CN205970882U - 组合驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种组合驱动系统，其具有：第1、第2供电装置(11、21)，其供应直流电；第1、第2蓄电装置(13、23)，其分别与所述第1、第2供电装置连接，存储或放出直流电；第1负载装置(12)，其接受所述第1供电装置及所述第1蓄电装置供应的直流电，而驱动第1负载；第2负载装置(22)，其接受所述第2供电装置及所述第2蓄电装置供应的直流电，而驱动第2负载，并且，该组合驱动系统具有：第1二极管(31a)，其阳极侧端子与所述第1蓄电装置的输出侧连接；第2二极管(31b)，其阳极侧端子与所述第2蓄电装置的输出侧连接；辅助电源装置，其输入端子是连接所述第1、第2二极管的阴极侧端子的接线端子。

Description

组合驱动系统
技术领域
本实用新型涉及一种组合(混合)驱动系统。
背景技术
现有技术中，例如下述专利文献1所公开的轨道车辆用异步电动机的驱动系统中，具有多组供电电源，该供电电源由产生直流电的电源装置和与电源装置并联且供应/存储直流电的存储装置(蓄电装置)构成，多组供电电源的直流输出部分别通过能够开闭控制的开关，与接受供电的逆变装置连接，在使由该开关而处于电学上呈断路状态的供电电源与其所相连接的对方的供电电源连接时，对处于断路状态的供电电源的直流输出电压和其所相连接的对方的供电电源的直流输出电压进行监视，这两个直流输出电压之间的电压差在规定电压差值以下时，使处于断路状态的供电电源变为通路状态。
专利文献1：日本发明专利授权公报特许第4166618号
实用新型内容
在如专利文献1中那样的轨道车辆用驱动系统中，通常，蓄电装置的电力也会用于驱动车辆前进以外的服务用电。此时，由多组蓄电装置共同供电，不过，最好尽量均等地使用多组蓄电装置的电力。
然而，各组的蓄电装置间例如存在温度差时，由于内部电阻较小的高温侧蓄电装置的使用率提高，因而，高温侧蓄电装置的使用率偏高的同时，存在高温侧的蓄电装置的温度会进一步上升的问题。即，现有技术中的组合驱动系统中，存在因蓄电装置间使用率的偏倚而导致蓄电装置间使用寿命不均等的问题。
鉴于上述问题，提出了本实用新型，本实用新型的目的在于，提供一种能够使蓄电装置间使用寿命均等化的组合驱动系统。
为了解决上述问题，达到上述目的，本实用新型所涉及的组合驱动系统具有：第1、第2供电装置，其供应直流电；第1、第2蓄电装置，其分别与所述第1、第2供电装置连接，存储或放出直流电；第1负载装置，其接受所述第1供电装置及所述第1蓄电装置供应的直流电，而驱动第1负载；第2负载装置，其接受所述第2供电装置及所述第2蓄电装置供应的直流电，而驱动第2负载，其特征在于，还具有：第1二极管，其阳极侧端子与所述第1蓄电装置的输出侧连接；第2二极管，其阳极侧端子与所述第2蓄电装置的输出侧连接；辅助电源装置，其输入端子是连接所述第1、第2二极管的阴极侧端子的接线端子。
另外，所述辅助电源装置为如下装置：其输出用于驱动车辆前进的电力以外的电力。
另外，所述组合驱动系统具有用于检测所述辅助电源装置的输入电流的电流测量仪，所述电流测量仪测量得到的电流值用于算出第1、第2分担供电量，其中，所述第1、第2分担供电量是相同的，所述第1、第2分担供电量分别用于作为对所述第1、第2蓄电装置的指令值。
另外，所述组合驱动系统具有检测所述辅助电源装置的输入电流的电流测量仪和检测所述辅助电源装置的输入电压的电压检测器，所述电流测量仪测量得到的电流值和所述电压检测器检测得到的电压值之积用于算出第1、第2分担供电量，其中，所述第1、第2分担供电量是相同的，所述第1、第2分担供电量分别用于作为对所述第1、第2蓄电装置的指令值。
另外，由第1控制部单独对所述第1供电装置及所述第1负载装置进行控制，由第2控制部单独对所述第2供电装置及所述第2负载装置进行控制，所述第1、第2控制部分别具有：输出电流指令值生成部，其利用分担供电量生成输出电流指令值，其中，所述分担供电量是基于用于检测所述辅助电源装置的输入电流的电流测量仪所测量得到的电流值而算出的；输出电流控制器，其生成输出电压指令值并输出给各供电装置，其中，输出电压指令值为使所述电流测量仪测量得到的电流值与所述输出电流指令值相应的值，所述第1控制部的输出电流指令值生成部所利用的分担供电量和所述第2控制部的输出电流指令值生成部所利用的分担供电量是相同的。
另外，由第1控制部单独对所述第1供电装置及所述第1负载装置进行控制，由第2控制部单独对所述第2供电装置及所述第2负载装置进行控制，所述第1、第2控制部分别具有：输出电流指令值生成部，其利用分担供电量生成输出电流指令值，其中，所述分担供电量是基于用于检测所述辅助电源装置的输入电流的电流测量仪所测量得到的电流值和用于检测所述辅助电源装置的输入电压的电压检测器所检测得到的电压值这二者的乘积而算出的；输出电流控制器，其生成输出电压指令值并输出给各供电装置，其中，输出电压指令值为使所述电流测量仪测量得到的电流值与所述输出电流指令值相应的值，所述第1控制部的输出电流指令值生成部所利用的分担供电量和所述第2控制部的输出电流指令值生成部所利用的分担供电量是相同的。
另外，所述电流测量仪包括第1电流测量仪和第2电流测量仪，其中，所述第1电流测量仪的测量值输入到所述第1控制部，所述第2电流测量仪的测量值输入到所述第2控制部。
