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Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für ein elektrisches Fahrzeug und ein Bremssteuerverfahren für ein elektrisches Fahrzeug, das gleichzeitig eine Druckluftbremse und eine regenerative Bremse verwendet.
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Hintergrund
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In dem Leistungswandler-Controller für ein Fahrzeug, der in der unten aufgeführten Patentliteratur 1 offenbart wird, ist es üblich, den Regenerativbremsbetriebsbereich in einem Hochgeschwindigkeitsbereich durch zusätzliches Vorsehen einer Unterbrechungsvorrichtung und einer Unterbrechungssteuervorrichtung zu erhöhen.
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Zitatsliste
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Patentliteratur
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- Patentliteratur 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2004-236397
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Zusammenfassung
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Technisches Problem
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Bei der oben erwähnten herkömmlichen Technik gibt es ein Problem dahingehend, dass die Größe der Vorrichtung erweitert ist, weil es notwendig ist, zusätzlich eine Unterbrechungsvorrichtung und eine Unterbrechungssteuervorrichtung vorzusehen.
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Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des oben genannten Problems erzielt, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuervorrichtung für ein elektrisches Fahrzeug vorzusehen, die einen Regenerativbremsbetriebsbereich im Hochgeschwindigkeitsbereich erhöht, ohne zusätzliche Vorrichtungen vorzusehen, wie zum Beispiel eine Unterbrechungsvorrichtung und eine Unterbrechungssteuervorrichtung, sowie ein Bremssteuerverfahren für ein elektrisches Fahrzeug vorzusehen.
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Lösung des Problems
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Um das Problem zu lösen und die oben erwähnte Aufgabe zu lösen, betrifft die vorliegende Erfindung eine Steuervorrichtung für ein elektrisches Fahrzeug die umfasst: einen Wechselrichter, der einen Motor antreibt; eine Berechnungseinheit, die einen Regenerativbremsmomentlastfaktor berechnet, wenn ein Bremsbefehl erfasst wird; und eine Elementtemperatur-Erfassungseinheit, die eine Temperatur eines Schaltelemente erfasst, welches im Wechselrichter inkludiert ist. Die Berechnungseinheit umfasst eine Bremsmomentlastfaktor-Bestimmungseinheit, die den Regenerativbremsmomentlastfaktor gemäß einer Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation als einen Erfassungswert einer Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt, und eine Bremsmomentlastfaktor-Korrektureinheit, die einen Regenerativbremsmomentlastfaktor korrigiert, der durch die Bremsmomentlastfaktor-Bestimmungseinheit unter Verwendung einer Elementtemperaturinformation bestimmt wird, die durch die Elementtemperatur-Erfassungseinheit erfasst wird.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Regenerativbremsbetriebsbereich im Hochgeschwindigkeitsbereich zu erhöhen, ohne zusätzliche Vorrichtungen vorzusehen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 stellt ein Diagramm dar, welches eine beispielhafte Konfiguration einer Steuervorrichtung für ein elektrisches Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
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2(a) und 2(b) stellen erklärende Diagramme von Betriebsweisen grundsätzlicher Teile der Steuervorrichtung für das elektrische Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform dar.
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3 stellt ein Blockdiagramm dar, welches eine beispielhafte Konfiguration einer Berechnungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
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4 stellt ein Flussdiagramm dar, welches die Betriebsweise der grundsätzlichen Teile der Steuervorrichtung für das elektrische Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
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5 stellt ein Diagramm dar, welches eine beispielhafte Konfiguration einer Steuervorrichtung für das elektrische Fahrzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
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6 stellt ein Blockdiagramm dar, welches eine beispielhafte Konfiguration einer Berechnungseinheit gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
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7 stellt ein Diagramm dar, welches eine beispielhafte Konfiguration einer Steuervorrichtung für ein elektrisches Fahrzeug gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht.
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8 stellt ein Flussdiagramm dar, welches die Betriebsweise der grundsätzlichen Teile der Steuervorrichtung für ein elektrisches Fahrzeug gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulicht.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Beispielhafte Ausführungsformen der Steuervorrichtung für ein elektrisches Fahrzeug und eines Bremssteuerungsverfahrens für ein elektrisches Fahrzeug gemäß der vorliegende Erfindung werden nachfolgend detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Es ist festzustellen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die nachfolgenden Ausführungsformen beschränkt ist.
