CN103097172A - 铁道车辆的驱动装置 - Google Patents

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Abstract

一般在铁道车辆的控制装置中，基于滤波电容器(3)的两端的直流部电压(Vfc)来控制逆变装置(4)。在本发明的电路构成的情况下，由于如后述那样，在再生时施加在逆变装置(4)的直流电压成为蓄电装置(6)的电压(Vb)和架线电压(Vs)之和，因此，仅检测出直流部电压(Vfc)时无法分离蓄电装置(6)的电压(Vb)和架线电压(Vs)，无法判别是否处于轻负载再生状态。在蓄电装置能与逆变装置(4)串联连接的电路构成中，在集电装置(1)和接地点之间设置用于检测架线电压(Vs)的电压传感器，并基于电压传感器的检测结果来控制蓄电装置。

Description

铁道车辆的驱动装置
技术领域
本发明涉及搭载蓄电单元的铁道车辆的驱动装置。
背景技术
在铁道车辆的领域，广泛使用在制动时使主电动机作为发电机动作、从而在获得制动力的同时将车辆的动能变换为电能并使其返回到架线的再生制动控制。通过再生制动控制而返回架线的电力能作为其它的车辆进行动力行驶的电力，因此能降低消耗功率。
但是，在再生制动控制中存在以下所示的2个课题。
第1个课题在于，由于主电动机和逆变装置的性能，而在高速域(恒转矩终端速度以上)中再生性能受到限制，无法得到充分的制动力。
主电动机的输出由施加在主电动机上的电压和流过主电动机的电流决定。一般，由于电压由从架线提供的电源电压决定，因此，为了提高主电动机的输出，就需要增加电流。但是，由于若增加电流则电动机和逆变装置的发热也会增加，因此为了确保冷却性能需要增加主电动机的体积，或增大逆变装置的冷却器。另外，有时还不得不增加逆变装置的半导体元件的并排数。如此，增加主电动机的电流来增大高速域的再生制动力的方法中，随着装置的大型化而重量增加，由此会降低消耗功率降低效果。
第2个课题在于，在动力行驶的其它车辆较少的情况下，为了抑制架线电压的上升、保护逆变装置，不得不减少再生制动力。
在动力行驶的其它车辆较少的情况下，由于不消耗因再生制动而返回架线的电力，因此架线电压上升(下面称作轻负载再生状态)。其结果，由于施加在逆变装置上的电压超过容许值，有可能会破坏逆变装置，因此，需要通过减少再生制动力来抑制架线电压的上升。其结果，要用空气制动来补足不够的制动力，无法得到充分的消耗功率降低效果。
例如在专利文献1中记载了解决这些课题的技术。前述专利文献1中记载的铁道车辆的驱动装置具备电动机、驱动电动机的逆变装置和能充放电的蓄电单元，具有将蓄电单元切换为与逆变装置串联连接(下面称作串联型)、并联连接(下面称作并联型)的开关。另外，具有用于使蓄电单元充放电的斩波电路。能通过该构成来谋求解决前述的课题1和课题2。
针对课题1中的在高速域的再生制动力不足，操作开关以使逆变装置和蓄电单元串联连接，来使逆变装置的输入电压升压蓄电单元的电压份。由此施加在电动机的电压增加，能增加电动机的输出，因此不用增加电动机的电流就能增大在高速域的再生制动力(高速域电气制动性能)。
针对课题2的轻负载再生状态，操作开关以使逆变装置和蓄电单元并联连接，使斩波电路动作，由此将再生电力的一部分吸收回蓄电单元中(再生吸收功能)。
另外，在动力行驶动作的情况下，操作开关使逆变装置和蓄电单元并联连接，从而使斩波电路动作，由此放出吸收在蓄电单元中的电力并提供给逆变装置。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2009-183078号公报
发明的概要
发明要解决的课题
如上述专利文献1记载那样，一般在铁道车辆的控制装置中，基于滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc来控制逆变装置4。在本发明的电路构成的情况下，如后述那样，由于在再生时施加在逆变装置4的直流电压将成为蓄电装置6的电压Vb和架线电压Vs之和，因此，仅检测出直流部电压Vfc则无法分离蓄电装置6的电压Vb和架线电压Vs，无法判别是否处于轻负载再生状态。由于若判别为轻负载再生状态就会为了抑制架线电压的上升并保护逆变装置而减少再生制动力，因此，若本来不是轻负载再生状态而被判别为轻负载再生状态，则会有节能效果降低的问题。
发明内容
用于解决课题的手段
因此，在蓄电装置能与逆变装置4串联连接的电路构成中，在集电装置1和接地点之间设置用于检测架线电压Vs的电压传感器，并基于电压传感器的检测结果来控制蓄电装置。
发明的效果
通过本发明，设置用于检测架线电压的电压传感器，通过用架线电压来控制蓄电装置，来谋求铁道车辆中的节能效果。
附图说明
图1是表示本发明的铁道车辆的驱动装置中的第1实施方式的基本构成的图。
图2是表示本发明的铁道车辆的驱动装置中的第2实施方式的基本构成的图。
图3是表示本发明的铁道车辆的驱动装置中的第3实施方式的基本构成的图。
图4是表示本发明的铁道车辆的驱动装置中的第4实施方式的基本构成的图。
图5是表示本发明的铁道车辆的驱动装置中的第5实施方式的基本构成的第1图。
图6是表示本发明的铁道车辆的驱动装置中的第5实施方式的基本构成的第2图。
图7是表示本发明的铁道车辆的驱动装置中的第6实施方式的基本构成的图。
图8是表示本发明的铁道车辆的驱动装置中的第7实施方式的基本构成的第1图。
图9是表示本发明的铁道车辆的驱动装置中的第7实施方式的基本构成的第2图。
图10是施加在本发明的铁道车辆的驱动装置中的第5以及第7实施方式中的逆变装置上的电压的说明图。
图11是表示决定本发明的铁道车辆的驱动装置中的动作模式(高速域电气制动功能、再生吸收功能、通常再生)的动作模式决定部的图。
图12是表示决定本发明的铁道车辆的驱动装置中的动作模式(高速域电气制动功能、再生吸收功能、通常再生)的方法的第1实施方式的第1图。
图13是表示决定本发明的铁道车辆的驱动装置中的动作模式(高速域电气制动功能、再生吸收功能、通常再生)的方法的第1～第3实施方式的第2图。
图14是表示决定本发明的铁道车辆的驱动装置中的动作模式(高速域电气制动功能、再生吸收功能、通常再生)的方法的第1实施方式的第3图。
图15是表示决定本发明的铁道车辆的驱动装置中的动作模式(高速域电气制动功能、再生吸收功能、通常再生)的方法的第2实施方式的第1图。
图16是表示决定本发明的铁道车辆的驱动装置中的动作模式(高速域电气制动功能、再生吸收功能、通常再生)的方法的第2实施方式的第3图。
图17是表示决定本发明的铁道车辆的驱动装置中的动作模式(高速域电气制动功能、再生吸收功能、通常再生)的方法的第3实施方式的第1图。
图18是表示决定本发明的铁道车辆的驱动装置中的动作模式(高速域电气制动功能、再生吸收功能、通常再生)的方法的第3实施方式的第3图。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明的实施方式。
实施例1
图1是表示本发明的铁道车辆的驱动装置中的第1实施方式的基本构成的图。
图1所示的铁道车辆的驱动装置具备：从直流电压源获得直流电的集电装置1；由滤波电抗器(FL)2以及滤波电容器(FC)3构成的LC电路(滤波电路)；将直流电变换为交流电的逆变装置4；由逆变装置4驱动的至少1台以上的主电动机5a～5b；和能在逆变装置4的直流电侧充放电的蓄电装置6(作为一例，由蓄电池、电容器等的蓄电单元和升降压斩波器构成)，在集电装置1和接地点之间设置用于检测从集电装置1提供的电压(下面称作架线电压)Vs的电压传感器(DCPT)7a。在此，示出了逆变装置4所驱动的主电动机为2台的情况，但作为本发明，逆变装置4所驱动的主电动机的台数并没有限定。
一般在铁道车辆的控制装置中，基于滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc来控制逆变装置4，但在本发明的电路构成的情况下，如后述那样，由于在再生时施加在逆变装置4的直流电压成为蓄电装置6的电压Vb和架线电压Vs之和，因此，仅检测出直流部电压Vfc则无法分离蓄电装置6的电压Vb和架线电压Vs，无法判别是否处于轻负载再生状态。由于若判别为轻负载再生状态就会为了抑制架线电压的上升并保护逆变装置从而减少再生制动力，因此，若本来不是轻负载再生状态而被判别为轻负载再生状态，则会降低节能效果。
由此，如本发明的电路构成所示那样，在施加在逆变装置4的直流电压成为蓄电装置6的电压Vb和架线电压Vs之和的电路构成中，如图1那样，在集电装置1和接地点之间设置用于检测架线电压Vs的电压传感器(DCPT)7a，通过架线电压Vs来判别否处于轻负载再生状态，由此来控制逆变装置4以及蓄电装置6即可。
根据本发明的实施方式，通过使用蓄电装置6，能一起实现高速域电气制动功能以及再生吸收功能，此外，通过设置用于检测架线电压Vs的电压传感器(DCPT)7a，根据架线电压Vs来准确地判别是否处于轻负载再生状态，由此能谋求铁道车辆中的节能效果。
实施例2
图2是表示本发明的铁道车辆的驱动装置中的第2实施方式的基本构成的图。