另外，所述电流测量仪包括第1电流测量仪和第2电流测量仪，其中，所述第1电流测量仪的测量值输入到所述第1、第2控制部双方，所述第2电流测量仪的测量值输入到所述第1、第2控制部双方，所述第1、第2控制部的输出电流指令值生成部所生成的输出电流指令值是利用各测量值的平均值而生成的。
另外，在所述第1电流测量仪的测量值和所述第2电流测量仪的测量值之间的差值超过阈值时，所述第1、第2控制部分别判定某个电流测量仪发生了故障，而利用处于正常工作状态的电流测量仪的测量值来生成所述输出电流指令值。
另外，在所述第1、第2供电装置双方均处于正常工作状态时，所述供电分担量是所述电流测量仪的测量值的1/2。
另外，在所述第1、第2供电装置双方中的一方停止了运转时，对于处于正常工作状态的另一方的供电装置的输出电压指令值是基于双方均处于正常工作状态时的分担供电量的2倍的值而生成的。
另外，所述组合驱动系统具有分别用于测量所述第1、第2蓄电装置的内部温度的第1、第2温度检测传感器，在所述第1蓄电装置的内部温度与所述第2蓄电装置的内部温度之间的温度差超过阈值时，控制与高温侧的蓄电装置连接的供电装置，使低温侧的蓄电装置的电压或充电量大于所述高温侧的蓄电装置的电压或充电量。
另外，所述第1、第2供电装置是直流-直流转换器，其将直流架线所供应的直流电的电压值转换成适合于所述蓄电装置的直流电压。
另外，所述第1、第2供电装置是交流-直流转换器，其将交流架线所供应的交流电转换成电压值适合于所述蓄电装置的直流电。
另外，所述组合驱动系统具有由内燃机驱动的发电机，所述第1、第2供电装置是交流-直流转换器，其将所述发电机所供应的交流电转换成电压值适合于所述蓄电装置的直流电。
另外，所述组合驱动系统具有燃料电池，所述第1、第2供电装置是直流-直流转换器，其将所述燃料电池所供应的直流电转换成电压值适合于所述蓄电装置的直流电。
另外，本实用新型涉及一种组合驱动系统，其具有多个驱动系统，各驱动系统分别具有供应直流电的供电装置、与所述供电装置连接且存储或放出直流电的蓄电装置、接受所述供电装置和所述蓄电装置供应的直流电而驱动负载的负载装置，并且，所述组合驱动系统还具有多个二极管，多个二极管的阴极侧端子连接在一起，多个二极管的阳极侧端子分别与多个所述蓄电装置的输出端电连接，所述组合驱动系统还具有辅助电源装置，多个所述蓄电装置通过连接在一起的所述阴极侧端子对该辅助电源装置供电。
采用本实用新型，能够得到使蓄电装置间使用寿命均等化的效果。
附图说明
图1是表示第1实施方式所涉及的组合驱动系统的一个结构例的附图。
图2是表示第1供电装置的一个结构例的附图。
图3是表示第1负载装置的一个结构例的附图。
图4是表示第1控制部的一个结构例的附图，该第1控制部用于实现蓄电装置间电压等的均等化。
图5是表示电流测量仪专用于第1控制部和第2控制部时的一个结构例的附图。
图6是表示2个电流测量仪的各输出分别既输入第1控制部又输入第2控制部时的一个结构例的附图。
图7是第2实施方式所涉及的组合驱动系统的一个结构例的附图，其中，第1控制部的结构与图4中不同。
图8是第3实施方式所涉及的组合驱动系统的一个结构例的附图，其中，第1蓄电装置和第2蓄电装置中分别设有用于测量电池单元的代表温度的温度传感器。
图9是表示第4实施方式所涉及的组合驱动系统的一个结构例的附图。
图10是表示第5实施方式所涉及的组合驱动系统的一个结构例的附图。
图11是表示第6实施方式所涉及的组合驱动系统的一个结构例的附图。
具体实施方式
下面参照附图对本实用新型的实施方式所涉及的组合驱动系统进行说明。但是，本实用新型并不局限于以下所示的实施方式。
第1实施方式
图1表示第1实施方式所涉及的组合驱动系统的一个结构例。如图1所示，第1实施方式所涉及的组合驱动系统具有第1组驱动系统1(以下有时简称“驱动系统1”)、第2组驱动系统2(以下有时简称“驱动系统2”)、接受驱动系统1、2的供电从而工作的辅助电源装置3。驱动系统1、2例如是用于驱动轨道车辆前进的系统，辅助电源装置例如是用于将驱动轨道车辆前进以外的服务用电供应给负载的装置。
第1组驱动系统1具有第1供电装置11、第1负载装置12、第1蓄电装置13以及第1控制部200a，第2组驱动系统2具有第2供电装置21、第2负载装置22、第2蓄电装置23以及第2控制部200b，辅助电源装置3具有电力转换装置30以及第3控制部250。
在第1负载装置12和第1蓄电装置13之间设有断路器16、作为第1接触器的接触器17a、作为第2接触器的接触器17b、与该接触器17b并联的充电电阻器17c、以及对第1蓄电装置13进行过电流保护的作为过电流保护要素的保险丝15，它们用于第1蓄电装置13。
在第2负载装置22和第2蓄电装置23之间同样设有断路器26、作为第1接触器的接触器27a、作为第2接触器的接触器27b、与该接触器27b并联的充电电阻器27c、以及对第2蓄电装置23进行过电流保护的作为过电流保护要素的保险丝25，它们用于第2蓄电装置23。
辅助电源装置3能够接受驱动系统1、2双方的供电。具体而言，从与驱动系统1的断路器16和接触器17a连接的接线端子引出电线34a，该电线34a通过保险丝32a以及作为第1单向导电性元件的二极管31a与电力转换装置30连接，以将来自第1供电装置11或者第1蓄电装置13的电力供应给电力转换装置30，并且，从与驱动系统2的断路器26和接触器27a连接的接线端子引出电线34b，该电线34b通过保险丝32b以及作为第2单向导电性元件的二极管31b与电力转换装置30连接，以将来自第2供电装置21或者第2蓄电装置23的电力供应给电力转换装置30。如图所示，由于二极管31a的阴极侧端子与二极管31b的阴极侧端子对着连接，因而，能够阻止来自驱动系统1的电力流向驱动系统2一侧，并且，能够阻止来自驱动系统2的电力流向驱动系统1一侧。