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Erste Ausführungsform
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1 stellt ein Diagramm dar, welches eine beispielhafte Konfiguration einer Steuervorrichtung für ein elektrisches Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht. Wie in 1 veranschaulicht, umfasst eine Steuervorrichtung 1 für ein elektrisches Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform ein Eingangsschaltung 2, die zumindest einen Schalter, einen Filterkondensator und eine Filterspule umfasst; einen Wechselrichter 3, der Schaltelemente 4a, 5a, 6a, 4b, 5b und 6b umfasst, wobei der Wechselrichter 3 mit zumindest einem Motor 8 verbunden ist, der das elektrische Fahrzeug antreibt; und eine Steuereinheit 7, die Impulsbreitenmodulationssignale U, V, W, X, Y und Z zum Ausführen einer Impulsbreitenmodulationssteuerung für die Schaltelemente 4a, 5a, 6a, 4b, 5b bzw. 6b, die im Wechselrichter 3 inkludiert sind, erzeugt und ausgibt. Der Motor 8, der mit dem Wechselrichter 3 verbunden ist, ist vorzugsweise ein Induktionsmotor oder ein Synchronmotor.
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Ein Ende der Eingangsschaltung 2 ist über einen Stromabnehmer 11 mit einem Kabel 10 verbunden und das andere Ende der Eingangsschaltung 2 ist über einen Rad 13 mit einer Schiene 12 verbunden, die sich auf dem Erdpotential befindet. Eine Gleichstromenergie oder eine Wechselstromenergie, die durch das Kabel 10 geliefert wird, wird über den Stromabnehmer 11 in das eine Ende der Eingangsschaltung 2 eingegeben, und die Energie (eine Gleichstromspannung), die an einem Ausgangsanschluss der Eingangsschaltung 2 erzeugt wird, wird in den Wechselrichter 3 eingegeben (bzw. angelegt).
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Der Wechselrichter 3 umfasst Zweige, bei denen positiv-seitige Arme (zum Beispiel das Schaltelement 4a in einer U-Phase), die durch die Schaltelemente 4a, 5a und 6a gebildet werden, und negativ-seitige Arme (zum Beispiel das Schaltelement 4b in der U-Phase), die durch die Schaltelemente 4b, 5b und 6b gebildet werden, jeweils seriell miteinander verbunden sind. Dies bedeutet, dass im Wechselrichter 3 eine Dreiphasen-Brückenschaltung einschließlich drei Zweigpaaren (für die U-Phase, für eine V-Phase und für eine W-Phase) gebildet wird. Es ist bevorzugt, ein IGBT-Element oder ein IPM-Element zu verwenden, welches eine antiparallele Diode, die darin eingebaut ist, als die Schaltelemente 4a, 5a, 6a, 4b, 5b und 6b aufweist.
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Die Steuereinheit 7 umfasst eine Berechnungseinheit 41, eine Regenerativbremsbefehls-Erzeugungseinheit 42 und eine Druckluftbrems-Befehlserzeugungseinheit 43. Ein Bremsbefehl 31 von einer Kabine 16, eine Temperaturinformation 32 von einer Fahrzeuginformations-Managementvorrichtung 17, eine Elementtemperaturinformation 33 von einem Thermistor 18, der als Elementtemperatur-Erfassungseinheit wirkt, und eine Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation 34 von einer Umdrehungsanzahl-Erfassungsvorrichtung 15, die als Geschwindigkeitserfassungseinheit wirkt, werden in die Steuereinheit 7 eingegeben.