图2所示的铁道车辆的驱动装置具备：从直流电压源获得直流电的集电装置1；由滤波电抗器(FL)2以及滤波电容器(FC)3构成的LC电路(滤波电路)；将直流电变换为交流电的逆变装置4；由逆变装置4驱动的至少1台以上的主电动机5a～5b；和能在逆变装置4的直流电侧充放电的蓄电装置6(作为一例，由蓄电池、电容器等的蓄电单元和升降压斩波器构成)，设置用于检测架线电压Vs的电压传感器(DCPT)7a、检测蓄电装置6的电压Vb的电压传感器(DCPT)7b、检测滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc的电压传感器(DCPT)7c中的至少2个以上。在此，示出了逆变装置4所驱动的主电动机为2台的情况，但作为本发明，逆变装置4所驱动的主电动机的台数并没有限定。
一般在铁道车辆的控制装置中，基于滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc来控制逆变装置4，但在本发明的电路构成的情况下，如后述那样，由于在再生时施加在逆变装置4的直流电压成为蓄电装置6的电压Vb和架线电压Vs之和，因此，仅检测出直流部电压Vfc则无法分离蓄电装置6的电压Vb和架线电压Vs，无法判别是否处于轻负载再生状态。
由此，鉴于滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc是架线电压Vs和蓄电装置6的电压Vb之和，来设置用于检测架线电压Vs的电压传感器(DCPT)7a、检测蓄电装置6的电压Vb的电压传感器(DCPT)7b、检测滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc的电压传感器(DCPT)7c中的至少2个以上，根据滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc、蓄电装置6的电压Vb和架线电压Vs中的至少2个以上的电压值来算出相当于架线电压Vs的电压，根据架线电压Vs来判别是否处于轻负载再生状态，由此控制逆变装置4以及蓄电装置6即可。
根据本发明的实施方式，通过使用蓄电装置6，能一起实现高速域电气制动功能以及再生吸收功能，此外，通过根据检测架线电压Vs的电压传感器(DCPT)7a、检测蓄电装置6的电压Vb的电压传感器(DCPT)7b、检测滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc的电压传感器(DCPT)7c中的至少2个以上的电压值来算出相当于架线电压Vs的电压，根据架线电压Vs来准确地判别是否处于轻负载再生状态，能谋求铁道车辆中的节能效果的提高。
实施例3
图3是表示本发明的铁道车辆的驱动装置中的第3实施方式的基本构成的图。
图3所示的铁道车辆的驱动装置具备：从直流电压源获得直流电的集电装置1；由滤波电抗器(FL)2以及滤波电容器(FC)3构成的LC电路(滤波电路)；将直流电变换为交流电的逆变装置4；由逆变装置4驱动的至少1台以上的主电动机5a～5b；和能在逆变装置4的直流电侧充放电的蓄电装置6(作为一例，由蓄电池、电容器等的蓄电单元和升降压斩波器构成)，特征在于，设置用于检测架线电压Vs的电压传感器(DCPT)7a、检测蓄电装置6的电压Vb的电压传感器(DCPT)7b、检测滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc的电压传感器(DCPT)7c中的至少2个以上，并且还能断开开关8a、8b、接通开关8c来使蓄电装置6与逆变装置4串联连接，或者断开开关8c、接通开关8a、8b来使蓄电装置6与逆变装置4并联连接，由此能同时实现高速域电气制动功能和再生吸收功能。在此，示出了逆变装置4所驱动的主电动机为2台的情况，但作为本发明，逆变装置4所驱动的主电动机的台数并没有限定。
一般在铁道车辆的控制装置中，基于滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc来控制逆变装置4，但在本发明的电路构成的情况下，如后述那样，由于在再生时施加在逆变装置4的直流电压成为蓄电装置6的电压Vb和架线电压Vs之和，因此，仅检测出直流部电压Vfc则无法分离蓄电装置6的电压Vb和架线电压Vs，无法判别是否处于轻负载再生状态。
由此，在施加在逆变装置4的直流电压成为蓄电装置6的电压Vb和架线电压Vs之和的电路构成中，在集电装置1和接地点之间设置用于检测架线电压Vs的电压传感器(DCPT)7a，通过架线电压Vs来判别是否处于轻负载再生状态，由此来控制逆变装置4以及蓄电装置6即可。
或者，鉴于滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc是架线电压Vs和蓄电装置6的电压Vb之和，来设置用于检测架线电压Vs的电压传感器(DCPT)7a、检测蓄电装置6的电压Vb的电压传感器(DCPT)7b、检测滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc的电压传感器(DCPT)7c中的至少2个以上，根据滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc、蓄电装置6的电压Vb和架线电压Vs中的至少2个以上的电压值来算出相当于架线电压Vs的电压，根据架线电压Vs来判别是否处于轻负载再生状态，由此控制逆变装置4以及蓄电装置6即可。
另外，在图3的电路构成中，能切换是将高速域电气制动功能和再生吸收功能设为串联型的主电路构成还是并联型的主电路构成，但只要是能同时实现高速域电气制动功能和再生吸收功能的电路构成，则可以是任意的电路构成。
根据本发明的实施方式，通过使用蓄电装置6，能一起实现高速域电气制动功能以及再生吸收功能，此外，通过根据检测架线电压Vs的电压传感器(DCPT)7a、检测蓄电装置6的电压Vb的电压传感器(DCPT)7b、检测滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc的电压传感器(DCPT)7c中的至少2个以上的电压值来算出相当于架线电压Vs的电压，根据架线电压Vs来准确地判别是否处于轻负载再生状态，能谋求铁道车辆中的节能效果的提高。
实施例4
图4是表示本发明的铁道车辆的驱动装置中的第4实施方式的基本构成的图。
从集电装置1供电的直流电在由滤波电抗器(FL)2以及滤波电容器(FC)3构成的LC电路(滤波电路)除去高频域的变动后，被输入给逆变装置4。逆变装置4将输入的直流电变换为可变电压可变频率(VVVF)的3相交流电，来驱动主电动机5a、5b。在此，示出了逆变装置4所驱动的主电动机为2台的情况，但作为本发明，逆变装置4所驱动的主电动机的台数并没有限定。
接地点10决定该电路的基准电位。
开关元件11a、11b是基于半导体元件的电流断路单元。开关元件11a、11b在其输入输出端子，与导通方向相反地并联连接二极管元件12a、12b。
第1平滑电抗器(MSL)13配置在将开关元件11a与11b的连接位置、和蓄电单元9的正极端子连接的电力线的中途。另外，蓄电单元9的负极端子与逆变装置4的低电位侧端子连接。
开关14a配置于接地点10和蓄电单元9的正极之间，开关14b配置于接地点10和蓄电单元9的负极之间。开关14a以及14b能使双向流动的电流导通或断路，也可以是使用了机械性接点的断路器，也可以是组合了基于半导体的电流断路单元和二极管元件的构成。
在此，一般在铁道车辆的控制装置中，基于滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc来控制逆变装置4，但在本发明的电路构成的情况下，如后述那样，由于在再生时施加在逆变装置4的直流电压成为蓄电单元9的端子间电压Vb和架线电压Vs之和，因此，仅检测出直流部电压Vfc则无法分离蓄电单元9的端子间电压Vb和架线电压Vs，无法判别是否处于轻负载再生状态。
由此，如本发明的电路构成所示那样，在施加在逆变装置4的直流电压成为蓄电单元9的端子间电压Vb和架线电压Vs之和的电路构成中，在集电装置1和接地点10之间设置用于检测从集电装置1提供的架线电压Vs的电压传感器(DCPT)7a，通过架线电压Vs来判别是否处于轻负载再生状态即可。
或者，鉴于滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc是架线电压Vs和蓄电单元9的端子间电压Vb之和，来设置用于检测架线电压Vs的电压传感器(DCPT)7a、检测蓄电单元9的端子间电压Vb的电压传感器(DCPT)7b、检测滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc的电压传感器(DCPT)7c中的至少2个以上，根据滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc、蓄电单元9的端子间电压Vb和架线电压Vs中的至少2个以上的电压值来算出相当于架线电压Vs的电压，根据架线电压Vs来判别是否处于轻负载再生状态即可。
在本发明的电路构成的情况下，若基于Vfc、Vb和Vs的值而判断为是轻负载再生状态，则控制逆变装置4和开关元件11a、11b，使再生吸收功能动作。
说明本实施例中的动力行驶时的电路动作。在本发明的电路构成的情况下，由于如后述那样在再生时对蓄电单元9充电，因此在动力行驶中，需要为下一次再生准备而积极地放出蓄电单元9的电力。本发明的电路构成的情况下，能用2个方法(并联型以及串联型)来实现动力行驶中的蓄电单元9的放电。