另外，辅助电源装置3的输入侧设有电流测量仪33，该电流测量仪33用于测量辅助电源装置3的输入电流。电流测量仪33测量得到的电流值(电流测量值)是输入第1、第2控制部(200a、200b)双方的电流值I33a、I33b。
接下来，对第1、第2供电装置(11、21)以及第1、第2负载装置(12、22)的结构进行说明。另外，为了简化说明，仅对构成2个驱动系统中的一个、即第1组驱动系统的第1供电装置11以及第1负载装置12进行说明。
图2是表示第1供电装置11的一个结构例的图。第1供电装置11作为直流-直流转换器工作，其对从直流架线51经由受电弓(Pantograph)52供应过来的直流电力的电压进行转换，将该电压转换成适宜于与其输出侧连接的第1负载装置12以及第1蓄电装置13的直流电压。另外，图2中，以将输入的直流电力的电压转换成较低电压的降压型DC/DC转换器为例，但并不局限于此。
如图2所示，第1供电装置11的输入侧设有用于自由接收电力的各种结构部，具体而言，设有架线断路器53、用于第1供电装置的作为第1接触器的接触器54a、用于第1供电装置的作为第2接触器的接触器54b、以及与该接触器54b并联且用于第1供电装置的充电电阻器54c，并且，在它们之后设有抑制异常故障时的浪涌电流的滤波电感器111、测量输入电流(Ii)的输入电流测量部112、存储直流电力的滤波电容器113、测量输入电压(Vi)的输入电压测量部114、进行开关动作的供电装置主电路部115、用于电力转换控制的输出电感器116、测量输出电流(Ia、Ib、Ic)的输出电流测量部117(117a、117b、117c)以及测量输出电压(Vo)的输出电压测量部118。输入电流测量部112及输出电流测量部117所测量到的电流信息I11(Ii、Ia、Ib、Ic)与输入电压测量部114及输出电压测量部118所测量到的电压信息V11(Vi、Vo)输入第1控制部200a。另外，虽省略了图示，其实在第2供电装置21中也进行同样的测量，所测量到的电流信息I21(Ii、Ia、Ib、Ic)以及电压信息V21(Vi、Vo)输入第2控制部200b。
第1控制部200a基于上述的电流信息I11(Ii、Ia、Ib、Ic)、电压信息V11(Vi、Vo)等进行运算处理，生成用于对供电装置主电路部115所具有的半导体开关(Sa1、Sb1、Sc1、Sa2、Sb2、Sc2)进行开(ON)/关(OFF)控制的PWM(脉冲宽度调制)控制信号(PWM11)，以控制第1供电装置11。通过该控制，使第1供电装置11起到DC/DC转换器的作用。在第2控制部200b中也进行同样的控制，第2控制部200b基于电流信息I21(Ii、Ia、Ib、Ic)及电压信息V21(Vi、Vo)等进行运算处理，生成用于对供电装置主电路部所具有的半导体开关进行开(ON)/关(OFF)控制的PWM控制信号(PWM21)，以控制第2供电装置21。另外，第3控制部250同样基于未图示的主电路中的电流信息I30及电压信息V30进行运算处理，生成用于对该主电路部所具有的半导体开关进行开(ON)/关(OFF)控制的PWM控制信号(PWM30)，以控制电力转换装置30。
另外，图2中，对于供电装置主电路部115、输出电感器116，记载了三相多重叠加方式。其理由在于，由三相构成时，能够使供电装置主电路部115的各相的开关时刻适当错开。即，采用三相的结构是为了，通过使各相的电流纹波的发生时刻错开，来使作为第1供电装置11的输出的三相合成输出的电流波纹的振幅降低，从而降低输出电流的高次谐波。此外，作为三相以外的方式，例如也可以单相构成，并不因此而丧失DC/DC转换器的功能。
接下来，对第1负载装置12的结构进行说明。图3表示第1负载装置12的一个结构例，在该结构例中，将输入的直流电压转换成交流电压，以得到用于使车辆前进的驱动力。
如图3所示，第1负载装置12中具有：负载输入电流测量部121，其用于测量输入电流(Is)；滤波电容器122，其用于抑制直流输入电压的脉动；负载输入电压测量部123，其用于测量输入负载电压；负载装置主电路部124，其是半导体开关电路，用于将直流电压转换成交流电压，即进行所谓逆变动作；负载输出电流测量部125(125a、125b)，其用于测量该负载装置主电路部124的输出电流；交流电动机126a、126b，其通过由负载装置主电路部124所供应的交流电力获得驱动力。负载输入电流测量部121及负载输出电流测量部125所测量出的电流信息112(Is、Iu、Iv)、以及负载输入电压测量部123所测量出的电压信息V12输入第1控制部200a。另外，虽省略了图示，其实第2负载装置22中也进行同样的测量，所测量出的电流信息I22(Is、Iu、Iv)及电压信息V22输入第2控制部200b。
第1控制部200a基于上述的电流信息I12(Is、Iu、Iv)、电压信息V12等进行运算处理，并进行如下处理：生成用于对负载装置主电路部124所具有的半导体开关(Su、Sv、Sw、Sx、Sy、Sz)进行开(ON)/关(OFF)控制的PWM控制信号(PWM12)。通过该开/关控制，使负载装置主电路部124起到所谓逆变器的作用。
