的列车的位置-速度的行驶样式来看，在已知经过规定时间后必然进入制动时，并实施刹车的情况下，列车控制装置9，将运转模式23设为再生优先模式。之后，控制为在再生时将主电动机6中所产生的能量尽可能充电到蓄电装置8。因此，列车控制装置9，按照比与列车的位置对应的目标充电量低5％左右设定目标充电量。

进而，以从位置测量部11获得的位置27(参照图1)为基础，列车控制装置9，将刹车开始预测点的跟前(图4A(e)前)设为再生优先模式，在从低位的限制速度转移为高位的限制速度之前(图4A(c)前)设为辅助优先模式。在除此之外的位置，按照使其为通常行驶模式的方式组合各模式来进行设定。

列车控制装置9选择这些运转模式23的方法，有以下所示的方法。

第一方法，为列车控制装置9预定好与列车的行驶位置对应的运转模式23的方法。

第二方法，为预先存储好列车以限制速度行驶时的车辆1的位置以及车辆1的停车位置，通过与由位置测量部11算出的位置27进行比较，来决定运转模式23的方法。

在第二方法的情况下，列车控制装置9，在从当前的列车的行驶位置到αkm以内往高位的限制速度(限制速度变大的方向)变化时，设运转模式23为辅助优先模式，在从当前位置到αkm以内有停车位置时，设运转模式23为再生优先模式，在不符合上述任意一种情况时，设运转模式23为通常运转模式。

另外，优选α为车站间距离的1/10左右。例如车站间距离为10km时，α为1km。

另外，虽然在通常行驶时，进行由列车控制装置9实施的自车的蓄电装置8的当前充电量、和与列车的行驶位置对应的目标充电量的比较，但此时希望在当前充电量中设有迟滞量(hysteresis)。在此所谓迟滞量，是指使车辆1搭载的蓄电装置8的充电容量相对最大容量的比例中具有幅度地来进行设定。例如，使得将充电容量按照最大容量的±1％、±10％或者+1％～-10％之类的比例进行设定。

但是，如果减小迟滞量的幅度，则由于频繁地切换由列车控制装置9作出的对动力发生装置(内燃机)2的发送机输出指令24、和给斩波器7所对应的蓄电装置8的充放电指令25而实施的控制，因此因为跟随机器的输出，会对乘坐的感觉带来影响。

反过来，如果增大迟滞量的幅度，则虽然上述控制不会频繁地切换，但例如在惰行后转移到制动的情况下，会发生惰行时对蓄电装置8过充电的现象，可能导致蓄电装置8中能再生的电量减少。鉴于此，优选迟滞量相对于与列车的行驶位置对应的目标充电量为±5％左右的充电量。

接下来，采用图2、图4、图5，对由列车控制装置9作出的对动力发生装置(内燃机)2的发动机输出指令24、和给斩波器7所对应的给蓄电装置8的充放电指令25的运算方法进行说明。

图2表示列车控制装置9的处理流程图。图5表示在将图4B的位置-基准充电量样式保存于位置-基准充电量数据库12的情况下，进行行驶时采用图2的处理流程时的控制例。

图5A为位置-基准充电量样式，图5B为位置-目标充电量样式，图5C为位置-速度行驶样式，图5D为位置-当前充电量。另外，列车控制装置9，采用上述方法预先决定运转模式23。运转模式23记述在图5A所示的位置-基准充电量样式中。

在图5C中区间a1的行驶为力行。此时，在图2中，列车控制装置9判断换档(notch)指令(驱动指令)21是否为惰行运转、定速运转或停车中(步骤S501)。在该判断步骤S501中，在判断换档指令21不为惰行运转、定速运转或停车中的情况下，如果列车控制装置9处于力行中，则输出发动机输出指令，如果为再生中，则设发动机输出指令为0(步骤S514)。由于区间a1处于力行中，不是再生中，因此列车控制装置9，发出对动力发生装置(内燃机)2的发动机输出指令24。