首先，说明第1个方法。在第1个方法中，使开关14a断开，使开关14b接通。由此，逆变装置4的接地点侧的端子和蓄电单元9的负极侧被连接到接地点10。此时，施加在逆变装置4的电压大致与从集电装置1提供的电压Vs一致，逆变装置4和蓄电单元9成为并联连接的构成。
在此，通过周期性地接通/断开开关元件11b，能放出蓄电单元9的电力，并提供给逆变装置4。在此，第1平滑电抗器13具有将在蓄电单元9流通的电流的变化率抑制在规定值内的功能。
若将前述的开关元件11b接通规定时间Ton_b，则蓄电单元9的正极侧与负极侧短路，此时，第1平滑电抗器13在将其电流增加率抑制在一定值内的同时，积蓄对在Ton_b的期间流通的电流、和蓄电单元9的端子间电压的积进行时间积分而得到的电能。之后，若将开关元件11b断开规定时间Toff_b，则积蓄在第1平滑电抗器13中的电能介由二极管元件12a而被放出到集电装置1和逆变装置4之间的直流电部。
根据该方法，在因架线故障(导电弓离线或架线停电)等而使得来自架线的供电停止的紧急情况时，还能用蓄电单元9的电力来使车辆行驶。
但是，从通过由蓄电单元9的电力来提供动力行驶电量的一部分或全部来谋求动力行驶电量的降低的观点出发，由于能补足开关元件的开关损失份的电量将减少，因此节能效果降低。
接下来，说明第2个方法。在第2个方法中，使开关14a接通，使开关14b断开。由此，由于逆变装置4的接地点侧的端子和蓄电单元9的正极侧被连接到接地点10，因此，逆变装置4和蓄电单元9成为串联连接的构成。
这种情况下，从蓄电单元9放出相当于蓄电单元9的端子间电压Vb和蓄电单元流通电流Ib(＝架线电流Is)的积也就是Vb×Ib的电。另外，由于不进行前述那样的基于开关元件11b的接通/断开的放电，因此不产生开关损失。因此，与前述的基于开关元件11b接通/断开的放电手法相比，能有效率地进行蓄电单元9的动力行驶电量的补足。
接下来，说明再生时的电路动作。再生时，使开关14a接通，使开关14b断开。由此，逆变装置4的低电位侧端子的电压被以接地点10为基准而下拉蓄电单元9的端子间电压Vb。另一方面，若认为接地点10为基准电位，则逆变装置4的高电位侧端子的电位等于架线电压Vs。即，逆变装置4的输入输出端子(正极～负极)的电位差成为蓄电单元9的端子间电压Vb和架线电压Vs之和，也就是Vb+Vs。如此，通过将逆变装置4的输入输出端子间(从正极到负极)的电位差上拉蓄电单元9的端子间电压Vb，能不改变逆变装置4的最大流通电流地将最大再生电力扩大(Vb+Vs)/Vs。另外，此时，以相当于端子间电压Vb和蓄电单元流通电流Ib(＝架线电流Is)的积，也就是Vb×Ib的功率来对蓄电单元9充电。
在此，若成为轻负载再生状态，则主电路构成保持不变(串联型)，通过根据由电压传感器7a～7c得到的架线电压来周期性地接通/断开开关元件11a，使未返回架线侧的再生电力充电到蓄电单元9。在此，第1平滑电抗器13具有将在蓄电单元9流通的电流的变化率抑制在规定值内的功能。
若将前述的开关元件11a接通规定时间Ton_a，则在前述的集电装置1以及滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc高于蓄电单元9的端子间电压Vb时，从直流电部向蓄电单元9流过电流。此时，第1平滑电抗器13在将其电流增加率抑制在一定值内的同时，积蓄对在Ton_a的期间流通的电流、和蓄电装置9的端子间电压的积进行时间积分而得到的电能。之后，若将开关元件11a断开规定时间Toff_a，则积蓄在第1平滑电抗器13的电能从蓄电单元9的高电位侧端子穿过低电位侧端子，经过开关元件11b的二极管元件12b返回到第1平滑电抗器13，构成一圈的电路。即，在将开关元件11a断开规定时间Toff_a的期间，持续用积蓄在第1平滑电抗器13中的电能来对蓄电单元9进行充电，随着积蓄在第1平滑电抗器13中的电能的放出，充电电流不断衰减。由此，从蓄电单元9以相当于端子间电压Vb和蓄电单元流通电流Ib(＝架线电流Is)的积，也就是Vb×Ib的功率来进行充电。
通过本发明的实施方式，在动力行驶时，通过设为串联型的电路构成，能有效率地进行蓄电单元9的动力行驶电量的补足，并且，在再生时，不用切换主电路构成就能同时实现高速域电气制动功能和再生吸收功能，在再生时，若将高速域电气制动性能设为基本动作，成为轻负载再生状态，则通过无缝地使再生吸收功能动作，能谋求节能效果的最大化。
在上述的现有技术中，构成为通过用开关切换主电路构成来实现高速域电气制动功能和再生吸收功能，因此在切换时，逆变装置的输入电压会急剧变动蓄电单元的电压份，逆变装置的输入电压猛涨，从而存在过电压保护功能动作的可能性，电动机的转矩急变也会导致乘车舒适感降低。
因此，在从再生时串联连接逆变装置和蓄电单元从而使高速域电气制动功能动作的状态起成为轻负载再生状态的情况下，需要使逆变装置停止一次来切换开关，以使得将逆变装置和蓄电单元并联连接。由此，存在无法再进行连续的再生动作，制动力暂时性地降低，制动距离延长，或者为了补足制动力不足而使空气制动动作，由此降低节能效果。
另外，在动力行驶时，通过设为并联型的电路构成，并用斩波电路将蓄电单元的电压升压到相当于架线电压的电压，由此将积蓄在蓄电单元中的电力提供给逆变装置，但使斩波电路的开关元件动作会产生损失。因此，在现有技术的方法中，减少了开关元件的损失份的、能提供给逆变装置的电量，存在节能效果降低的问题。
实施例4～7中说明的电路构成中，能达成在动力行驶时，有效率地提供蓄电单元的动力行驶功率的效果，在再生时，降低高速域电气制动运行和再生吸收运行的切换时的逆变装置的输入电压的变动的效果的至少任一者。
实施例5
图5是表示本发明的铁道车辆的驱动装置中的第5实施方式的基本构成的图。
图5的第5实施方式与第4实施方式的基本构成(图4)的不同点在于：(1)在蓄电单元9的正极侧和负极侧之间连接开关元件15a、15b，在开关元件15a、15b的输入输出端子与导通方向相反地并联连接二极管元件16a、16b；(2)使开关14a介由第2平滑电抗器17而连接到开关元件15a和开关元件15b的连接位置上。
开关元件15a、15b、二极管元件16a、16b和第2平滑电抗器17构成以蓄电单元9为电源的降压斩波电路。
在第4实施方式的基本构成(图4)中，在再生时将蓄电单元9的电压加到直流电压源的电压上后输入到逆变装置4，但由于蓄电单元9的电压因充电的电荷而变动，因此蓄电单元9的电压因充放电的状态而时刻变化。通常，逆变装置4的直流侧的电压期望为恒定。
因此，如本实施例那样，通过构成以蓄电单元9为电源的降压斩波电路，将从蓄电单元9施加给逆变装置4的电压控制为恒定值，由此能除去直流电压源的电压变动而使其成为恒定。
另外，在本实施方式中，由开关元件15a、15b、二极管元件16a、16b和第2平滑电抗器17构成的降压斩波电路相对于蓄电单元9而配置于接地点10侧，但也可以如图6所示那样，构成为将降压斩波电路相对于蓄电单元9配置于逆变装置4侧。
从集电装置1提供的直流电在由滤波电抗器(FL)2以及滤波电容器(FC)3构成的LC电路(滤波电路)除去高频域的变动后，被输入给逆变装置4。逆变装置4将输入的直流电变换为可变电压可变频率(VVVF)的3相交流电，来驱动主电动机5a、5b。在此，示出了逆变装置4所驱动的主电动机为2台的情况，但作为本发明，逆变装置4所驱动的主电动机的台数并没有限定。
接地点10决定该电路的基准电位。
开关元件11a、11b是基于半导体元件的电流断路单元。开关元件11a、11b在其输入输出端子，与导通方向相反地并联连接二极管元件12a、12b。
第1平滑电抗器(MSL)13配置在连结开关元件11a与11b的连接位置、和蓄电单元9的正极端子的电力线的中途。另外，蓄电单元9的负极端子与逆变装置4的低电位侧端子连接。
开关元件15a、15b是基于半导体元件的电流断路单元。开关元件15a、15b在其输入输出端子，与导通方向相反地并联连接二极管元件16a、16b。
第2平滑电抗器(MSL)17配置在开关元件15a和15b的连接位置、和开关14a之间的电力线的中途。
开关元件15a、15b、二极管元件16a、16b和第2平滑电抗器(MSL)17构成以蓄电单元9为电源的降压斩波电路，在从零到蓄电单元9的电压值之间连续地控制电压。
开关14a配置于接地点10和蓄电单元9的正极之间，开关14b配置于接地点10和蓄电单元9的负极之间。开关14a以及14b能使双向流动的电流导通或断路，也可以是使用了机械性接点的断路器，也可以是组合了基于半导体的电流断路单元和二极管元件的构成。
在此，一般在铁道车辆的控制装置中，基于滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc来控制逆变装置4，但在本发明的电路构成的情况下，如后述那样，由于在再生时施加在逆变装置4的直流电压成为由开关元件15a、15b、二极管元件16a、16b和第2平滑电抗器(MSL)17构成降压斩波电路的电压Vchp和架线电压Vs之和，因此，仅检测出直流部电压Vfc则无法分离降压斩波电路的电压Vchp和架线电压Vs，无法判别是否处于轻负载再生状态。另外，为了使降压斩波器动作来得到期望的电压，需要蓄电单元9的电压Vb。