接下来，以驱动系统1为例，对断路器、接触器等开闭类装置的功能、动作等进行说明。另外，驱动系统2的动作与驱动系统1相同，因而省略对驱动系统2的动作的说明。
在供电装置11处于运转状态时，接触器54a(参照图2)闭合，在供电装置11处于非运转状态时，或供电装置11发生任何异常而需要立刻使其停止运转时，接触器54a断开。即，接触器54a是用于对供电装置11和直流架线51之间的开闭(连接与断开)进行控制的接触器。
在供电装置11开始运转时，需要迅速地对供电装置11内的滤波电容器113(参照图2)进行充电，而且，充电时要防止输入侧发生过电流。因此，在供电装置11中设置充电电阻器54c，在保持适度的充电电流值的基础上，对滤波电容器113进行充电，在充电完成后才使接触器54b闭合，而使充电电阻器54c的两端短路。另外，在此之后的正常运转过程中，接触器54b一直处于闭合状态，以使充电电阻器54c不消耗电力。
保险丝15(参照图1)用于在断路器16、负载装置主电路部124等发生异常时，防止过电流持续通过。断路器16作为一个个体，是与架线断路器53同样的高速断路器，主要用于切断起因于第1蓄电装置13的过电流。接触器17a、接触器17b及充电电阻器17c作为个体，分别与接触器54a、接触器54b及充电电阻器54c起到相同的作用，不过，接触器17a是用于使第1蓄电装置13与第1负载装置12之间连接或断开的接触器。充电电阻器17c是用于在对设置在第1负载装置12的输入侧的滤波电容器122(参照图3)进行充电时，将电流限制在适当的充电电流值的充电电阻器。滤波电容器122的充电完成之后，接触器17b闭合而使充电电阻器17c的两端短路，以使驱动第1负载装置12时，不发生输入损失(充电电阻器17c不消耗电力)。通过这些用于负载装置的断路器、接触器等，能够使第1蓄电装置13安全地与第1负载装置12或第1供电装置11连接，还能够在不使用第1蓄电装置13时、发生异常时等时候，迅速地断开与第1蓄电装置13的连接。
另外，第1控制部200a对负载装置主电路部124输出控制信号，而对交流电动机126a、126b进行驱动控制时，第1控制部200a控制供电装置主电路部115，对第1供电装置11进行电力转换控制，该电力转换控制与对交流电动机126a、126b的驱动控制相应(转换得到的电力与驱动所需电力平衡)，并且，第1控制部200a对第1蓄电装置13进行充放电控制。
另外，第1供电装置11、第1负载装置12等发生异常时，第1控制部200a为了保护各装置，而进行使接触器(54a、54b、17a、17b)、断路器(16)断开的控制，在各装置启动时，第1控制部200a进行使接触器(54a、54b、17a、17b)、断路器(16)闭合的控制。另外，为了避免过于复杂，图1中，省略了对断路器(16)以及接触器(54a、54b、17a、17b)的控制信号的图示。
此外，图1中，第1、第2控制部(200a、200b)之间相互输出的信号PF1、PF2，是用于识别第1组驱动系统或第2组驱动系统的故障、即系统间的故障的信号，在此之后的说明中，将该信号称为“故障识别信号”。
通过上述的结构、控制功能等，能够实现组合驱动，即，由第1、第2供电装置(11、21)以及第1、第2蓄电装置(13、23)双方，对第1、第2负载装置(12、22)供应电力。
接下来，对为了使第1组驱动系统及第2组驱动系统(1、2)双方对辅助电源装置3供应所需电力而进行的控制动作进行说明。
例如，第1、第2负载装置(12、22)由逆变器和电动机组合而成，对第1、第2负载装置(12、22)输出同一指令，第1、第2蓄电装置(13、23)由相同容量的蓄电池构成。因此，基本上，第1、第2蓄电装置(13、23)的充电量(SOC)及电压发生相同的变化。另外，第1、第2蓄电装置(13、23)的温度状况及已使用年限不同时，第1、第2蓄电装置(13、23)之间的充电量及充电电压会出现差异。在出现这种差异的情况下，当各蓄电装置的电压逼近上限或下限时，则会导致需要使各负载装置停止工作或者抑制各负载装置的输出，驱动系统之间负载装置的动作不一致的、无法使各蓄电装置的使用率均等化等状况。
因此，第1实施方式所涉及的组合驱动系统中，辅助电源装置3在编成列车的过程中与驱动系统1、2一同设置，如上所述，二极管31a、31b的输出端(阴极侧端子)对着连接，第1、第2蓄电装置(13、23)输出的电力经由二极管31a、31b供应给辅助电源装置3。采用该方式，在第1、第2蓄电装置(13、23)中，由电位、充电量较大的蓄电装置对辅助电源装置3供应电力，从而能够获得使第1、第2蓄电装置(13、23)之间的充电量或电压均等化(以下统称“电压等的均等化”)的效果。
另外，对于蓄电装置间的电压等的均等化，不仅可以通过采用二极管的阴极对着连接的结构来实现，也可以通过对第1、第2供电装置(11、12)进行控制的方法来实现。下面，参照图1和图4对该控制方法进行说明。
图4表示，为了实现蓄电装置间的电压等的均等化，第1控制部200a所采用的结构的一个例子。第2控制部200b也采用同样的结构。第1控制部200a中设有输出电流指令生成部210和输出电流控制器220，其中，输出电流指令生成部210具有加法器212和分担供电量运算部214，输出电流控制部214具有减法器222和控制器224。