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Die ”Fahrzeuginformations-Managementvorrichtung” stellt einen allgemeinen Namen für eine Vorrichtung dar, die eine Zuginformation (wie zum Beispiel eine Zugbetriebsinformation, eine Zugpositionsinformation und eine ATS-(Automatic Train Stop-)Steuerinformation verwaltet. Die vorliegende Ausführungsform ist so beschrieben, dass die Temperaturinformation 32 als die Umgebungstemperaturinformation um die Steuervorrichtung für ein elektrisches Fahrzeug herum erhalten wird, die in der Fahrzeuginformations-Managementvorrichtung 17 gehalten wird; jedoch ist es auch möglich, eine Umgebungstemperaturinformation von Vorrichtungen oder Sensoren zu erhalten, die sich von der Fahrzeuginformations-Managementvorrichtung 17 unterscheiden.
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Während die Elementtemperaturinformation 33 eine Information darstellt, die die Temperaturen der Schaltelemente 4a bis 6b, die in dem Wechselrichter 3 inkludiert sind, angibt, ist es nicht immer notwendig, dass die Elementtemperaturinformation 33 die Information darstellt, die Temperaturen der Elemente selbst angibt, und sie kann eine Information sein, die sich auf Elementtemperaturen bezieht, das bedeutet sie kann irgendeine Information sein, solange Temperaturänderungen dieser Elemente geschätzt werden können.
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2(a) und 2(b) stellen erklärende Diagramme von Betriebsweisen von grundsätzlichen Teilen der Steuervorrichtung für ein elektrisches Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform dar. 2(a) stellt ein Diagramm dar, welches eine Bremsmomentlastfaktorkarte veranschaulicht, wenn die Umgebungstemperatur relativ hoch ist, und 2(b) stellt ein Diagramm dar, welches eine Bremsmomentlastfaktorkarte veranschaulicht, wenn die Umgebungstemperatur relativ gering ist, wobei die horizontale Achse eine Fahrzeuggeschwindigkeit angibt und wobei die vertikale Achse den Regenerativbremsmomentlastfaktor angibt. Der Regenerativbremsmomentlastfaktor stellt das Verhältnis eines Regenerativbremsmoments in Bezug auf das gesamte Bremsmoment dar, welches die Summe des Regenerativbremsmoments und des Druckluftbremsmoments darstellt.
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In den 2(a) und 2(b) geben die schraffierten Bereiche auf der rechten Seite der Kurve K1 (K2) einen Bereich an, in welchem eine Druckluftbremse verwendet wird, und der nicht schraffierte Bereich auf der linken Seite der Kurve K1 (K2) gibt einen Bereich an, in welchem eine regenerative Bremse verwendet wird.
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Bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit V1, wenn die Umgebungstemperatur relativ hoch ist, werden eine regenerative Bremse und eine Druckluftbremse in einer kombinierten Weise oder gleichzeitig verwendet, wohingegen, wenn die Umgebungstemperatur relativ gering ist, lediglich die regenerative Bremse verwendet wird (2(a): Regenerativbremsmomentlastfaktor = 70%, 2(b): Regenerativbremsmomentlastfaktor = 100%). Des Weiteren sind bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit V2, die höher als die Fahrzeuggeschwindigkeit V1 (V2 > V1) ist, selbst bei einer Geschwindigkeit, bei welcher eine regenerative Bremse und eine Druckluftbremse gleichzeitig verwendet werden, in einem Fall, wo die Umgebungstemperatur relativ hoch ist, und in einem Fall, wo sie relativ gering ist, obwohl die Fahrzeuggeschwindigkeiten in diesen Fällen gleich sind, die Regenerativbremsmomentlastfaktoren in diesen Fällen verschieden zueinander (2(a): Regenerativbremsmomentlastfaktor = 20%, 2(b): Regenerativbremsmomentlastfaktor = 40%).
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Dies bedeutet, dass in der Steuervorrichtung für ein elektrisches Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform eine Betriebsweise angewendet wird, um den Regenerativbremsmomentlastfaktor abhängig davon zu ändern, ob die Umgebungstemperatur hoch oder niedrig ist. Insbesondere wenn die Umgebungstemperatur niedriger wird, wird der Regenerativbremsmomentlastfaktor derart gesteuert, dass er größer wird; und wenn die Umgebungstemperatur höher wird, wird der Regenerativbremsmomentlastfaktor derart gesteuert, dass er kleiner wird.