因此，如本发明的电路构成那样，在施加在逆变装置4的直流电压成为降压斩波电路的电压Vchp和架线电压Vs之和的电路构成中，在集电装置1和接地点10之间设置用于检测从集电装置1提供的架线电压Vs的电压传感器(DCPT)7a，并通过架线电压Vs来判别是否处于轻负载再生状态。
或者，鉴于滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc是架线电压Vs和降压斩波电路的电压Vchp之和，来设置用于检测架线电压Vs的电压传感器(DCPT)7a、检测蓄电单元9的端子间电压Vb的电压传感器(DCPT)7b、检测滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc的电压传感器(DCPT)7c中的至少2个以上，根据滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc、蓄电单元9的端子间电压Vb和架线电压Vs中的至少2个以上的电压值来算出相当于架线电压Vs的电压，根据架线电压Vs来判别是否处于轻负载再生状态。
在本发明的电路构成的情况下，若基于Vfc、Vb和Vs的值如判断为是轻负载再生状态，则控制逆变装置4和开关元件11a、11b，使再生吸收功能动作。
对本实施例中的动力行驶的电路动作进行说明。在本发明的电路构成的情况下，由于如后述那样，在再生时对蓄电单元9进行充电，因此在动力行驶时，需要为下一次再生准备而积极地放出蓄电单元9的电。
本发明的电路构成的情况下，能用2个方法(并联型以及串联型)来实现动力行驶中的蓄电单元9的放电。
首先，说明第1个方法。在第1个方法中，使开关14a断开，使开关14b接通。由此，逆变装置4的接地点侧的端子和蓄电单元9的负极侧被连接到接地点10。此时，施加在逆变装置4的电压大致与从集电装置1提供的电压Vs一致，逆变装置4和蓄电单元9成为并联连接的构成。
在此，通过周期性地接通/断开开关元件11b，能放出蓄电单元9的电力，并提供给逆变装置4。在此，第1平滑电抗器13具有将在蓄电单元9流通的电流的变化率抑制在规定值内的功能。
若将前述的开关元件11b接通规定时间Ton_b，则蓄电单元9的正极侧与负极侧短路，此时，第1平滑电抗器13在将其电流增加率抑制在一定值内的同时，积蓄对在Ton_b的期间流通的电流、和蓄电单元9的端子间电压的积进行时间积分而得到的电能。之后，若将开关元件11b断开规定时间Toff_b，则积蓄在第1平滑电抗器13中的电能介由二极管元件12a而被放出到集电装置1和逆变装置4之间的直流电部。
根据该方法，在因架线故障(导电弓离线或架线停电)等而使得来自架线的供电停止的紧急情况时，还能用蓄电单元9的电力来使车辆行驶。
但是，从通过由蓄电单元9的电力来补足动力行驶电量的一部分以谋求动力行驶的电量降低的观点出发，由于能补足开关元件的开关损失份的电量减少，因此节能效果降低。
接下来，说明第2个方法。在第2个方法中，使开关14a接通，使开关14b断开。由此，由于逆变装置4的接地点侧的端子和蓄电单元9的正极侧被连接到接地点10，因此，逆变装置4和蓄电单元9成为串联连接的构成。
这种情况下，从蓄电单元9放出相当于蓄电单元9的端子间电压Vb和蓄电单元流通电流Ib(＝架线电流Is)的积也就是Vb×Ib的电。另外，由于不进行前述那样的基于开关元件11b的接通/断开的放电，因此不产生开关损失。因此，与前述的基于开关元件11b接通/断开的放电手法相比，能有效率地进行蓄电单元9的动力行驶电量的补足。
接下来，说明再生时的电路动作。再生时，使开关14a接通，使开关14b断开。由此，如图10所示，逆变装置4的低电位侧端子的电压被以接地点10为基准下拉降压斩波电路的电压Vchp。
另一方面，若认为接地点10为基准电位，则逆变装置4的高电位侧端子的电位等于架线电压Vs。即，逆变装置4的输入输出端子(正极～负极)的电位差成为架线电压Vs和降压斩波器的电压Vchp之和，也就是Vchp+Vs。如此，通过将逆变装置4的输入输出端子间(从正极到负极)的电位差上拉蓄电单元9的端子间电压Vchp，能不改变逆变装置4的最大流通电流地将最大再生电力扩大(Vchp+Vs)/Vs。另外，此时，以相当于降压斩波器的电压Vchp和降压斩波器的电路Ichp(＝架线电流Is)的积，也就是Vchp×Ichp的功率来对蓄电单元9充电。
在此，若成为轻负载再生状态，则主电路构成保持不变(串联型)，通过根据由电压传感器7a～7c得到的架线电压来周期性地接通/断开开关元件11a，使未返回架线侧的再生电力充电到蓄电单元9。在此，第1平滑电抗器13具有将在蓄电单元9流通的电流的变化率抑制在规定值内的功能。
若将前述的开关元件11a接通规定时间Ton_a，则在前述的集电装置1以及滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc高于降压斩波器的电压Vchp时，从直流电部向蓄电单元9流过电流。此时，第1平滑电抗器13在将其电流增加率抑制在一定值内的同时，积蓄对在Ton_a的期间流通的电流、和蓄电装置9的端子间电压的积进行时间积分而得到的电能。之后，若将开关元件11a断开规定时间Toff_a，则积蓄在第1平滑电抗器的电能从蓄电单元9的高电位侧端子穿过低电位侧端子，经过开关元件11b的二极管元件12b返回到第1平滑电抗器13，构成一圈的电路。即，在将开关元件11a断开规定时间Toff_a的期间，持续利用积蓄在第1平滑电抗器13中的电能来对蓄电单元9进行充电，随着积蓄在第1平滑电抗器13中的电能的放出，充电电流不断衰减。由此，从蓄电单元9以相当于降压斩波器的电压Vchp和降压斩波器的电流(＝架线电流Is)的积，也就是Vchp ×Ichp的功率来进行充电。
通过本发明的实施方式，在动力行驶时，通过设为串联型的电路构成，能有效率地进行蓄电单元9的动力行驶电量的补足，并且，在再生时，不用切换主电路构成就能同时实现高速域电气制动功能和再生吸收功能，在再生时，若将高速域电气制动性能设为基本动作，如成为轻负载再生状态，则通过无缝地使再生吸收功能动作，能谋求节能效果的最大化。
实施例6
图7是表示本发明的铁道车辆的驱动装置中的第6实施方式的基本构成的图。
第6实施方式与第4实施方式的基本构成(图4)的不同点在于，将开关14a置换为仅在从接地点10到蓄电单元9的方向上能使电流导通的二极管元件14c。由此，如第4实施方式的基本构成(图4)那样在动力行驶时无法将蓄电单元9与逆变装置4串联连接，由于不需要图4中未图示的使开关14a接通/断开的电路，因此与第4实施方式的基本构成(图4)相比，能使驱动装置小型化。
在动力行驶时，为了使电流从蓄电单元9的负极侧流向接地点10而接通开关14b。进而通过周期性地接通/断开开关元件11b来将积蓄在蓄电单元9的电力提供给逆变装置4。
另外，在再生时，为了使电流从接地点10通过二极管元件14c而流向蓄电单元9的正极侧，断开开关14b。由此，与前述的实施方式相同，能同时实现高速域电气制动功能和再生吸收功能。
从集电装置1供电的直流电在由滤波电抗器(FL)2以及滤波电容器(FC)3构成的LC电路(滤波电路)除去高频域的变动后，被输入给逆变装置4。逆变装置4将输入的直流电变换为可变电压可变频率(VVVF)的3相交流电，来驱动主电动机5a、5b。在此，示出了逆变装置4所驱动的主电动机为2台的情况，但作为本发明，逆变装置4所驱动的主电动机的台数并没有限定。
接地点10决定该电路的基准电位。
开关元件11a、11b是基于半导体元件的电流断路单元。开关元件11a、11b在其输入输出端子，与导通方向相反地并联连接二极管元件12a、12b。
第1平滑电抗器(MSL)13配置在连结开关元件11a与11b的连接位置、和蓄电单元9的正极端子的电力线的中途。另外，蓄电单元9的负极端子与逆变装置4的低电位侧端子连接。
二极管元件14c配置于接地点10和蓄电单元9的正极之间，仅使从接地点10流向蓄电单元9的正极侧的电流导通。
开关14b配置于接地点10和蓄电单元9的负极之间。开关14b能使双向流动的电流导通或断路，也可以是使用了机械性接点的断路器，也可以是组合了基于半导体的电流断路单元和二极管元件的构成。
在此，一般在铁道车辆的控制装置中，基于滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc来控制逆变装置4，但在本发明的电路构成的情况下，如后述那样，由于在再生时施加在逆变装置4的直流电压成为蓄电单元9的端子间电压Vb和架线电压Vs之和，因此，仅检测出直流部电压Vfc则无法分离蓄电单元9的端子间电压Vb和架线电压Vs，无法判别是否处于轻负载再生状态。
由此，如本发明的电路构成所示那样，在施加在逆变装置4的直流电压成为蓄电单元9的端子间电压Vb和架线电压Vs之和的电路构成中，在集电装置1和接地点10之间设置用于检测从集电装置1提供的架线电压Vs的电压传感器(DCPT)7a，通过架线电压Vs来判别是否处于轻负载再生状态即可。