分担供电量运算部214例如将电流测量值I33a的1/2(或相当于1/2的分量)作为分担供电量输出给加法器212。在加法器212中，将分担供电量与输出电流指令值Iref1(不用符号表示时，以“第1输出电流指令值”表示)相加，将相加得到的值作为输出电流指令值Iref2(不用符号表示时，以“第2输出电流指令值”表示)输入至输出电流控制器220。
在输出电流控制器220中，用减法器222对输出电流指令值Iref2和电流测量值I33a进行减法运算，将进行减法运算得到的差值输入例如为PI控制器的控制器224，生成输出电压指令值。根据该输出电压指令值来生成PWM控制信号PWM11。
通过上述控制，对从第1组驱动系统1中生成的电力中减去第1负载装置12所需要的电力后的电力(第1剩余电力)和从第2组驱动系统2中生成的电力中减去第2负载装置22所需要的电力后的电力(第2剩余电力)进行平均分配。即，辅助电源装置3所消费的电量的来源分配(分担、补充)由第1、第2蓄电装置(13、23)平均进行，因而能够实现第1、第2蓄电装置(13、23)之间的电压等的均等化。
此外，在任何一个驱动系统发生异常时，为了保护该驱动系统而使该驱动系统停止动作时，需要由处于正常状态的驱动系统独自来负担辅助电源装置3所需的电力。在这种情况下，使用上述故障识别信号PF1、PF2进行控制。具体而言，第1、第2控制部(200a、200b)接收故障识别信号PF1、PF2，在利用故障识别信号PF1、PF2识别出其他组的系统发生故障或停止动作时，不像上述那样将电流测量值I33的1/2(或者相当于1/2的分量)作为分担供电量，而是将电流测量值I33a(或与其相当的分量)，即双方均正常时的分担供电量的2倍的值作为分担供电量输出给加法器212。
另外，图1中，将第1、第2控制部(200a、200b)双方共用的电流测量仪33，作为用于测量辅助电源装置3的输入电流的电流测量仪，其实也可以如图5所示，分别设置第1、第2控制部(200a、200b)专用的电流测量仪33a、33b，将电流测量仪33a、33b的测量值分别输出给第1、第2控制部(200a、200b)。采用这种结构，将具有第1、第2控制部(200a、200b)的第1组、第2组驱动系统(1、2)所具有的主要硬件并联设置，能够确保系统的冗余性(redundancy)。
另外，如图5所示那样，具备专用电流测量仪33a、33b的基础上，如图6所示那样，将电流测量仪33a、33b的各输出信息输入第1、第2控制部(200a、200b)双方，即使在任何一方的电流测量仪发生故障时，也能够保证系统继续运转，而且能够进一步确保系统的冗余性。
例如，在第1、第2控制部(200a、200b)中，分别始终对电流测量仪33a、33b的电流测量值进行比较，当电流测量值之间的差值的绝对值在预先设定的阈值以内时，判定为电流测量仪33a、33b双方均处于正常状态。此时，在各控制部中，可以使用任何一方(例如电流测量仪33a)的测量值的1/2(或相当于1/2的分量)，或者使用双方的测量值的平均值。
另外，当电流测量值之间的差值的绝对值超过预先设定的阈值时，判定为有电流测量仪发生了故障，此时，发生故障的电流测量仪所测量出的电流测量值处于辅助电源装置3的正常输入电流范围外，因而，例如可以不使用处于辅助电源装置3的正常输入电流范围外的电流测量值，而是将处于正常状态的电流测量仪的输出信号的1/2在各控制部中通用。
如上所述，第1实施方式所涉及的组合驱动系统具有第1、第2供电装置、第1、第2蓄电装置、第1负载装置、第2负载装置，还具有第1二极管、第2二极管和辅助电源装置，其中，第1、第2供电装置供应直流电，第1、第2蓄电装置分别与第1、第2供电装置连接，储存直流电或放出直流电，第1负载装置接收由第1供电装置及第1蓄电装置供应的直流电，从而驱动第1负载，第2负载装置接收由第2供电装置及第2蓄电装置供应的直流电，从而驱动第2负载，第1二极管的阳极侧端子与第1蓄电装置的输出侧连接，第2二极管的阳极侧端子与第2蓄电装置的输出侧连接，辅助电源装置以将第1、第2二级管的阴极侧端子连接在一起的连接端子为输入端子。因而，能够使蓄电装置之间充电量或电压均等化，从而能够使蓄电装置之间使用寿命均等化。
另外，采用第1实施方式所涉及的组合驱动系统，用电流测量仪对辅助电源装置的输入电流进行检测，基于检测得到的电流测量值，算出相同的第1、第2分担供电量，将该第1、第2分担供电量分别作为控制第1、第2蓄电装置的动作的指令值，因而，能够更加促进第1、第2蓄电装置间充电量或电压的均等化。
另外，采用第1实施方式所涉及的组合驱动系统，在第1、第2供电装置中的任何一个停止运转时，进行控制，以使正处于正常运转状态的那一个供电装置输出的分担供电量为正常时(第1、第2供电装置均正常运转时)其输出的分担供电量的2倍，即，停止运转的供电装置原本要输出的电力由处于正常运转状态的供电装置代行输出，从而，即使在系统故障时，也能够使第1、第2蓄电装置间充电量或电压均等化。
此外，优选为，组合驱动系统具有将测量值输入第1、第2控制部双方的2个电流测量仪。采用这种结构，即使在某个电流测量仪发生故障时，也能够继续进行用于使第1、第2蓄电装置间充电量或电压均等化的运转控制，还能够使系统结构冗余化(保证可靠性)，即使在电流测量仪间存在偏差等误差时，也能够降低该误差对算出分担供电量的影响。
第2实施方式