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3 stellt ein Blockdiagramm dar, welches eine exemplarische Konfiguration der Berechnungseinheit 41 veranschaulicht, die in 1 veranschaulicht ist. Die Berechnungseinheit 41 ist eingerichtet, eine Bremsmomentlastfaktor-Bestimmungseinheit 51 und eine Bremsmomentlastfaktor-Korrektureinheit 52 zu umfassen.
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Als nächstes werden Betriebsweisen der Berechnungseinheit 41 unter Bezugnahme auf 1 bis 4 beschrieben. 4 stellt ein Flussdiagramm dar, welches die Betriebsweise der grundsätzlichen Teile der Steuervorrichtung für ein elektrisches Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. Insbesondere stellt 4 ein Diagramm dar, welches eine Betriebsweise der Berechnungseinheit 41 veranschaulicht.
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Der Bremsbefehl 31 von der Kabine 16, die Temperaturinformation 32 von der Fahrzeuginformations-Managementvorrichtung 17 und die Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation 34 von der Umdrehungsanzahl-Erfassungsvorrichtung 15 werden in die Bremsmomentlastfaktor-Bestimmungseinheit 51 (siehe 3) eingegeben. Eine Bremsmomentlastfaktorkarte 56 (siehe 2 und 3) wird in der Bremsmomentlastfaktor-Bestimmungseinheit 51 bereitgestellt. Es ist bevorzugt, dass eine Vielzahl von Bremsmomentlastfaktorkarten 56 vorgesehen werden, wobei die Karten in vorgegebenen Schrittgrößen vorliegen, wie zum Beispiel für alle 5°C oder alle 10°C, so dass die Karten abhängig von der Umgebungstemperatur gewechselt werden können. Es ist festzustellen, dass es auch möglich ist, dass der Bremsmomentlastfaktor erhalten wird, indem eine funktionale Berechnung auf Basis der Umgebungstemperatur und der Fahrzeuggeschwindigkeit durchgeführt wird, ohne Verwendung einer Karte wie zum Beispiel der Bremsmomentlastfaktorkarte 56.
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Wenn die Bremsmomentlastfaktor-Bestimmungseinheit 51 den Bremsbefehl 31 erfasst (4: Schritt S101), bezieht sich die Bremsmomentlastfaktor-Bestimmungseinheit 51 auf die Bremsmomentlastfaktorkarte 56 unter Verwendung der Temperaturinformation 32 und der Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation 34, berechnet einen Regenerativbremsmomentlastfaktor 53 und gibt den berechneten Regenerativbremsmomentlastfaktor 53 an die Bremsmomentlastfaktor-Korrektureinheit 52 aus (4: Schritt S102).
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In die Bremsmomentlastfaktor-Korrektureinheit 52 wird die Elementtemperaturinformation 33 des Thermistors 18 sowie der Regenerativbremsmomentlastfaktor 53 (siehe 3) eingegeben. Die Bremsmomentlastfaktor-Korrektureinheit 52 korrigiert den Wert des Regenerativbremsmomentlastfaktors 53 unter Verwendung der Elementtemperaturinformation 33 (4: Schritt S103).
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Die Vorgänge bei den Schritten S101 bis S103 werden wiederholend bei dem Verarbeitungszyklus der Berechnungseinheit 41 durchgeführt; und Berechnungswerte, die sich in jedem Verarbeitungszyklus ändern, werden jeweils an die Regenerativbrems-Befehlserzeugungseinheit 42 und die Druckluftbrems-Befehlserzeugungseinheit 43 als Regenerativbremsinformation 54 bzw. Druckluftbremsinformation 55 ausgegeben.
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Die Regenerativbrems-Befehlserzeugungseinheit 42 erzeugt einen Gate-Befehl (ein Impulsbreitenmodulationssignal) 36, durch welches ein notwendiges Regenerativbremsmoment unter Verwendung der Regenerativbremsinformation 54 erzeugt wird, und es steuert die Schaltelemente 4a bis 6b, die in den Wechselrichter 3 inkludiert sind (Schritt S104). Die Druckluft-Bremsbefehlserzeugungseinheit 43 erzeugt einen Druckluftbremsbefehl 37, durch welchen ein notwendiges Druckluftbremsmoment unter Verwendung der Druckluftbremsinformation 55 erzeugt wird, und es gibt den Druckluftbremsbefehl 37 an die Druckluftbremsvorrichtung 20 aus (Schritt S104).