或者，鉴于滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc是架线电压Vs和蓄电单元9的端子间电压Vb之和，来设置用于检测架线电压Vs的电压传感器(DCPT)7a、检测蓄电单元9的端子间电压Vb的电压传感器(DCPT)7b、检测滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc的电压传感器(DCPT)7c中的至少2个以上，根据滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc、蓄电单元9的端子间电压Vb和架线电压Vs中的至少2个以上的电压值来算出相当于架线电压Vs的电压，根据架线电压Vs来判别是否处于轻负载再生状态即可。
在本发明的电路构成的情况下，若基于Vfc、Vb和Vs的值而判断为是轻负载再生状态，则控制逆变装置4和开关元件11a、11b，使再生吸收功能动作。
说明本实施例中的动力行驶的电路动作。在动力行驶时接通开关14b。由此，逆变装置4的接地点侧的端子与蓄电单元9的负极侧被连接到接地点10。此时，施加在逆变装置4的电压大致与从集电装置1提供的电压Vs一致，逆变装置4和蓄电单元9成为并联连接的构成。
在此，通过周期性地接通/断开开关元件11b，能放出蓄电单元9的电力，并提供给逆变装置4。在此，第1平滑电抗器13具有将在蓄电单元9流通的电流的变化率抑制在规定值内的功能。
若将前述的开关元件11b接通规定时间Ton_b，则蓄电单元9的正极侧与负极侧短路，此时，第1平滑电抗器13在将其电流增加率抑制在一定值内的同时，积蓄对在Ton_b的期间流通的电流、和蓄电单元9的端子间电压的积进行时间积分而得到的电能。之后，若将开关元件11b断开规定时间Toff_b，则积蓄在第1平滑电抗器13中的电能介由二极管元件12a而被放出到集电装置1和逆变装置4之间的直流电部。
接下来，说明再生时的电路动作。再生时，使开关14b断开。由此，逆变装置4的低电位侧端子的电压被以接地点10为基准下拉蓄电单元9的端子间电压Vb。另一方面，若认为接地点10为基准电位，则逆变装置4的高电位侧端子的电位等于架线电压Vs。即，逆变装置4的输入输出端子(正极～负极)的电位差成为蓄电单元9的端子间电压Vb和架线电压Vs之和，也就是Vb+Vs。如此，通过将逆变装置4的输入输出端子间(从正极到负极)的电位差上拉蓄电单元9的端子间电压Vb，能不改变逆变装置4的最大流通电流地将最大再生电力扩大(Vb+Vs)/Vs。另外，此时，以相当于端子间电压Vb和蓄电单元流通电流Ib(＝架线电流Is)的积，也就是Vb×Ib的功率来对蓄电单元9充电。
在此，若成为轻负载再生状态，则主电路构成保持不变(串联型)，通过根据由电压传感器7a～7c得到的架线电压来周期性地接通/断开开关元件11a，使未返回架线侧的再生电力充电到蓄电单元9。在此，第1平滑电抗器13具有将在蓄电单元9流通的电流的变化率抑制在规定值内的功能。
若将前述的开关元件11a接通规定时间Ton_a，则在前述的集电装置1以及滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc高于蓄电单元6b的端子间电压Vb时，从直流电部向蓄电单元9流过电流。此时，第1平滑电抗器13在将其电流增加率抑制在一定值内的同时，积蓄对在Ton_a的期间流通的电流、和蓄电装置9的端子间电压的积进行时间积分而得到的电能。之后，若将开关元件11a断开规定时间Toff_a，则积蓄在第1平滑电抗器的电能从蓄电单元9的高电位侧端子穿过低电位侧端子，经过开关元件11b的二极管元件12b返回到第1平滑电抗器13，构成一圈的电路。即，在将开关元件11a断开规定时间Toff_a的期间，持续利用积蓄在第1平滑电抗器13中的电能来对蓄电单元9进行充电，随着积蓄在第1平滑电抗器13中的电能的放出，充电电流不断衰减。由此，从蓄电单元9以相当于端子间电压Vb和蓄电单元流通电流Ib(＝架线电流Is)的积，也就是Vb×Ib的功率来进行充电。
根据本发明的实施方式，不用切换主电路构成就能同时实现高速域电气制动功能和再生吸收功能，在再生时，将高速域电气制动性能设为基本动作，若成为轻负载再生状态，则通过无缝地使再生吸收功能动作，能谋求节能效果的最大化。
实施例7
图8是表示本发明的铁道车辆的驱动装置中的第7实施方式的基本构成的图。
第7实施方式与第6实施方式的基本构成(图7)不同点在于，(1)在蓄电单元9的正极侧和负极侧之间连接开关元件15a、15b，在开关元件15a、15b的输入输出端子，与导通方向相反地并联二极管元件16a、16b；(2)将二极管元件14c介由第2平滑电抗器17而连接到开关元件15a和开关元件15b的连接位置。
开关元件15a、15b、二极管元件16a、16b和第2平滑电抗器17构成以蓄电单元9为电源的降压斩波电路。
在第6实施方式的基本构成(图7)中，在再生时将蓄电单元9的电压加到直流电压源的电压上后输入到逆变装置4，但由于蓄电单元9的电压因充电的电荷而变动，因此蓄电单元9的电压因充放电的状态而时刻变化。通常，逆变装置4的直流侧的电压期望为恒定。
因此，如本实施例那样，通过构成以蓄电单元9为电源的降压斩波电路，将从蓄电单元9施加给逆变装置4的电压控制为恒定值，由此能除去直流电压源的电压变动而使其成为恒定。
另外，在本实施方式中，由开关元件15a、15b、二极管元件16a、16b和第2平滑电抗器17构成的降压斩波电路相对于蓄电单元9而配置于接地点10侧，但也可以如图9所示那样，构成为将降压斩波电路相对于蓄电单元9配置于逆变装置4侧。
在动力行驶时，为了使电流从蓄电单元9的负极侧流向接地点10而接通开关14b。进而通过周期性地接通/断开开关元件11b来将积蓄在蓄电单元9的电力提供给逆变装置4。
另外，在再生时，为了使电流从接地点10通过二极管元件14c而流向第2平滑电抗器17，断开开关14b。由此，与前述的实施方式相同，能同时实现高速域电气制动功能和再生吸收功能。
从集电装置1供电的直流电在由滤波电抗器(FL)2以及滤波电容器(FC)3构成的LC电路(滤波电路)除去高频域的变动后，被输入给逆变装置4。逆变装置4将输入的直流电变换为可变电压可变频率(VVVF)的3相交流电，来驱动主电动机5a、5b。在此，示出了逆变装置4所驱动的主电动机为2台的情况，但作为本发明，逆变装置4所驱动的主电动机的台数并没有限定。
接地点10决定该电路的基准电位。
开关元件11a、11b是基于半导体元件的电流断路单元。开关元件11a、11b在其输入输出端子，与导通方向相反地并联连接二极管元件12a、12b。
第1平滑电抗器(MSL)13配置在连结开关元件11a与11b的连接位置、和蓄电单元9的正极端子的电力线的中途。另外，蓄电单元9的负极端子与逆变装置4的低电位侧端子连接。
开关元件15a、15b是基于半导体元件的电流断路单元。开关元件15a、15b在其输入输出端子，与导通方向相反地并联连接二极管元件16a、16b。
第2平滑电抗器(MSL)17配置在连结开关元件15a与15b的连接位置、和二极管元件14c的电力线的中途。
开关元件15a、15b、二极管元件16a、16b和第2平滑电抗器(MSL)17构成以蓄电单元9为电源的降压斩波电路，在从零到蓄电单元9的电压值之间连续地控制电压。
二极管元件14c配置于接地点10和第2平滑电抗器17之间，仅使从接地点10流向蓄第2平滑电抗器17侧的电流导通。
开关14b配置于接地点10和蓄电单元9的负极之间。开关14b能使双向流动的电流导通或断路，也可以是使用了机械性接点的断路器，也可以是组合了基于半导体的电流断路单元和二极管元件的构成。
在此，一般在铁道车辆的控制装置中，基于滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc来控制逆变装置4，但在本发明的电路构成的情况下，如后述那样，由于在再生时施加在逆变装置4的直流电压成为由开关元件15a、15b、二极管元件16a、16b和第2平滑电抗器(MSL)17构成的降压斩波电路的电压Vchp和架线电压Vs之和，因此，仅检测出直流部电压Vfc则无法分离降压斩波电路的电压Vchp和架线电压Vs，无法判别是否处于轻负载再生状态。另外，为了使降压斩波器进行动作来得到期望的电压，需要蓄电单元9的电压Vb。
因此，如本发明的电路构成那样，在施加在逆变装置4的直流电压成为降压斩波电路的电压Vchp和架线电压Vs之和的电路构成中，在集电装置1和接地点10之间设置用于检测从集电装置1提供的架线电压Vs的电压传感器(DCPT)7a，并通过架线电压Vs来判别是否处于轻负载再生状态。
或者，鉴于滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc是架线电压Vs和降压斩波电路的电压Vchp之和，来设置用于检测架线电压Vs的电压传感器(DCPT)7a、检测蓄电单元9的端子间电压Vb的电压传感器(DCPT)7b、检测滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc的电压传感器(DCPT)7c中的至少2个以上，根据滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc、蓄电单元9的端子间电压Vb和架线电压Vs中的至少2个以上的电压值来算出相当于架线电压Vs的电压，根据架线电压Vs来判别是否处于轻负载再生状态。