图7表示第2实施方式所涉及的组合驱动系统的一个结构例，该结构例中，第1控制部200a的结构与图4中不同。图4中，采用仅将电流测量值I33a输入分担供电量运算部214的结构，而在图7所示的第2实施方式中，采用将电流测量值I33a和电压测量值V30双方输入分担供电量运算部214的结构。
在图4的结构中，电压测量值V30的值以大致一定值保持稳定时，图4的结构与图7的结构可以视为等效结构。另外，由于与辅助电源装置3连接的负载，而导致辅助电源装置3的输入电压发生变动，且该变动不可忽视时，有必要如图7所示那样利用电压测量值V30。
采用图7的结构的情况下，分担供电量运算部214基于电流测量值I33a和电压测量值V30，算出供应给辅助电源装置3的输入电力值，并且，将所算出的输入电力值的1/2作为分担供电量输入加法器212。另外，在此之后的处理与第1实施方式中相同，在此不再重复说明。
与第1实施方式中相同，通过上述控制，对从第1组驱动系统1中生成的电力中减去第1负载装置12所需要的电力后得到第1剩余电力和从第2组驱动系统2中生成的电力中减去第2负载装置22所需要的电力后得到的第2剩余电力进行平均分配，因而能够实现第1、第2蓄电装置(13、23)之间的电压等的均等化，从而能够使蓄电装置间的使用寿命均等化。
如上所述，采用第2实施方式所涉及的组合驱动系统，用电流测量仪对辅助电源装置的输入电流进行检测，并用电压测量仪对辅助电源装置的输入电压进行检测，基于检测得到的电流测量值和电压测量值之积，算出相同的第1、第2分担供电量，将该第1、第2分担供电量分别作为对于第1、第2蓄电装置的指令值，因而，能够更加促进第1、第2蓄电装置间充电量或电压的均等化。
第3实施方式
第3实施方式所涉及的组合驱动系统中，会考虑第1、第2蓄电装置(13、23)之间的温度差。下面，对考虑到该温度差的控制方法进行说明。
在第1、第2实施方式中，为了使蓄电装置间的电压等均等化，而由第1、第2控制部(200a、200b)分别对第1组、第2组的驱动系统(1、2)进行独立控制，上述说明中，以第1、第2控制部(200a、200b)的控制动作为中心进行了说明。如果能够进一步考虑到使蓄电装置间使用率均等化的观点，则能够提供更佳的实施方式。下面，在第3实施方式中，对在进一步考虑到使蓄电装置间使用率均等化时、第1、第2控制部(200a、200b)的控制动作进行说明。
为了使蓄电装置间使用率均等化，有时需要考虑蓄电装置间的温度状态。以轨道车辆为例进行说明的话，分别设置于第1组、第2组驱动系统(1、2)的第1、第2蓄电装置(13、23)有时设置于室内，有时配置于车顶上或车底板(车厢地板)下。如此配置的情况下，由于邻接的其他设备的工作状态、工作时的散热量的大小、车辆行驶时设备周围的风速及风量的大小等，有时会出现第1、第2蓄电装置(13、23)内部的电池单元的温度不均等的状况。
由电池单元的化学特性决定的内部电阻特性为，大多在低温时电阻值较大，不易于充电及放电，这一特性在采用锂电池时尤其明显。另外，分别与第1、第2蓄电装置(13、23)连接的第1、第2供电装置(11、21)基本上能够控制第1、第2蓄电装置(13、23)的电流本身，但是，电池单元的内部电阻较大时，理所当然电压的下降也较大。在这种状况下，作为施加在电池单元上的电压容易触及应保持的电压上限、电压下限的限制，因而需要缩小充放电电流指令值的范围，导致实际的充放电被抑制。因此，第1、第2蓄电装置(13、23)之间存在温度差时，低温一侧的装置的充放电量、利用率下降。
因而，在第3实施方式中，如图8所示，第1、第2蓄电装置(13、23)中分别设有用于测量电池单元的代表温度的温度传感器36a、36b，测量得到的两个温度信息分别输入第1、第2控制部200a、200b，对有无温度差、哪个蓄电装置的温度更高等进行判定，在第1、第2控制部(200a、200b)中设定顺序控制(以下称“温度差缩小模式”)，该顺序控制为如下控制：使温度较低的蓄电装置的SOC(State of Charge的缩写，是表示充电状态的指标)高于温度较高的蓄电装置的SOC。
通过这样，能够使低温侧的蓄电装置充入的电荷较多，从而，即使低温侧的电压下降较大，也不易引起放电时的低电压保护，能够提高装置运转的持续性。另外，充电时，低温一侧的蓄电装置、低温一侧的供电装置容易发生过电压保护、充电电流指令值的范围缩小。然而，通过上述控制，充电时间延长，因而蓄电装置的温度会上升，从而能够缩小蓄电装置间的温度差。
另外，如上所述，使用“温度差缩小模式”，例如蓄电装置13、23的电池单元间代表温度的差值(以下简称“温度差”)ΔT的绝对值在设定值T1[k]以上(︱ΔT︱≥T1)时，切换到“温度差缩小模式”，另外，例如︱ΔT︱≤T2[k](在此，T2＜T1)时，即确认温度差已缩小时，切换到对第1、第2蓄电装置(13、23)设定相同SOC 目标值的“通常模式”。如此，通过在T2和T1之间设定适当的差(T1＞T2)、即进行迟滞(Hysteresis)动作，能够防止在切换“温度差缩小模式”和“通常模式”时引起振荡(Chattering)。
采用进行上述控制的第3实施方式所涉及的组合驱动系统，与第1、第2实施方式所涉及的组合驱动系统相比，能够进一步促进第1、第2蓄电装置(13、23)间电压等的均等化，从而能够更加迅速地实现电压等的均等化。
如上所述，采用第3实施方式所涉及的组合驱动系统，在第1蓄电装置的内部温度和第2蓄电装置的内部温度之间的温度差超过阈值时，控制与高温一侧的蓄电装置连接的供电装置，以使低温一侧的蓄电装置的电压或充电量大于高温一侧的蓄电装置的电压或充电量，因而，能够更加促进第1、第2蓄电装置间充电量或电压的均等化。