接下来，图5C中转移到区间b1后，行驶变为惰行。因此，在图2的判断步骤S501中，列车控制装置9，判断为换档指令21为惰行后，取得运转模式23(步骤S502)。另外在此，运转模式23如图5A所示那样，成为辅助优先模式53。

进而，列车控制装置9，求得距当前车辆位置最近的基准充电量曲线的惰行终点、定速终点或停止点，设此时的基准充电量为目标充电量(步骤S503)。在此，设图5A所示的位置-基准充电量样式中的最近的惰行终点上的基准充电量V_a(＝使用范围最大值51)为目标充电量。

接下来，列车控制装置9，判断在步骤S502获得的运转模式23是否为辅助优先模式53(步骤S504)。在判断步骤S504中，判断为运转模式23为辅助优先模式53时，列车控制装置9，将目标充电量重新设定为比由步骤S503求得的目标充电量高5％(运转模式考虑量57)(步骤S505)。此时，由于图5B所示的目标充电量没有超过使用范围最大值55，因此设定为使用范围最大值55。

接下来，列车控制装置9，判断图5D所示的当前充电量是否比使用范围最大值58大(步骤S516)。在判断步骤S516，判断为当前充电量不比使用范围最大值58大时，列车控制装置9判断图5D所示的当前充电量是否比使用范围最小值59小(步骤S517)。在判断步骤S517，可知当前充电量不比使用范围最小值59小。

接下来，在判断步骤S517，判断为当前充电量不比使用范围最小值59小时，列车控制装置9判断该目标充电量和当前充电量的差的绝对值是否比图5D所示的迟滞量60的范围小(迟滞量60的范围内)(步骤S508)。

在判断步骤S508，判断为目标充电量和当前充电量之差的绝对值不比迟滞量的范围小(迟滞量60的范围外)，则列车控制装置9将图5B所示的目标充电量和图5D所示的当前充电量进行比较，判断目标充电量是否比当前充电量小(步骤S509)。在判断步骤S509，判断为目标充电量比当前充电量高时，进入到步骤S510。另外，在判断步骤S517中，判断为当前充电量比使用范围最小值59小时，也进入步骤S510。

在步骤S510中，列车控制装置9产生对动力发生装置(内燃机)2的发动机输出指令24，并进入步骤S511。在该步骤S511中，列车控制装置9，产生给作为能量蓄积装置的斩波器7所对应的蓄电装置8的充放电指令25(在此为充电指令)。由此，缓缓地对蓄电装置8进行充电，图5D所示的当前充电量增多。图5D所示的当前充电量进入迟滞量60的范围内后，在图5C转移到区间b2。

在步骤S515中，列车控制装置9维持上一次的指令。因此，列车控制装置9，与步骤S510同样，产生对动力发生装置(内燃机)2的发动机输出指令24，并且与步骤S511同样，产生给作为能量蓄积装置的斩波器7所对应的蓄电装置8的充放电指令25(在此为充电指令)。由此，进一步对蓄电装置8进行充电，图5D所示的当前充电量增加，超过使用范围最大值58时，状态转移到区间b3。

在图5C的区间b3中，与区间b1相同，进入步骤S501、步骤S502、步骤S503、步骤S504、步骤S505、步骤S516、步骤S517、步骤S508、步骤S509。在步骤S509中，将目标充电量和当前充电量进行比较，在此，由于判断为目标充电量比当前充电量低，因此进入步骤S512。

另外，在判断步骤S516中，在判断为当前充电量比使用范围最大值58大时，也进入步骤S512。在步骤S512中，将列车控制装置9设对动力发生装置(内燃机)2产生的发动机输出指令24设为0，进入步骤S513，之后，在步骤S513中，列车控制装置9对斩波器7产生往蓄电装置8的充放电指令25(在此为放电指令)。由此缓缓地由蓄电装置8进行放电。