在本发明的电路构成的情况下，若基于Vfc、Vb和Vs的值而判断为是轻负载再生状态，则控制逆变装置4和开关元件11a、11b，使再生吸收功能进行动作。
对本实施例中的动力行驶的电路动作进行说明。在动力行驶时使开关14b接通。由此，逆变装置4的接地点侧的端子和蓄电单元9的负极侧被连接到接地点10。此时，施加在逆变装置4的电压大致与从集电装置1提供的电压Vs一致，逆变装置4和蓄电单元9成为并联连接的构成。
在此，通过周期性地接通/断开开关元件11b，能放出蓄电单元9的电力，并提供给逆变装置4。在此，第1平滑电抗器13具有将在蓄电单元9流通的电流的变化率抑制在规定值内的功能。
若将前述的开关元件11b接通规定时间Ton_b，则蓄电单元9的正极侧与负极侧短路，此时，第1平滑电抗器13在将其电流增加率抑制在一定值内的同时，积蓄对在Ton_b的期间流通的电流、和蓄电单元9的端子间电压的积进行时间积分而得到的电能。之后，若将开关元件11b断开规定时间Toff_b，则积蓄在第1平滑电抗器13中的电能介由二极管元件12a而被放出到集电装置1和逆变装置4之间的直流电部。
接下来，说明再生时的电路动作。在再生时，使开关14b断开。由此，如图10所示，逆变装置4的低电位侧端子的电压被以接地点10为基准而下拉了降压斩波电路的电压Vchp。
另一方面，若认为接地点10为基准电位，则逆变装置4的高电位侧端子的电位等于架线电压Vs。即，逆变装置4的输入输出端子(正极～负极)的电位差成为架线电压Vs和降压斩波器的电压Vchp之和，也就是Vchp+Vs。如此，通过将逆变装置4的输入输出端子间(从正极到负极)的电位差上拉蓄电单元9的端子间电压Vchp，能不改变逆变装置4的最大流通电流地将最大再生电力扩大(Vchp+Vs)/Vs。另外，此时，以相当于降压斩波器的电压Vchp和降压斩波器的电路Ichp(＝架线电流Is)的积，也就是Vchp×Ichp的功率来对蓄电单元9充电。
在此，若成为轻负载再生状态，则主电路构成保持不变(串联型)，通过根据由电压传感器7a～7c得到的架线电压来周期性地接通/断开开关元件11a，使未返回架线侧的再生电力充电到蓄电单元9。在此，第1平滑电抗器13具有将在蓄电单元9流通的电流的变化率抑制在规定值内的功能。
若将前述的开关元件11a接通规定时间Ton_a，则在前述的集电装置1以及滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc高于蓄电单元9的端子间电压Vb时，从直流电部向蓄电单元9流过电流。此时，第1平滑电抗器13在将其电流增加率抑制在一定值内的同时，积蓄对在Ton_a的期间流通的电流、和蓄电装置9的端子间电压的积进行时间积分而得到的电能。之后，若将开关元件11a断开规定时间Toff_a，则积蓄在第1平滑电抗器13的电能从蓄电单元9的高电位侧端子穿过低电位侧端子，经过开关元件11b的二极管元件12b返回到第1平滑电抗器13，构成一圈的电路。即，在将开关元件11a断开规定时间Toff_a的期间，持续利用积蓄在第1平滑电抗器13中的电能来对蓄电单元9进行充电，随着积蓄在第1平滑电抗器13中的电能的放出，充电电流不断衰减。由此，从蓄电单元9以相当于降压斩波器的电压Vchp和降压斩波器的电流(＝架线电流Is)的积，也就是Vchp×Ichp的功率来进行充电。
通过本发明的实施方式，不用切换主电路构成就能同时实现高速域电气制动功能和再生吸收功能，在再生时，将高速域电气制动性能设为基本动作，若成为轻负载再生状态，则通过无缝地使再生吸收功能进行动作，能谋求节能效果的最大化。
实施例8
图12是表示本发明的铁道车辆的驱动装置中的动作模式(高速域电气制动功能、再生吸收功能、既不是高速域电气制动功能也不是再生吸收功能的通常的再生(下面称作通常再生))的决定方法的第1实施例的图。
图3所示的铁道车辆的驱动装置具备：从直流电压源获得直流电的集电装置1；由滤波电抗器(FL)2以及滤波电容器(FC)3构成的LC电路(滤波电路)；将直流电变换为交流电的逆变装置4；由逆变装置4驱动的至少1台以上的交流电动机5；和能在逆变装置4的直流电侧充放电的蓄电装置6(作为一例，由蓄电池、电容器等的蓄电单元和升降压斩波器构成)，特征在于，设置用于检测架线电压Vs的电压传感器(DCPT)7a、检测蓄电装置6的电压Vb的电压传感器(DCPT)7b、检测滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc的电压传感器(DCPT)7c中的至少2个以上，并且还能通过将蓄电装置6与逆变装置4串联连接或并联连接，由此能同时实现高速域电气制动功能和再生吸收功能，在这样的铁道车辆的驱动装置中，如图11所示，也可以具有动作模式决定部20，该动作模式决定部20将(1)来自蓄电装置6的蓄电量(SOC)、(2)来自电压传感器7a～7c的电压、来自速度传感器18的速度、(3)容纳了来自驾驶席19的每条线路的运行密度、驾驶模式的数据库的信息以及自车的行驶位置、行驶时间作为输入信息，基于这些输入信息来决定动作模式(高速域电气制动功能、再生吸收功能、通常再生)。
另外，在图3的电路构成中，能以串联型的主电路构成还是并联型的主电路构成来切换高速域电气制动功能和再生吸收功能，但只要是能同时实现高速域电气制动功能和再生吸收功能的电路构成，则可以是任意的构成。
在本实施例中，如图12所示，通过动作模式决定部的输入信息中的(1)蓄电单元的蓄电量(SOC：State of Charge，充电状态)、速度；以及(2)电压、速度，来选择高速域电气制动功能、再生吸收功能、通常再生的动作模式。
首先，在图12中的动作模式决定部A中，如图13所示地通过蓄电量(SOC)、速度来决定动作模式即可。
具体地，为了防止蓄电单元的过充电以注重安全性而设定蓄电量(SOC)的上限值，可以在蓄电量(SOC)为上限值以下的情况下，许可基于高速域电气制动功能或再生吸收功能的充电动作，在蓄电量(SOC)超过上限值的情况下，停止基于高速域电气制动功能或再生吸收功能的充电动作，设为通常再生。这是因为，若长时间持续基于高速域电气制动功能或再生吸收功能的充电动作，则蓄电单元的蓄电量(SOC)上升，有可能最终成为过充电状态，从而导致蓄电单元的起火、损坏。此时，如图13所示，可以使蓄电量(SOC)的上限值伴随着速度的提高而下降。这是因为，越从高速域进行再生则再生时间越长，充到蓄电单元的电量也就越大。
接下来，在所述方法中，在通过蓄电量(SOC)、速度而许可了基于高速域电气制动功能或再生吸收功能的充电动作的情况下，可以在图12中的动作模式决定部B中，如图14所示地通过由电压传感器7a～7c以及由速度传感器18得到的架线电压以及速度来决定动作模式。
具体地，通过来自检测架线电压Vs的电压传感器(DCPT)7a的电压值，或检测架线电压Vs的电压传感器(DCPT)7a、检测蓄电装置6的电压Vb的电压传感器(DCPT)7b、检测滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc的电压传感器(DCPT)7c中的至少2个以上的电压传感器的电压值，来算出架线电压Vs，在架线电压低于判断为是轻负载再生状态的电压值(下面称作轻负载再生设置值(Vref[V])时，通过高速域电气制动功能将滤波电容器电压升压到目标值，在架线电压高于轻负载再生设置值(Vref[V])时，判别为是轻负载再生状态，通过再生吸收功能将滤波电容器电压降压到目标值。
另外，基于高速域电气制动功能的升压动作在高速域(恒转矩终端速度(Akm/h)以上)时发挥效果，在低速域(恒转矩终端速度(Akm/h)以下)时，由于不发生限制主电动机引起的再生性能，因此没有基于升压动作的效果。因此，使高速域电气制动功能进行动作可以设为：速度为恒转矩终端速度(Akm/h)以上的情况，若速度成为恒转矩终端速度(Akm/h)以下，则停止基于高速域电气制动功能的升压动作，设为通常再生。由此，通过停止低速域(恒转矩终端速度(Akm/h)以下)的升压动作，能消除对蓄电单元的无谓的充电动作，这部分能谋求蓄电单元的长寿命化。
通过本发明的实施方式，能按照架线电压、速度、蓄电量(SOC)，来适当地管理高速域电气制动功能、再生吸收功能、通常再生的动作，能谋求节能效果的最大化，并还能谋求蓄电单元的长寿命化。
实施例9
图15是表示本发明的铁道车辆的驱动装置中的动作模式(高速域电气制动功能、再生吸收功能、既不是高速域电气制动功能也不是再生吸收功能的通常的再生(下面称作通常再生))的决定方法的第2实施例的图。
图3所示的铁道车辆的驱动装置具备：从直流电压源获得直流电的集电装置1；由滤波电抗器(FL)2以及滤波电容器(FC)3构成的LC电路(滤波电路)；将直流电变换为交流电的逆变装置4；由逆变装置4驱动的至少1台以上的交流电动机5；和能在逆变装置4的直流电侧充放电的蓄电装置6(作为一例，由蓄电池、电容器等的蓄电单元和升降压斩波器构成)，特征在于，设置用于检测架线电压Vs的电压传感器(DCPT)7a、检测蓄电装置6的电压Vb的电压传感器(DCPT)7b、检测滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc的电压传感器(DCPT)7c中的至少2个以上，并且还能通过将蓄电装置6与逆变装置4串联连接或并联连接，由此能同时实现高速域电气制动功能和再生吸收功能，在这样的铁道车辆的驱动装置中，如图11所示，也可以具有动作模式决定部20，该动作模式决定部20将(1)来自蓄电装置6的蓄电量(SOC)、(2)来自电压传感器7a～7c的电压、来自速度传感器18的速度、(3)容纳了来自驾驶席19的每条线路的运行密度、驾驶模式的数据库的信息以及自车的行驶位置、行驶时间作为输入信息，基于这些输入信息来决定动作模式(高速域电气制动功能、再生吸收功能、通常再生)。