第4实施方式
图9表示第4实施方式所涉及的组合驱动系统的一个结构例。第1实施方式所涉及的组合驱动系统输入来自直流架线51的直流电，与此相对，第4实施方式所涉及的组合驱动系统采用输入来自交流架线61的交流电的结构。具体而言，供电装置11b、21b的输入侧设有变压器66，并且，变压器66的一次绕组侧设有用于测量一次绕组侧被施加的电压(变压器1次电压：Vi)的输入电压测量部114。另外，图9中，对与第1实施方式中相同或等同的结构部标注相同的标号，并不再重复说明。
来自交流架线61的交流电经由受电弓62、架线断路器63输入变压器66的一次绕组。变压器66的二次绕组的组数与驱动系统的数量相应，架线电压被降压至与之后的供电装置(11b、21b)具有的供电装置主电路部115b相适应的电压。变压器66的二次绕组的输出先经由接触器64a、64b及充电电阻器64c然后输入供电装置主电路部115b。图9中，对于接触器64a、64b及充电电阻器64c的连接，仅示出了充电操作时接触器64a闭合的状态。通过这样，能够在充电操作完成后断开接触器64b，从而能够抑制充电电阻器64c的通电发热。
第4实施方式中，第1、第2供电装置(11b、21b)是将接收到的交流电转换成直流电、且使该直流电的电压适合于第1、第2负载装置(12、22)及第1、第2蓄电装置(13、23)的装置。用于测量变压器66的一次侧电压的输入电压测量部114及供电装置11b、21b内的输出电压测量部118测量得到电压信息V11、V21(Vi、Vo)，供电装置11b、2b内的输入电流测量部2测量得到电流信息I11、I21(Ii)，在图9中未示出的各控制部中，基于该电压信息V11、V21(Vi、Vo)与该电流信息I11、I21(Ii)，对供电装置11b、21b所分别具有的供电装置主电路部115b所具有的半导体开关(Sa1、Sb1、Sa2、Sb2)，生成开关信号。通过该控制，在供电装置11b、21b中进行交流-直流转换动作。
在此，负载装置12、22可以是用于对轨道车辆进行前进控制的前进控制装置，也可以是用于对轨道车辆中的前进控制装置之外的设备供电的辅助供电装置。负载装置12、22为前进控制装置时，负载装置12、22具有电力转换装置、交流电动机和行驶装置，其中，电力转换装置将接受的直流电转换成可调频率可调电压振幅的交流电，交流电动机由交流电驱动，行驶装置将交流电动机输出的驱动力传递给车轮。另外，负载装置12、22为辅助供电装置时，负载装置12、22进行如下动作：将接受的直流电转换成具有一定频率一定电压振幅的交流电，将该交流电供应给车辆所具备的设备。
在第4实施方式中，在由交流架线61获取电力的条件下，能够获得与第1～3实施方式中相同的效果，即，能够实现第1、第2蓄电装置(13、23)间电压等的均等化，能够使蓄电装置间使用寿命均等化。
第5实施方式
图10表示第5实施方式所涉及的组合驱动系统的一个结构例。第1～4实施方式中由架线(第1～3实施方式：直流架线，第4实施方式：交流架线)输入电力，与此相对，第5实施方式中，由内燃机及发电机构成发电装置。另外，图10中，与第1实施方式中相同或等同的结构部标注同一标号，并不再重复说明。
引擎71例如为柴油引擎等内燃机。引擎71的机械输出轴和发电机72的转轴直接连接，或者通过未图示的齿轮、皮带轮等连接。发电机72为交流发电机，发电机72例如输出三相交流电，该三相交流电输入供电装置11c。另外，如图所示，引擎71、发电机72及供电装置11c是组合驱动系统的结构要素，各组驱动系统(第1组驱动系统、第2组驱动系统)中均配有这些结构要素，且这些结构要素在各个驱动系统中相互连接。
供电装置11c是将发电机72输出的交流电转换成输入第1蓄电装置13及第1负载装置12的直流电的电力转换器，其根据如下的信号收发进行动作。
欲使供电装置11c输出直流电时，首先对引擎71输出速度指令，或者相当于速度指令的、为数字编码信号的陷波(notch)信号SP_ENG1。引擎71按照该指令以相应的速度特性开始运转。在此基础之上，基于在供电装置11c中获得的输入电流信息、输出电压信息，实施对发电机72的转矩的控制。通过该控制，在发电机72中发生对应于“速度×转矩”的电力，并且，通过供电装置11c的主电路的动作，输出直流电。
在第5实施方式中，在发电装置由内燃机和发电机构成的情况下，能够获得与第1～3实施方式中相同的效果，即，能够实现第1、第2蓄电装置(13、23)间电压等的均等化，能够使蓄电装置间使用寿命均等化。
另外，虽未图示，不言而喻，也可以由燃料电池等其他电力源向供电装置输入电力。
第6实施方式
图11表示第6实施方式所涉及的组合驱动系统的一个结构例。第1实施方式中，以编成车辆时设置2个驱动系统的情况为例，而在第6实施方式中，以编成车辆时设置3个以上驱动系统的情况为例。具体而言，驱动系统的数量为n时，通过使n个二极管(31a，31b，…，31n)的阴极侧端子对着连接，而使n个驱动系统的n个输出连接在一起。另外。图11中，对与第1实施方式中相同或等同的结构部标注相同的标号，并不再重复说明。
n个驱动系统均处于正常状态时，各控制部具有的分担供电量运算部214将电流测量值I33a的1/n(或相当于1/n的分量)作为分担供电量输出给加法器212。之后的处理与第1实施方式中相同。