之后，换档指令21被再次供给到列车控制装置9后，状态转移到力行。

图5C的区间a2进行与区间a1相同的处理。由此，图5D所示的当前充电量减少。

接下来，在图5C的区间b4中，换档指令21变为截止(off)后，与区间b1同样，进入步骤S501、步骤S502、步骤S503、步骤S504、步骤S505、步骤S516、步骤S517、步骤S508、步骤S509、步骤S510、步骤S511，缓缓地对蓄电装置8进行充电，如图5D所示，当前充电量增加。图5D所示的当前充电量进入迟滞量60的范围后，转移到区间b5。

在图5C的区间b5中，与区间b2同样，进入步骤S501、步骤S502、步骤S503、步骤S504、步骤S505、步骤S516、步骤S517、步骤S508、步骤S515。由此进一步对蓄电装置8进行充电，图5D所示的当前充电量增加，超过使用范围最大值58后，状态转移到区间b6。

在图5C的区间b6中，与区间b3相同，进入步骤S501、步骤S502、步骤S503、步骤S504、步骤S505、步骤S516、步骤S517、步骤S508、步骤S509、步骤S512、步骤S513。之后，缓缓地从蓄电装置8放电，因此图5D所示的当前充电量减少，迅速低于迟滞值60的范围，状态转移到区间b7。

在图5C的惰行b7中，与区间b2以及b5相同，进入步骤S501、步骤S502、步骤S503、步骤S504、步骤S505、步骤S516、步骤S517、步骤S508、步骤S515。由此，进一步对蓄电装置8进行充电，图5D所示的当前充电量增加。

接下来，通过在此期间由步骤S503获得的运转模式23发生变化，状态转移到区间b8。另外在此，运转模式23如图5A所示从辅助优先模式53变为再生优先模式54。

在图5C的区间b8中，在图2的步骤S501，列车控制装置9判断为惰行运转，进入步骤S502。接下来，在步骤S502中，列车控制装置9取得运转模式23，进入步骤S503。另外在此，运转模式23为再生优先模式54。

在步骤S503中，列车控制装置9，求出距当前的车辆位置最近的基准充电量样式的惰行终点、定速终点或停止点，将此时的基准充电量设为目标充电量，因此将图5A所示的位置-基准充电量样式中的最近的惰行终点上的基准充电量V_b(＞使用范围最小值52)设为目标充电量。

接下来，进入步骤S504。在步骤S504中，列车控制装置9判断由步骤S502获得的运转模式23是否为辅助优先模式53。在此，由于判断运转模式23为再生优先模式54，因此进入步骤S506。之后，列车控制装置9判断由步骤S502获得的运转模式23是否为再生优先模式(步骤S506)。在判断步骤S506中，判断为运转模式23为再生优先模式54时，列车控制装置9将目标充电量重新设定得比由步骤S503求得的目标充电量低5％(运转模式考虑量57)(步骤S507)。

之后，在步骤S516中判断为当前充电量比使用范围最大值小，并且由步骤S517判断为当前充电量比使用范围最小值大后，进入步骤S508。在步骤S508中，判断为该目标充电量和当前充电量之差的绝对值为迟滞量60的范围外，并进入步骤S509。在步骤S509中，将图5B所示的目标充电量和图5D所示的当前充电量进行比较，由于判断为目标充电量比当前充电量低，因此进入步骤S512。在步骤S512，列车控制装置9，将对动力发生装置(内燃机)2的发动机输出指令24设为0，并进入步骤S513。

进而在步骤S513中，列车控制装置9，产生给斩波器7所对应的蓄电装置8的充放电指令25(在此为放电指令)。由此，缓缓地从蓄电装置8进行放电，因此图5D所示的当前充电量减少，进入迟滞量61的范围内后，状态转移到区间b9。

在图5C所示的区间b9中，与区间b8相同，进入步骤S501、步骤S502、步骤S503、步骤S504、步骤S505、步骤S516、步骤S517、步骤S508。在步骤S508中，由于判断为该图5B所示的目标充电量和图5D所示的当前充电量之差的绝对值处于迟滞值61的范围内，因此进入步骤S515。在步骤S515，维持上一次的指令。