另外，在图3的电路构成中，能以串联型的主电路构成还是并联型的主电路构成来切换高速域电气制动功能和再生吸收功能，但只要是能同时实现高速域电气制动功能和再生吸收功能的电路构成，则可以是任意的构成。
在本实施例中，如图15所示，通过动作模式决定部的输入信息中的(1)蓄电单元的蓄电量(SOC：State of Charge，充电状态)、速度；以及(2)容纳了每条线路的相对于行驶位置以及行驶时间的运行密度(下面称作运行密度)、每条线路的相对于行驶位置以及行驶时间的速度(下面称作驾驶模式)的数据库的信息、以及自车的行驶位置、行驶时间，来选择高速域电气制动功能、再生吸收功能、通常再生的动作模式。
首先，在图15中的动作模式决定部A中，如图13所示地通过蓄电量(SOC)、速度来决定动作模式即可。
具体地，为了防止蓄电单元的过充电以注重安全性而设定蓄电量(SOC)的上限值，可以在蓄电量(SOC)为上限值以下的情况下，许可基于高速域电气制动功能或再生吸收功能的充电动作，在蓄电量(SOC)超过上限值的情况下，停止基于高速域电气制动功能或再生吸收功能的充电动作，设为通常再生。这是因为，若长时间持续基于高速域电气制动功能或再生吸收功能的充电动作，则蓄电单元的蓄电量(SOC)上升，有可能最终成为过充电状态，从而导致蓄电单元的起火、损坏。此时，如图13所示，可以使蓄电量(SOC)的上限值伴随着速度的提高而下降。这是因为，越从高速域进行再生则再生时间越长，充到蓄电单元的电量也就越大。
接下来，在所述方法中，在通过蓄电量(SOC)、速度而许可了基于高速域电气制动功能或再生吸收功能的充电动作的情况下，可以在图15中的动作模式决定部B中，如图16所示地通过容纳每条线路的运行密度、驾驶模式的数据库的信息、以及自车的行驶位置、行驶时间，来预先决定相对于自车的行驶位置或行驶时间的动作模式。
具体地，设置容纳每条线路的运行密度和驾驶模式的数据库，并且设置始终监视当前的自车的行驶位置、行驶时间的功能。通过数据库上的运行密度信息来预先预测成为轻负载再生状态(若运行密度低于某值C则判断为轻负载再生状态)的行驶位置以及行驶时间。同时，通过数据库上的驾驶模式信息来预先预测速度成为恒转矩终端书道(A)以下的行驶位置以及行驶时间。可比对数据库上的运行密度信息和当前的自车的行驶位置、行驶时间，若预测成为轻负载再生状态，则在所预测的行驶位置以及行驶时间，选择再生吸收功能作为动作模式，若不是轻负载再生状态，则在预测的行驶位置以及行驶时间，选择高速域电气制动功能作为动作模式。另外，可以在根据数据库上的运行密度信息而选择高速域电气制动功能作为动作模式的情况下，比对数据库上的运行密度信息和当前的自车的行驶位置、行驶时间，若预测速度成为恒转矩终端速度以下，则在预测的行驶位置以及行驶时间，选择通常再生作为动作模式。
另外，数据库的信息既可以如图11那样在自车(驾驶台19)设置，也可以通过通信从车外取得。
通过本发明的实施方式，能按照数据库、自车的行驶位置、行驶时间以及蓄电量(SOC)、速度，来适当地管理高速域电气制动功能、再生吸收功能、通常再生的动作，能谋求节能效果的最大化，并且还能谋求蓄电单元的长寿命化。
实施例10
图17是表示本发明的铁道车辆的驱动装置中的动作模式(高速域电气制动功能、再生吸收功能、既不是高速域电气制动功能也不是再生吸收功能的通常的再生(下面称作通常再生))的决定方法的第3实施例的图。
图3所示的铁道车辆的驱动装置具备：从直流电压源获得直流电的集电装置1；由滤波电抗器(FL)2以及滤波电容器(FC)3构成的LC电路(滤波电路)；将直流电变换为交流电的逆变装置4；由逆变装置4驱动的至少1台以上的交流电动机5；和能在逆变装置4的直流电侧充放电的蓄电装置6(作为一例，由蓄电池、电容器等的蓄电单元和升降压斩波器构成)，特征在于，设置用于检测架线电压Vs的电压传感器(DCPT)7a、检测蓄电装置6的电压Vb的电压传感器(DCPT)7b、检测滤波电容器3的两端的直流部电压Vfc的电压传感器(DCPT)7c中的至少2个以上，并且还能通过将蓄电装置6与逆变装置4串联连接或并联连接，由此能同时实现高速域电气制动功能和再生吸收功能，在这样的铁道车辆的驱动装置中，如图11所示，也可以具有动作模式决定部20，该动作模式决定部20将(1)来自蓄电装置6的蓄电量(SOC)、(2)来自电压传感器7a～7c的电压、来自速度传感器18的速度、(3)容纳了来自驾驶席19的每条线路的运行密度、驾驶模式的数据库的信息以及自车的行驶位置、行驶时间作为输入信息，基于这些输入信息来决定动作模式(高速域电气制动功能、再生吸收功能、通常再生)。
另外，在图3的电路构成中，能以串联型的主电路构成还是并联型的主电路构成来切换高速域电气制动功能和再生吸收功能，但只要是能同时实现高速域电气制动功能和再生吸收功能的电路构成，则可以是任意的构成。
在本实施例中，如图17所示，通过动作模式决定部的输入信息中的(1)蓄电单元的蓄电量(SOC：State of Charge，充电状态)、速度；(2)电压、速度；以及(3)容纳了每条线路的相对于行驶位置以及行驶时间的运行密度(下面称作运行密度)、每条线路的相对于行驶位置以及行驶时间的速度(下面称作驾驶模式)的数据库的信息、以及自车的行驶位置、行驶时间，来选择高速域电气制动功能、再生吸收功能、通常再生的动作模式。
首先，在图17中的动作模式决定部A中，如图13所示地通过蓄电量(SOC)、速度来决定动作模式即可。
具体地，为了防止蓄电单元的过充电以注重安全性而设定蓄电量(SOC)的上限值，可以在蓄电量(SOC)为上限值以下的情况下，许可基于高速域电气制动功能或再生吸收功能的充电动作，在蓄电量(SOC)超过上限值的情况下，停止基于高速域电气制动功能或再生吸收功能的充电动作，设为通常再生。这是因为，若长时间持续基于高速域电气制动功能或再生吸收功能的充电动作，则蓄电单元的蓄电量(SOC)上升，有可能最终成为过充电状态，从而导致蓄电单元的起火、损坏。此时，如图13所示，可以使蓄电量(SOC)的上限值伴随着速度的提高而下降。这是因为，越从高速域进行再生则再生时间越长，充到蓄电单元的电量也就越大。
接下来，在所述方法中，在通过蓄电量(SOC)、速度而许可了基于高速域电气制动功能或再生吸收功能的充电动作的情况下，在图17中的动作模式决定部B中，如图18所示，可以通过容纳了每条线路的运行密度、驾驶模式的数据库的信息以及自车的行驶位置、行驶时间，来预先决定相对于自车的行驶位置或行驶时间的动作模式(动作模式1)，并还根据由电压传感器7a～7c以及速度传感器18得到的架线电压和速度来决定动作模式(动作模式2)，比较通过数据库的信息以及自车的行驶位置、行驶时间而预先决定的动作模式(动作模式1)和通过架线电压和速度决定的动作模式(动作模式2)，在这两个动作模式不同的情况下，优选选择通过架线电压和速度决定的动作模式(动作模式2)。
设置实施例9所示的容纳每条线路的运行密度、驾驶模式的数据库，通过数据库的信息以及自车的行驶位置、行驶时间来预先决定相对于自车的行驶位置以及行驶时间的动作模式，这样的方法还要考虑实际的运行密度和驾驶模式与数据库上的不同的情况下，这种情况下，无法选择适当的动作模式。
因此，可以除了通过在实施例9所示的通过数据库的信息以及自车的行驶位置、行驶时间来预先决定动作模式的手法以外，还可在实施例8所示的通过由电压传感器7a～7c以及速度传感器18得到的架线电压以及速度来决定动作模式的手法中进行动作模式的判别，比较通过数据库的信息以及自车的行驶位置、行驶时间而决定的动作模式(动作模式1)和通过架线电压以及速度而决定的动作模式(动作模式2)，若比较的动作模式不同，则优先选择根据架线电压以及速度而决定的动作模式(动作模式2)。
另外，数据库的信息既可以如图11那样在自车(驾驶台19)设置，也可以通过通信从车外取得。
通过本发明的实施方式，能按照架线电压、速度以及数据库、自车的行驶位置、行驶时间以及蓄电量(SOC)、速度，来适当地管理高速域电气制动功能、再生吸收功能、通常再生的动作，能谋求节能效果的最大化，并且还能谋求蓄电单元的长寿命化。
标号说明
1   集电装置
2   滤波电抗器
3   滤波电容器
4   逆变装置
5a～5b  主电动机
6   蓄电装置
7a～7c  电压传感器
8a～8c、14a～14b  开关
9   蓄电单元
10  接地点
11a～11b、15a～15b  开关元件
12a～12b、14c、16a～16b  二极管元件
13  第1平滑电抗器
17  第2平滑电抗器
18  速度传感器
19  驾驶席
20  动作模式决定部

Claims (18)

1.一种铁道车辆的驱动装置，其具备：
从直流电压源获得直流电的单元；
将直流电变换为交流电的逆变装置；
由所述逆变装置所驱动的至少1台以上的交流电动机；和