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Die Vorgänge bei den Schritten S101 bis S104, die oben beschrieben sind, werden jedes Mal durchgeführt, wenn ein Bremsbefehl erfasst wird.
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Als nächstes wird ein Beispiel eines speziellen Vorgangs beschrieben, der durch die Bremsmomentlastfaktor-Korrektureinheit 52 durchgeführt wird. Man nehme zum Beispiel an, dass es einen Fall gibt, in welchem, wenn eine Umgebungstemperatur niedrig ist, sich der Regenerativbremsmomentlastfaktor 53 erhöht, der durch die Bremsmomentlastfaktor-Bestimmungseinheit 51 bestimmt ist (d. h., ein Fall, in welchem sich ein Regenerativbremsmomentlastfaktor erhöht). Selbst bei diesem Beispiel wird angenommen, dass es immer noch den Fall gibt, wo aus verschiedenen Gründen die Elementtemperatur nahe der zulässigen Temperatur liegt. In diesem Fall ist es im Sinne eines Schutzes der Elemente nicht bevorzugt, das Regenerativbremsmoment zu erhöhen, selbst wenn die Umgebungstemperatur niedrig ist. In diesem Fall stellt die Bremsmomentlastfaktor-Korrektureinheit 52 eine Temperatur zum Beispiel geringer als die zulässige Temperatur als Schwellenwerttemperatur ein, und falls die Elementtemperatur die Schwellwerttemperatur übersteigt, wird ein Vorgang eines Verringerns des Regenerativbremsmomentlastfaktors durchgeführt. Als Vorgang eines Verringerns des Regenerativbremsmomentlastfaktors kann ein Verfahren durchgeführt werden, um einen berechneten Wert des Regenerativbremsmomentlastfaktors mit einem Korrekturkoeffizient zu multiplizieren, der geringer als 1 ist, oder um einen Korrekturwert von einem berechneten Wert des Regenerativbremsmomentlastfaktors zu subtrahieren. Des Weiteren muss die Schwellwerttemperatur kein einzelner Wert sein, sondern sie kann auf eine Vielzahl von Werten eingestellt werden.
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Als nächstes werden spezifische Wirkungen beschrieben, die durch die Steuervorrichtung für ein elektrisches Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform erzielt werden.
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Als erstes wird in einer herkömmlichen Steuervorrichtung für ein elektrisches Fahrzeug lediglich auf eine Bremsmomentlastfaktorkarte, wie zum Beispiel die in der 2(a) veranschaulichte, Bezug genommen, um den Regenerativbremsmomentlastfaktor zu bestimmen. Deshalb ist die Fahrzeuggeschwindigkeit bei Verwendung einer regenerativen Bremse normalerweise fixiert.
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Im Gegensatz dazu ändert die Steuervorrichtung für ein elektrisches Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform, abhängig von der Umgebungstemperatur, den Geschwindigkeitsbereich, während dem eine Regeneration beginnt. Deshalb ist es möglich, die Verwendungsrate der regenerativen Bremse zu erhöhen. Diese Differenz ist klar, wenn man die nicht schraffierten Bereiche in den 2(a) und 2(b) miteinander vergleicht. Auf diese Weise ist es gemäß der Steuervorrichtung für ein elektrisches Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform möglich, eine Wirkung zu erzielen, wobei ein Regenerativbrems-Betriebsbereich im Hochgeschwindigkeitsbereich erhöht werden kann. Des Weiteren erhöhen sich auch Energieeinspareffekte, da der Regenerativbrems-Betriebsbereich erhöht werden kann.
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Des Weiteren wird es möglich, falls die Verwendungsrate der regenerativen Bremse erhöht werden kann, die Verwendungsrate der Druckluftbremsvorrichtung zu verringern. Deshalb kann gemäß der Steuervorrichtung für ein elektrisches Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform ein Verschleiß der Bremsschuhe reduziert werden. Im Ergebnis ist es auch möglich, eine Wirkung zu erzielen, so dass eine Lebensdauer der Bremsschuhe erhöht werden kann.