另外，n个驱动系统中m个(m＜n)驱动系统处于正常状态，其余的驱动系统发生故障或处于非工作状态时，将电流测量值I33a的1/m(或相当于1/m的分量)作为分担供电量输出给加法器212。
另外，驱动系统的数量较多时，如图11所示，可以设置综合控制部300，以对第1～n控制部的状态信息进行监视/控制，从而分担功能，这有利于信号处理、装置结构的简易化。采用这种结构时，电流测量值(I33a，I33b，……)集中输入综合控制部300，由综合控制部300对第1～n控制部输出故障识别信号(PF1，PF2，……)，由此能够实现与第1实施方式中相同的控制。
在第6实施方式中，也能够获得与第1～3实施方式中相同的效果，即，能够实现第1～n蓄电装置(13，23，……)间电压等的均等化，能够使蓄电装置间使用寿命均等化。
此外，上述的实施方式中示出的结构仅仅是本实用新型的结构例，不言而喻，可以对其与公知技术进行组合，在不脱离本实用新型主旨的范围内，可以省略一部分结构部等，或对结构进行适当变更。
工业上利用的可能性
本实用新型可以适用于组合驱动系统，以使蓄电装置间使用寿命均等化。
附图标记说明
1：第1组驱动系统；2：第2组驱动系统；3：辅助电源装置；11、11b：第1供电装置；12：第1负载装置；13：第1蓄电装置；15：保险丝；16、26：断路器；17a、17b、27a、27b、54a、54b、64a、64b：接触器；17c、27c、54c、64c：充电电阻器；21、21b：第2供电装置；22：第2负载装置；23：第2蓄电装置；25：保险丝；30：电力转换装置；31a、31b：二极管；32a、32b：保险丝；33、33a、33b：电流测量仪；34a、34b：电线；36a、36b：温度检测传感器；51：直流架线；52：受电弓；53：架线断路器；61：交流架线；62：受电弓；63：架线断路器；66：变压器；71：引擎；72：发电机；111：滤波电感器；112：输入电流测量部；113、122：滤波电容器；114：输入电压测量部；115、115b：供电装置主电路部；116：输出电感器；117：输出电流测量部；118：输出电压测量部；121：负载输入电流测量部；123：负载输入电压测量部；124：负载装置主电路部；125：负载输出电流测量部；126a、126b：交流电动机；200a：第1控制部；200b：第2控制部；210：输出电流指令值生成部；212：加法器；214：分担供电量运算部；220：输出电流控制器；222：减法器；224：控制器；250：第3控制部；300：综合控制部。

Claims (8)

1.一种组合驱动系统，具有：第1、第2供电装置，其供应直流电；第1、第2蓄电装置，其分别与所述第1、第2供电装置连接，存储或放出直流电；第1负载装置，其接受所述第1供电装置及所述第1蓄电装置供应的直流电，而驱动第1负载；第2负载装置，其接受所述第2供电装置及所述第2蓄电装置供应的直流电，而驱动第2负载，
其特征在于，
还具有：
第1二极管，其阳极侧端子与所述第1蓄电装置的输出侧连接；
第2二极管，其阳极侧端子与所述第2蓄电装置的输出侧连接；
辅助电源装置，其输入端子是连接所述第1、第2二极管的阴极侧端子的接线端子。
2.根据权利要求1所述的组合驱动系统，其特征在于，
所述辅助电源装置为如下装置：其输出用于驱动车辆前进的电力以外的电力。
3.根据权利要求1所述的组合驱动系统，其特征在于，
具有分别用于测量所述第1、第2蓄电装置的内部温度的第1、第2温度检测传感器，
在所述第1蓄电装置的内部温度与所述第2蓄电装置的内部温度之间的温度差超过阈值时，控制与高温侧的蓄电装置连接的供电装置，使低温侧的蓄电装置的电压或充电量大于所述高温侧的蓄电装置的电压或充电量。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的组合驱动系统，其特征在于，
所述第1、第2供电装置是直流-直流转换器，其将直流架线所供应的直流电的电压值转换成适合于所述蓄电装置的直流电压。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述的组合驱动系统，其特征在于，
所述第1、第2供电装置是交流-直流转换器，其将交流架线所供应的交流电转换成电压值适合于所述蓄电装置的直流电。
6.根据权利要求1～3中任意一项所述的组合驱动系统，其特征在于，
具有由内燃机驱动的发电机，
所述第1、第2供电装置是交流-直流转换器，其将所述发电机所供应的交流电转换成电压值适合于所述蓄电装置的直流电。
7.根据权利要求1～3中任意一项所述的组合驱动系统，其特征在于，
具有燃料电池，
所述第1、第2供电装置是直流-直流转换器，其将所述燃料电池所供应的直流电转换成电压值适合于所述蓄电装置的直流电。
8.一种组合驱动系统，其特征在于，
具有多个驱动系统，各驱动系统分别具有供应直流电的供电装置、与所述供电装置连接且存储或放出直流电的蓄电装置、接受所述供电装置和所述蓄电装置供应的直流电而驱动负载的负载装置，并且，
所述组合驱动系统还具有多个二极管，多个二极管的阴极侧端子连接在一起，多个二极管的阳极侧端子分别与多个所述蓄电装置的输出端电连接，
所述组合驱动系统还具有辅助电源装置，多个所述蓄电装置通过连接在一起的所述阴极侧端子对该辅助电源装置供电。
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