在所述逆变装置的直流电侧具有蓄电单元以及升降压斩波器的蓄电装置，
所述铁道车辆的驱动装置的特征在于，
所述蓄电单元能与所述逆变装置串联连接地与所述逆变装置连接，具有获得所述直流电压源的电压的单元，并基于从获得所述直流电压源的电压的单元得到的电压值来控制所述蓄电装置。
2.一种铁道车辆的驱动装置，其具备：
从直流电压源获得直流电的单元；
将直流电变换为交流电的逆变装置；
由所述逆变装置所驱动的至少1台以上的交流电动机；和
具有能在所述逆变装置的直流电侧充放电的蓄电单元的蓄电装置，
所述铁道车辆的驱动装置的特征在于，
所述蓄电单元能与所述逆变装置串联连接地与所述逆变装置连接，具有获得所述直流电压源的电压的单元、获得所述蓄电装置的电压的单元、和获得所述逆变装置的直流侧的电压的单元中的至少2个单元，并基于从获得各个电压的单元得到的电压值来控制所述蓄电装置。
3.根据权利要求1或2所述的铁道车辆的驱动装置，其特征在于，
还能将所述蓄电单元与所述逆变装置串联连接或并联连接。
4.一种铁道车辆的驱动装置，其具备：
从直流电压源获得直流电的单元；
将直流电变换为交流电的逆变装置；
由所述逆变装置所驱动的至少1台以上的交流电动机；和
具有能在所述逆变装置的直流电侧充放电的蓄电单元的蓄电装置，
所述铁道车辆的驱动装置的特征在于，
所述蓄电单元能与所述逆变装置串联连接地与所述逆变装置连接，具有获得所述直流电压源的电压的单元、获得所述蓄电装置的电压的单元、和获得所述逆变装置的直流侧的电压的单元中的至少2个单元，并具备基于从获得各个电压的单元得到的电压值来控制所述蓄电装置的单元，
所述蓄电装置以如下要素构成，即：
第1电流控制单元，其设置在蓄电单元的正极侧和所述直流电压源的接地点之间；
第2电流控制单元，其设置在所述蓄电单元的负极侧和所述直流电压源的接地点之间；
第3电流控制单元，其连接在连结获得所述直流电的单元与所述逆变装置的正极侧的电力线、和所述蓄电单元的正极侧之间；
第4电流控制单元，其设置在连结所述蓄电单元的负极侧与所述逆变装置的负极侧的电力线、和所述蓄电单元的正极侧之间，与所述第3电流控制单元进行串联；和
第1电抗器，其连接在所述第3电流控制单元与所述第4电流控制单元的连接位置、和所述蓄电单元的正极侧之间。
5.一种铁道车辆的驱动装置，其具备：
从直流电压源获得直流电的单元；
将直流电变换为交流电的逆变装置；
由所述逆变装置所驱动的至少1台以上的交流电动机；和
具有能在所述逆变装置的直流电侧充放电的蓄电单元的蓄电装置，
所述铁道车辆的驱动装置的特征在于，
所述蓄电单元能与所述逆变装置串联连接地与所述逆变装置连接，具有获得所述直流电压源的电压的单元、获得所述蓄电装置的电压的单元、和获得所述逆变装置的直流侧的电压的单元中的至少2个单元，并具备基于从获得各个电压的单元得到的电压值来控制所述蓄电装置的单元，
所述蓄电装置具有相对于蓄电单元的正极侧与负极侧之间而连接的第5电流控制单元和第6电流控制单元，并由如下要素构成，即：
第1电流控制单元，其从所述第5电流控制单元与所述第6电流控制单元的连接位置介由第2电抗器而设置在所述连接位置与所述直流电压源的接地点之间；
第2电流控制单元，其设置在所述蓄电单元的负极侧和所述直流电压源的接地点之间；
第3电流控制单元和第4电流控制单元，相对于连结获得所述直流电的单元与所述逆变装置的正极侧的电力线、和连结所述蓄电单元的负极侧与所述逆变装置的负极侧的电力线之间而连接；和
第1电抗器，其连接在所述第3电流控制单元与所述第4电流控制单元的连接位置、和所述蓄电单元的正极侧之间。
6.一种铁道车辆的驱动装置，其具备：
从直流电压源获得直流电的单元；
将直流电变换为交流电的逆变装置；
由所述逆变装置所驱动的至少1台以上的交流电动机；和
具有能在所述逆变装置的直流电侧充放电的蓄电单元的蓄电装置，
所述铁道车辆的驱动装置的特征在于，
所述蓄电单元能与所述逆变装置串联连接地与所述逆变装置连接，具有获得所述直流电压源的电压的单元、获得所述蓄电装置的电压的单元、和获得所述逆变装置的直流侧的电压的单元中的至少2个单元，并具备基于从获得各个电压的单元得到的电压值来控制所述蓄电装置的单元，
所述蓄电装置具有相对于蓄电单元的正极侧与负极侧之间而连接的第5电流控制单元和第6电流控制单元，并由如下要素构成，即：
第1电流控制单元，其设置在所述蓄电单元的正极侧和所述直流电压源的接地点之间；
第2电流控制单元，其设置在所述蓄电单元的负极侧和所述直流电压源的接地点之间；
第3电流控制单元和第4电流控制单元，相对于连结获得所述直流电的单元与所述逆变装置的正极侧的电力线、和连结所述蓄电单元的负极侧与所述逆变装置的负极侧的电力线之间而连接；
第1电抗器，其连接在所述蓄电装置的正极侧、和所述第3电流控制单元与所述第4电流控制单元的连接位置之间；和
第2电抗器，其连接在所述第5电流控制单元与所述第6电流控制单元的连接位置、和连结所述蓄电单元的负极侧与所述逆变装置的负极侧的电力线之间。
7.根据权利要求4～6中的任一项所述的铁道车辆的驱动装置，其特征在于，
所述第1电流控制单元和所述第2电流控制单元是通过机械接点而构成的电流断路单元。
8.根据权利要求4～6中的任一项所述的铁道车辆的驱动装置，其特征在于，
所述第1电流控制单元是并联连接了由能使得从所述直流电压源的接地点向所述蓄电单元的正极侧的方向的电流导通或断路的半导体元件而构成的电流断路单元、和仅能使得与所述电流断路单元反向的电流导通的电流方向控制单元的构成，并且
所述第2电流控制单元是并联连接了由能使得从所述直流电压源的接地点向所述蓄电单元的负极侧的方向的电流导通或断路的半导体元件而构成的电流断路单元、和仅能使得与所述电流断路单元反向的电流导通的电流方向控制单元的构成。
9.根据权利要求4～6中的任一项所述的铁道车辆的驱动装置，其特征在于，
所述第1电流控制单元是由仅能使得从所述直流电压源的接地点向所述蓄电单元的正极侧的方向的电流导通的半导体元件构成的电流方向控制单元，
并且，所述第2电流控制单元是通过机械接点构成的电流断路单元。
10.根据权利要求4～6中的任一项所述的铁道车辆的驱动装置，其特征在于，
所述第1电流控制单元是由仅能使得从所述直流电压源的接地点向所述蓄电单元的正极侧的方向的电流导通的半导体元件构成的电流方向控制单元，
并且，所述第2电流控制单元是并联连接了能使得从所述直流电压源的接地点向所述蓄电单元的负极侧的方向的电流导通或断路的半导体元件而构成的电流断路单元、和仅能使得与所述电流断路单元反向的电流导通的电流方向控制单元的构成。
11.根据权利要求4～6中的任一项所述的铁道车辆的驱动装置，其特征在于，
所述第3电流控制单元和所述第4电流控制单元是并联连接了由能使得从所述直流电压源向所述直流电压源的接地点的方向的电流导通或断路的半导体元件而构成的电流断路单元、和仅能使得与所述电流断路单元反向的电流导通的电流方向控制单元的构成。
12.根据权利要求4～6中的任一项所述的铁道车辆的驱动装置，其特征在于，
在动力行驶时，既能将所述蓄电单元与所述逆变装置并联地插入来进行所述蓄电单元的放电，也能将所述蓄电单元与所述逆变装置串联地插入来进行所述蓄电单元的放电。
13.根据权利要求4～6中的任一项所述的铁道车辆的驱动装置，其特征在于，
在再生时，能同时实现：
将所述蓄电单元保持与所述逆变装置串联地插入不变，使所述逆变装置的输入电压为架线电压与所述蓄电单元的端子间电压之和来增大再生制动力的功能，也就是高速域电气制动功能，和
在动力行驶的其它车辆少的情况下，将未返回架线的再生电力吸收到所述蓄电单元的功能，也就是再生吸收功能。
14.根据权利要求3所述的铁道车辆的驱动装置，其特征在于，
所述铁道车辆的驱动装置具有动作模式决定部，该动作模式决定部根据所述蓄电单元的蓄电量(SOC)；架线电压、速度；以及容纳每条线路的运行密度、驾驶模式的数据库的信息和自车的行驶位置、行驶时间中的任一者来决定动作模式，即高速域电气制动功能、再生吸收功能、通常再生。
15.根据权利要求14所述的铁道车辆的驱动装置，其特征在于，
根据架线电压和速度来决定动作模式，也就是高速域电气制动功能、再生吸收功能、通常再生即既不是高速域电气制动功能也不是再生吸收功能的通常的再生。
16.根据权利要求14所述的铁道车辆的驱动装置，其特征在于，
设置容纳每条线路的运行密度、驾驶模式的数据库，根据所述数据库的信息来预先决定相对于自车的行驶位置或行驶时间的动作模式。
17.根据权利要求14所述的铁道车辆的驱动装置，其特征在于，
设置容纳每条线路的运行密度、驾驶模式的数据库，
根据所述数据库的信息来预先决定相对于自车的行驶位置或行驶时间的动作模式，并且还根据架线电压和速度来决定动作模式，
比较根据所述数据库的信息而预先决定的动作模式和根据架线电压和速度而决定的动作模式，在两个动作模式不同的情况下，优先选择根据架线电压和速度而决定的动作模式。
18.根据权利要求3所述的铁道车辆的驱动装置，其特征在于，
在所述蓄电单元的蓄电量(SOC)为充电上限值以下时，使高速域电气制动功能或再生吸收功能能进行动作，在所述蓄电单元的蓄电量(SOC)超过充电上限值时，停止高速域电气制动功能或再生吸收功能的动作。
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