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Des Weiteren ist die Steuervorrichtung für ein elektrisches Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform eingerichtet, einen berechneten Regenerativbremsmomentlastfaktor auf Basis der Elementtemperaturinformation korrigieren zu können. Deshalb ist es auch möglich, eine Wirkung derart zu erzeugen, dass eine Verhinderung eines Zustands sichergestellt ist, wo Temperaturen von Schaltelementen eine zulässige Temperatur überschreiten.
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Im Falle eines elektrischen Fahrzeugs ist es eine übliche Praxis, diesem eine Widerstandsbremsvorrichtung bereitzustellen, die Energie mit einem Bremswiderstand verbraucht. Beim Betrieb einer Steuerung, um einen Regenerativbrems-Betriebsbereich im Hochgeschwindigkeitsbereich zu erhöhen, erhöhen sich die Chancen einer Erhöhung der Kabelspannung. Durch ein Steuern der Betriebsweise der Widerstandsbremsvorrichtung, so dass sich die Kabelspannung nicht erhöht, ist es jedoch möglich, Probleme zu reduzieren, die mit dem Steuerbetrieb verknüpft sind.
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Des Weiteren werden bei der ersten Ausführungsform, wie durch die Konfiguration der Berechnungseinheit 41, die in 3 veranschaulicht ist, und wie durch Schritte S102 und S103 in 4 angegeben, Vorgänge derart durchgeführt, dass der Regenerativbremsmomentlastfaktor 53 unter Verwendung der Temperaturinformation 32 und der Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation 34 berechnet wird; und dann wird der Wert des Regenerativbremsmomentlastfaktors 53 unter Verwendung der Elementtemperaturinformation 33 korrigiert. Jedoch ist es auch möglich, eine Konfiguration vorzusehen, wo der Regenerativbremsmomentlastfaktor 53 unter gleichzeitiger Verwendung der Temperaturinformation 32, der Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation 34 und der Elementtemperaturinformation 33 berechnet wird. Ein Beispiel eines spezifischen Vorgangs wird hier beschrieben werden, bei welchem eine Elementtemperatur zum Beispiel geringer als eine Schwellenwerttemperatur ist, die basierend auf einer zulässigen Temperatur eingestellt ist, wobei eine Vielzahl von Bremsmomentlastfaktorkarten entsprechend Fahrzeuggeschwindigkeiten, wie in den 2(a) und (b) veranschaulicht, gehalten werden; und wobei eine Steuerung eines Umschaltens der Vielzahl von Bremsmomentlastfaktorkarten entsprechend den Fahrzeuggeschwindigkeiten wird ausgeführt. Des Weiteren ist es ausreichend, wenn die Elementtemperatur höher als die Schwellenwerttemperatur ist, wenn eine Steuerung eines Bezugnehmens auf lediglich die in der 2(a) veranschaulichte Bremsmomentlastfaktorkarte ausgeführt wird, ohne die Steuerung eines Umschaltens der Vielzahl von Bremsmomentlastfaktorkarten auszuführen.
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Zweite Ausführungsform
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5 stellt ein Diagramm dar, welches eine beispielhafte Konfiguration einer Steuervorrichtung für ein elektrisches Fahrzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht, und 6 stellt ein Blockdiagramm dar, welches eine beispielhafte Konfiguration der Berechnungseinheit 41 gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Bei der ersten Ausführungsform, die in den 1, 3, und 4 veranschaulicht ist, wurden Konfigurationen und Vorgänge zum Bestimmen eines Regenerativbremsmomentlastfaktors unter Verwendung der Temperaturinformation 32 beschrieben. Bei der zweiten Ausführungsform, die in den 5 und 6 veranschaulicht ist, wird eine Konfiguration zum Bestimmen eines Regenerativbremsmomentlastfaktors ohne Verwendung der Temperaturinformation 32 beschrieben. Andere Konfigurationen der zweiten Ausführungsform sind identisch oder äquivalent zu entsprechenden der ersten Ausführungsform, die in den 1 und 3 veranschaulicht ist, und somit werden gemeinsame Bestandselemente durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet und redundante Erklärungen derselben werden weggelassen.