因此，与步骤S512相同，列车控制装置9，将对动力发生装置(内燃机)2的发动机输出指令24设为0，与步骤S513相同，列车控制装置9发生向给斩波器7所对应的蓄电装置8的充放电指令25(在此为放电指令)。由此，进一步对蓄电装置8进行放电，图5D所示的当前充电量减少。之后，对列车控制装置9供给表示刹车的换档指令21后，状态转移到制动。

图5C所示的区间c1为制动。此时，在图2的步骤S501中，由于判断为不是惰行运转、定速运转或停车中，因此转移到步骤S514。在步骤S514中，由于如果为力行，则输出发动机输出指令24，如果为再生中，则将发动机输出指令24设为0，因此由于这里为再生中，因此列车控制装置9将用于力行中的对动力发生装置(内燃机)2的发动机输出指令设为0。

通过以上的处理，能够基于由最初的步骤S503决定的位置-目标充电量控制给蓄电装置8的充放电指令25。由此，配合驾驶员的行驶，能适当地进行由对发电装置即动力发生装置(内燃机)2的发动机输出指令24所实施的输出控制、以及由对蓄电装置8的充放电指令25所实施的充放电控制，能够进行不会妨碍时刻表的运转。

另外，即使是将图2的步骤S503中的将目标充电量设定为惰行终点的基准充电量V_a、V_b的处理，变更为图6所示的步骤S603所示的将基准充电量设定为为目标充电量的处理的情况，也能同样控制给蓄电装置8的充放电指令25。采用图4、图6、图7，对该例进行说明。

图6表示另一列车控制装置9的处理流程图。在图6中，与图2相同的处理付与相同的符号。

图7表示的是，在将图4B的位置-基准充电量样式保存在位置-基准充电量数据库12中的情况下，进行行驶时采用图6的处理流程时的控制例。

图7A为位置-基准充电量样式，图7B为位置-目标充电量样式，图7C为位置-速度行驶样式，图7D为位置-当前充电量。

在图7C中，区间a1为力行。此时，在图6中，列车控制装置9判断换档指令21是否为惰行运转、定速运转或停车中(步骤S501)。在该判断步骤S501，由于判断为换档指令21不为惰行运转、定速运转或停车中，因此列车控制装置9，若为力行中则输出发动机输出指令，若为再生中则将发动机输出指令设为0。在此，由于为力行，因此列车控制装置9，产生对动力发生装置(内燃机)2的发动机输出指令24(步骤S514)。

接下来，图7C中转移到区间b1后，行驶变为惰行。因此，在图2中，列车控制装置9，判断为换档指令21是惰行后，进入步骤S502，取得运转模式23(步骤S502)。另外，在此运转模式23如图7A所示那样，成为辅助优先模式73。

进而，列车控制装置9，求得相当于当前的车辆位置的基准充电量曲线的地点，设此时的基准充电量为目标充电量(步骤S603)。在此，设图7A所示的位置-基准充电量样式中的基准充电量的曲线本身，为图7B所示的目标充电量。

接下来，列车控制装置9，判断在步骤S502获得的运转模式23是否为辅助优先模式73(步骤S504)。在判断步骤S504，判断为运转模式23为辅助优先模式73时，列车控制装置9，将目标充电量重新设定得比由步骤S503求得的目标充电量高5％(运转模式考虑量77)(步骤S505)。

接下来，列车控制装置9，判断图7B所示的目标充电量是否比使用范围最大值75大(步骤S616)。在判断步骤S616，判断为目标充电量不比使用范围最大值75大时，直接进入步骤S508。在判断步骤S616中，判断目标充电量比使用范围最大值75大时，将目标充电量设为使用范围最大值75(步骤S618)。此时，由于图7B所示的目标充电量没有超过使用范围最大值75，因此超过使用范围最大值75的部分被设定为使用范围最大值75。