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Bei der Steuervorrichtung für eine elektrisches Fahrzeug gemäß der zweiten Ausführungsform bestimmt die Bremsmomentlastfaktor-Bestimmungseinheit 51, die in der Berechnungseinheit 41 vorgesehen ist, den Regenerativbremsmomentlastfaktor 53 unter Verwendung der Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation 34 und gibt den so bestimmten Regenerativbremsmomentlastfaktor 53 an die Bremsmomentlastfaktor-Korrektureinheit 52 aus. Die Bremsmomentlastfaktor-Korrektureinheit 52 korrigiert den Wert des Regenerativbremsmomentlastfaktors 53 unter Verwendung der Elementtemperaturinformation 33; erzeugt die Regenerativbremsinformation 54 und die Druckluftbremsinformation 55 unter Verwendung des korrigierten Regenerativbremsmomentlastfaktors 53; und gibt die erzeugten Informationsteile aus.
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Bei der Steuervorrichtung für ein elektrisches Fahrzeug gemäß der zweiten Ausführungsform wird eine Steuerung der Änderung eines Geschwindigkeitsbereichs, in welchem eine Regeneration gestartet wird, nicht ausgeführt; jedoch wird die Steuerung einer Korrektur des Werts des Regenerativbremsmomentlastfaktors 53 unter Verwendung der Elementtemperaturinformation 33 ausgeführt, so dass die Größe des nicht schraffierten Bereichs in der in 2(a) oder 2(b) veranschaulichten Bremsmomentlastfaktorkarte größer gemacht werden kann als verglichen mit solchen bei herkömmlichen Verfahren. Deshalb kann gemäß der Steuervorrichtung für ein elektrisches Fahrzeug gemäß der zweiten Ausführungsform die Verwendungsrate der regenerativen Bremse stärker erhöht werden als im Vergleich mit solchen bei herkömmlichen Verfahren, und somit kann ein Verschleiß der Bremsschuhe reduziert werden und ist es möglich, eine Wirkung derart zu erzielen, dass die Lebensdauer der Bremsschuhe verlängert werden kann.
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Dritte Ausführungsform
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7 stellt ein Diagramm dar, welches eine beispielhafte Konfiguration einer Steuervorrichtung für ein elektrisches Fahrzeug gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht und 8 stellt ein Flussdiagramm dar, welches eine Betriebsweise von grundsätzlichen Teilen der Steuervorrichtung für ein elektrisches Fahrzeug gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulicht. Bei der ersten Ausführungsform, die in den 1, 3 und 4 veranschaulicht ist, wurden Konfigurationen und Vorgänge zum Bestimmen eines Regenerativbremsmomentlastfaktors unter Verwendung der Temperaturinformation 32 beschrieben. Bei der dritten Ausführungsform, die in den 7 und 8 veranschaulicht ist, wird eine Konfiguration zum Bestimmen eines Regenerativbremsmomentlastfaktors unter Verwendung einer Datumsinformation 38 anstatt der Temperaturinformation 32 beschrieben. Andere Konfigurationen der dritten Ausführungsform sind identisch oder äquivalent zu entsprechenden der ersten Ausführungsform, die in den 1 und 4 veranschaulicht ist, und somit werden gemeinsame Bestandselemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und redundante Erklärungen derselben werden weggelassen.
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Die Datumsinformation 38 kann jegliche Information sein, solange sie mit der Umgebungstemperatur in Verbindung bringbar ist, die in der ersten Ausführungsform durch ihre Verwendung beschrieben ist. Dies bedeutet, dass die Datumsinformation 38 nicht auf eine Information beschränkt ist, die das Datum selbst spezifiziert, wie zum Beispiel welcher Tag welchen Monat; und es kann eine Information sein, die den Monat oder die Jahreszeit spezifiziert. Abhängig von der Region, wo Züge unter Verwendung der Steuervorrichtung für elektrische Fahrzeuge betrieben werden, ist das nationale Land weit bzw. ausgedehnt und jahreszeitabhängige Temperaturänderungen sind heftig, und somit ist es bevorzugt, dass die Information eine jahrelange Temperaturinformation in der entsprechenden Betriebsregion aufweist.