接下来，列车控制装置9，判断该目标充电量和当前充电量的差的绝对值是否比图7D所示的迟滞量80的范围小(迟滞量80的范围内)(步骤S508)。在判断步骤S508，若判断为目标充电量和当前充电量之差的绝对值不比迟滞量的范围小(迟滞量80的范围外)，则列车控制装置9将图7B所示的目标充电量和图7D所示的当前充电量进行比较，判断目标充电量是否比当前充电量小(步骤S509)。在判断步骤S509，由于目标充电量比当前充电量高，因而进入到步骤S510。

在步骤S510，列车控制装置9产生对动力发生装置(内燃机)2的发动机输出指令24，并进入步骤S511。进而在步骤S511中，列车控制装置9，产生给斩波器7所对应的蓄电装置8的充放电指令25(在此为充电指令)。由此，缓缓地对蓄电装置8进行充电，图7D所示的当前充电量增多。图7D所示的当前充电量进入迟滞量80的范围后，在图7C转移到区间b2。

在图7C的区间b2中，与区间b1相同，进入步骤S501、步骤S502、步骤S603、步骤S504、步骤S505、步骤S616、步骤S618、步骤S508。在步骤S508中，由于判断为该图7B所示的目标充电量和图7D所示的当前充电量的差的绝对值处于迟滞量80的范围内，因此进入步骤S515。

在步骤S515，列车控制装置9维持上一次的指令。因此，列车控制装置9，与步骤S510同样，产生对动力发生装置(内燃机)2的发动机输出指令24，并且与步骤S511同样，产生给斩波器7所对应的蓄电装置8的充放电指令25(在此为充电指令)。由此，进一步对蓄电装置8进行充电，图7D所示的当前充电量增加，在偏离迟滞量80的范围后，状态转移到区间b3。

在图7C的区间b3中，与区间b1相同，进入步骤S501、步骤S502、步骤S603、步骤S504、步骤S505、步骤S616、步骤S618、步骤S508、步骤S509。该区间b3的情况下，在步骤S509中，将图7B所示的目标充电量和图7D所示的当前充电量进行比较，由于判断为目标充电量比当前充电量低，因此进入步骤S512。

在步骤S512，列车控制装置9，将对动力发生装置(内燃机)2的发动机输出指令24设为0，进入步骤S513，之后，在步骤S513中，列车控制装置9，产生给能量蓄积装置即斩波器7所对应的蓄电装置8的充放电指令25(在此为放电指令)。由此缓缓地由蓄电装置8进行放电，在图7D所示的当前充电量进入迟滞量80的范围后，转移到区间b4。

接下来，在图7C的区间b4中，与区间b2相同，进入步骤S501、步骤S502、步骤S603、步骤S504、步骤S505、步骤S616、步骤S618、步骤S508、步骤S515。在步骤S515中，列车控制装置9维持上一次的指令。

因此，列车控制装置9，与步骤S510相同，将对动力发生装置(内燃机)2的发动机输出指令24设为0，并且与步骤S513同样，列车控制装置9产生给能量蓄积装置即斩波器7所对应的蓄电装置8的充放电指令25(在此为放电指令)。由此，缓缓地由蓄电装置8进行放电。

之后，换档指令21再将被提供给列车控制装置9，状态转移到力行。

图7C的区间a2进行与区间a1相同的处理。由此，图7D所示的当前充电量减少。

接下来，在图7C的区间b5中，换档指令21变为截止后，与区间b1相同，进入步骤S501、步骤S502、步骤S603、步骤S504、步骤S505、步骤S616、步骤S618、步骤S508、步骤S509、步骤S510、步骤S511。之后，缓缓地对蓄电装置8进行充电。图7D所示的当前充电量增加。图7D所示的当前充电量进入迟滞量80的范围后，转移到区间b6。