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Wenn die Steuereinheit 7 die Datumsinformation 38 oder eine andere Information, die mit dem Datum verbunden ist, aufweist, ist es überflüssig zu erwähnen, dass die Datumsinformation 38 nicht von der Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation 34 erhalten werden muss.
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Gemäß der Steuervorrichtung für ein elektrisches Fahrzeug gemäß der dritten Ausführungsform ist es möglich, eine Wirkung derart zu erzielen, dass eine Steuerung selbst dann ausgeführt werden kann, wenn eine Temperaturinformation nicht erhalten werden kann, da die Steuerung zum Erhöhen der Verwendungsrate der regenerativen Bremse unter Verwendung einer Datumsinformation anstatt einer Temperaturinformation ausgeführt werden kann, selbst wenn eine Temperaturinformation nicht erhalten werden kann.
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Bei den ersten bis dritten Ausführungsformen, die oben beschrieben sind, können die Schaltelemente 4a bis 6b aus einem allgemeinen Halbleiter gebildet sein, wie zum Beispiel aus Silizium oder GaAs, und können auch aus einer breiten Bandbreite von Halbleitern gebildet sein, wie zum Beispiel SiC, einem Gallium-Nitrid-basierten Material oder einem Diamant.
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Es kann zum Beispiel sein, dass es einen Fall gibt, wo die Schaltelemente 4a bis 6b aus SiC gebildet sind. Wenn SiC verwendet wird, kann ein Verlust, der in diesem Fall verursacht wird, geringer gemacht werden als in einem Fall, wo Si verwendet wird, da diese Fälle hinsichtlich einer Annahme verglichen werden, dass der gleiche Betriebsstrom zum Einsatz kommt. Deshalb kann in dem Fall einer Verwendung von SiC die erzeugte Wärmemenge in Bezug auf den gleichen Betriebsstrom geringer sein als in dem Fall einer Verwendung von Si. Da der Wärmewiderstand von SiC höher als der von Si ist, ist die zulässige Temperatur von SiC des Weiteren höher als die von Si. Wenn die Schaltelemente 4a bis 6b aus einer breiten Bandbreite von Halbleitern gebildet werden, kann die Verwendungsrate einer regenerativen Bremse deshalb weiter erhöht werden.
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Konfigurationen, die in den ersten bis dritten Ausführungsformen beschrieben sind, stellen lediglich Beispiele der Konfiguration der vorliegenden Erfindung dar, und diese Konfigurationen können mit anderen wohl bekannten Verfahren kombiniert werden. Es ist überflüssig zu erwähnen, dass die vorliegende Erfindung eingerichtet werden kann, während sie modifiziert wird, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, wie zum Beispiel durch Weglassen eines Teils dieser Konfigurationen.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Wie oben beschrieben, ist die vorliegende Erfindung als Steuervorrichtung für ein elektrisches Fahrzeug nützlich, die Regenerativbrems-Betriebsbereiche in einem Hochgeschwindigkeitsbereich erhöhen kann, ohne zusätzliche Vorrichtungen vorzusehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1 Steuervorrichtung für elektrisches Fahrzeug, 2 Eingangsschaltung, 3 Wechselrichter, 4a, 5a, 6a, 4b, 5b, 6b Schaltelement, 7 Steuereinheit, 8 Motor, 10 Kabel, 11 Stromabnehmer, 12 Schiene, 13 Rad, 15 Umdrehungsanzahl-Erfassungsvorrichtung (Geschwindigkeitserfassungseinheit), 16 Kabine, 17 Fahrzeuginformations-Managementvorrichtung, 18 Thermistor (Elementtemperatur-Erfassungseinheit), 20 Druckluftbremsvorrichtung, 41 Berechnungseinheit, 42 Regenerativbremsbefehl-Erzeugungseinheit, 43 Druckluftbremsbefehl-Erzeugungseinheit, 51 Bremsmomentlastfaktor-Bestimmungseinheit, 52 Bremsmomentlastfaktor-Korrektureinheit.