在图7C的区间b6中，与区间b2相同，进入步骤S501、步骤S502、步骤S603、步骤S504、步骤S505、步骤S508、步骤S515。由此进一步对蓄电装置8进行充电，图7D所示的当前充电量增加，超过使用范围最大值78后，状态转移到区间b7。

在图7C的区间b7中，与区间b3相同，进入步骤S501、步骤S502、步骤S603、步骤S504、步骤S505、步骤S616、步骤S618、步骤S508、步骤S509、步骤S512、步骤S513。之后，缓缓地从蓄电装置8进行放电，从而图7D所示的当前充电量减少。

接下来，通过在此期间由步骤S502获得的运转模式23从辅助优先模式73变为再生优先模式74，从而状态转移到区间b8。

在图7C的区间b8中，在图2的步骤S501中，列车控制装置9判断为惰行运转，进入步骤S502。接下来，在步骤S502中，列车控制装置9取得运转模式23，进入步骤S603。另外，在此运转模式23为再生优先模式74。在步骤S603中，求出相当于当前车辆位置的基准充电量曲线的地点，将此时的基准充电量设为目标充电量，从而将基准充电量自身设为目标充电量。

接下来，进入步骤S504。在步骤S504中，列车控制装置9判断由步骤S502获得的运转模式23是否为辅助优先模式。此时，由于在判断步骤S504，判断为运转模式23不是辅助优先模式，因此进入步骤S506。接下来，列车控制装置9，判断由步骤S502获得的运转模式23是否为再生优先模式74(步骤S506)。在判断步骤S506中，判断为运转模式23为再生优先模式74，进入步骤S507。

在步骤S507中，列车控制装置9将目标充电量重新设定为比由步骤S603所求得的目标充电量低5％(运转模式考虑量77)。接下来，列车控制装置9，判断图7D所示的当前充电量是否比使用范围最小值79小(步骤S617)。在判断步骤S617中，可知当前充电量比使用范围最小值79小。另外，在判断步骤S617中，当前充电量比使用范围最小值79小时，将目标充电量设为使用范围最小值79(步骤S619)。

接下来，进入步骤S508。在步骤S508中，由于该目标充电量和当前充电量之差的绝对值位于迟滞量80的范围外，因而进入步骤S509。在步骤S509中，将图7B所示的目标充电量和图7D所示的当前充电量进行比较，由于目标充电量比当前充电量低，因此进入步骤S512。

在步骤S512，列车控制装置9，将对动力发生装置(内燃机)2的发动机输出指令24设为0，进入步骤S513。进而在步骤S513中，列车控制装置9产生给斩波器7所对应的蓄电装置8的充放电指令25(在此为放电指令)。由此，缓缓地从蓄电装置8进行放电，因此图7D所示的当前充电量减少。

之后，向列车控制装置9供给表示刹车的换档指令21后，状态转移到制动。

图7C的区间c1为制动。此时，由于在图2的步骤S501中，判断为不是惰行运转、定速运转或停车中，因此转移到步骤S514。在步骤S514中，如果为力行则输出发动机输出指令24，如果为再生中则将发动机输出指令24设为0。在此，由于为再生中，因此列车控制装置9，将对动力发生装置(内燃机)2的发动机输出指令设为0。

图8为表示另一铁道车辆控制装置的结构图。

如图8所示的铁道车辆控制装置那样，即使是并行混合动力(parallelhybrid)型的结构，也可如上所述控制给蓄电装置8的充放电指令25。即作为铁道车辆的车辆1，由内燃机等的动力发生装置2(以下简称为发动机)、电动机6或其双方，经齿轮13驱动车轮，从而进行行驶。作为电动机6，一般为三相交流电动机(感应电动机或同步电动机)。

为了向该三相电动机6供给三相交流电，搭载有逆变器5。对该逆变器5，从蓄电装置8经斩波器7供给直流电。蓄电装置8，由如镍氢电池、锂离子电池、铅电池等那样可充放电的电池等构成。斩波器7，为具有从该蓄电装置8向逆变器5的直流侧放电，或者从逆变器5的直流侧向蓄电装置8充电的双向控制功能的升/降压斩波器。

接下来，对由细线表示的控制系统进行说明。列车控制装置9，从测量列车位置的位置测量部11取得自车的位置27，并从位置-基准充电量数据库12取得位置-基准充电量样式22，从蓄电装置8取得剩余充电量26，从运转模式定义数据库14取得运转模式23。此外，列车控制装置9向动力发生装置2输出发动机输出指令24，向斩波器7输出充放电指令25。由此，能够实现与图1的级联混合动力(series hybrid)型的结构相同的控制。

再有，一般来说，由于在各车站间的行驶时间对于全部的车辆1并不相同，因此通过对每个车站间运转期间具有位置-基准充电量样式22，从而使用与该运转期间相符的位置-基准充电量样式22，可实施与基准充电量样式接近的运转。

另外，并不限于上述的本实施例，只要不脱离本发明的主要内容，当然可以适当变更。

Claims (7)

1.一种车辆驱动系统，包括：发电装置；变换上述发电装置的电力的第一电力变换器；蓄积通过上述第一电力变换器变换的电力的蓄电装置；将上述第一电力变换器的输出电力及/或上述蓄电装置的电力、与驱动车辆的电动机的电力相互变换的第二电力变换器；对上述发电装置以及上述第一及上述第二电力变换器进行控制的列车控制装置；向上述列车控制装置输出驱动指令的主控制机；以及测量自车的位置的位置测量部，并且保存有上述自车的位置所对应的上述蓄电装置的基准充电量样式，基于上述基准充电量样式驱动车辆，其中，

上述列车控制装置，

基于上述驱动指令所对应的车辆的行驶样式，按照预先定义的运转模式，根据与上述位置测量部所测量的自车的位置对应的上述蓄电装置的基准充电量样式，决定蓄电装置的目标充电量，

按照成为上述蓄电装置的目标充电量的方式，产生对上述发电装置的输出指令以及对上述蓄电装置的充放电指令。

2.根据权利要求1所述的车辆驱动系统，其特征在于，

上述目标充电量的决定中，在上述车辆的行驶样式是进行惰行运转或定速运转时，求得与上述自车的位置对应的上述蓄电装置的基准充电量样式的惰行终点、定速终点或停止点中离当前的车辆位置最近的位置，将该位置的基准充电量作为目标充电量。

3.根据权利要求1所述的车辆驱动系统，其特征在于，

上述目标充电量的决定中，在上述车辆的行驶样式是进行惰行运转或定速运转时，求得在与上述自车的位置对应的上述蓄电装置的基准充电量样式中与当前车辆位置最近的位置，将该位置的基准充电量作为目标充电量。

4.根据权利要求1所述的车辆驱动系统，其特征在于，

上述运转模式，具有再生优先模式、辅助优先模式和通常运转模式这三个模式，其中上述再生优先模式将从所求得的目标充电量降低一定量后得到的值作为目标充电量，上述辅助优先模式将从所求得的目标充电量上升一定量后得到的值作为目标充电量，上述通常运转模式采用所求得的目标充电量进行运转。

5.根据权利要求4所述的车辆驱动系统，其特征在于，

基于由上述位置测量部获得的自车的位置，在刹车开始预测点的跟前将上述运转模式设为上述再生优先模式，在从低位的限制速度转移到高位的限制速度之前将上述运转模式设为上述辅助优先模式，在不符合任何一个条件的情况下，将上述运转模式设为上述通常运转模式。

6.根据权利要求1所述的车辆驱动系统，其特征在于，

上述发电装置，为内燃机等的动力发生装置和通过其动力发电的发电装置、或者燃料电池。

7.根据权利要求1所述的车辆驱动系统，其特征在于，

上述位置测量部，为GPS装置、列车的速度发电机或其两者的组合。

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