JP2006280113A

JP2006280113A - 鉄道車両の制御装置

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Publication number: JP2006280113A
Application number: JP2005096178A
Authority: JP
Inventors: Yukio Kadota; 行生門田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2006-10-12

Abstract

【課題】エネルギーを効率良く利用して目的地まで鉄道車両を走行させる鉄道車両の制御装置を提供する。
【解決手段】モータ５で駆動する鉄道車両１の制御装置であって、鉄道車両１の内部に発電装置２と、エネルギー蓄積装置３と、集電装置６と、インバータ４とを備え、エネルギー分配手段１０が走行計画、走行状態、走行予測に基づいて発電装置２とエネルギー蓄積装置３と集電装置６とのエネルギー分配比を決定してモータ５を駆動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道車両の制御装置に関する。

特開２００３−１６４００３号公報（特許文献１）に記載の鉄道車両の制御装置では、架線が配設された架線区間にて架線を介して電力を供給し、この電力を駆動源とする第１の動力供給手段と、電気車に燃料電池、蓄電池、ディーゼル発電機もしくはディーゼルエンジンのうち少なくとも１つを動力源とする第２の動力供給手段を備え、架線の配設が困難な区間を非架線区域とするとともに、非架線区域にて動力供給手段を第２の動力供給手段に切り替えている。

このような従来の鉄道車両の制御装置は、架線があるところでは架線からの電力でモータを駆動し、架線が無いところでは動力源でモータを駆動するもので、架線からの動力と動力源を効率良く分配利用できない問題点があった。
特開２００３−１６４００３号公報

本発明は、上述のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、走行計画、走行状態あるいは走行予測に基づいて発電装置とエネルギー蓄積装置と集電装置とのエネルギー分配比を決定し、エネルギーを効率良く利用して目的地まで走行する鉄道車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の１つ目の特徴は、鉄道車両の内部に、動力源として発電装置と、エネルギー蓄積装置と、集電装置と、インバータとを備え、モータで駆動する鉄道車両の制御装置であって、走行計画に基づいて発電装置とエネルギー蓄積装置と集電装置とのエネルギー分配比を決定してモータを駆動するエネルギー分配手段を備えた点にある。

上記鉄道車両の制御装置にあっては、エネルギー分配比を、発電装置が定格出力で運転するように決定し、発電装置が最大効率点およびその近傍で運転するように決定し、発電装置が要求寿命を満たすように決定し、発電装置の燃料供給ポイントの位置で決定し、エネルギー蓄積装置が定格出力で運転するように決定し、エネルギー蓄積装置が最大効率点およびその近傍で運転するように決定し、エネルギー蓄積装置が要求寿命を満たすように決定し、エネルギー蓄積装置のエネルギー調整ポイントの位置で決定し、あるいは集電装置が入力電流をピークカットするように決定することができる。

本発明の２つめの特徴は、鉄道車両の内部に、動力源として発電装置と、エネルギー蓄積装置と、集電装置と、インバータとを備え、モータで駆動する鉄道車両の制御装置であって、走行状態に基づいて発電装置とエネルギー蓄積装置と集電装置とのエネルギー分配比を決定してモータを駆動するエネルギー分配手段を備えた点にある。

上記鉄道車両の制御装置にあっては、エネルギー分配比を、発電装置の燃料残量から決定し、発電装置の電圧から決定し、発電装置の電流から決定し、発電装置の温度から決定し、エネルギー蓄積装置のエネルギー残量から決定し、エネルギー蓄積装置の電圧から決定し、エネルギー蓄積装置の電流から決定し、エネルギー蓄積装置の温度から決定し、集電装置との電圧から決定し、あるいは集電装置の電流から決定することができる。

本発明の３つ目の特徴は、鉄道車両の内部に、動力源として発電装置と、エネルギー蓄積装置と、集電装置と、インバータとを備え、モータで駆動する鉄道車両の制御装置であって、走行予測に基づいて発電装置とエネルギー蓄積装置と集電装置とのエネルギー分配比を決定してモータを駆動するエネルギー分配手段を備えた点にある。

本発明の４つ目の特徴は、鉄道車両の内部に、動力源として発電装置と、エネルギー蓄積装置と、集電装置と、インバータとを備え、モータで駆動する鉄道車両の制御装置であって、走行計画と走行状態と走行予測に基づいて発電装置とエネルギー蓄積装置と集電装置とのエネルギー分配比を決定してモータを駆動するエネルギー分配手段を備えた点にある。

本発明によれば、必要なモータエネルギーに対して発電装置、エネルギー蓄積装置、集電装置のエネルギー分配比を効率良く決定することにより、鉄道車両をそのエネルギーを効率良く利用して目的地まで走行させる制御をすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。

（第１の実施の形態）図１は本発明の第１の実施の形態の鉄道車両の制御装置を示すブロック図である。図１において、１は鉄道車両、２は発電装置、３はエネルギー蓄積装置、４はインバータ、５はモータ、６は集電装置、７は車輪、８は電力供給線、９はレールである。この鉄道車両１では、集電装置６、発電装置２、エネルギー蓄積装置３のうちの少なくとも１つから得られたエネルギーをインバータ４によって変換し、モータ５に所定の電力を供給して駆動し、走行する。

図２は本発明の第１の実施の形態の車両に搭載されているエネルギー分配手段としてのコンピュータ１０がエネルギー分配比を決定する処理のフローチャートである。鉄道車両１は多くの場合、走行計画に従って予め決められたルートを決められた時間に走行することから（ステップＳＱ１０１）、走行計画に従って事前に鉄道車両１が目的地まで走行するのに必要なモータエネルギーを計算し（ステップＳＱ１０２）、算出した値に基づいて発電装置２、エネルギー蓄積装置３、集電装置６のエネルギー分配比を決定する（ステップＳＱ１０３）。

図３は本発明の第１の実施の形態の走行計画の一例である。走行計画としては、鉄道車両１に位置を想定する経過時間や移動距離、線路条件となる勾配条件やカーブ条件、走行計画であるダイヤグラムや乗車率、走行速度、また停車駅や停車時間、電力供給線の状態や発電機への燃料供給ポイントなどがある。

これにより、必要なモータエネルギーに対して発電装置２、エネルギー蓄積装置３、集電装置６のエネルギー分配比を効率良く決定することで、エネルギー効率の高い鉄道車両１を提供することができる。

なお、発電装置２はディーゼルエンジンやタービン発電機といった回転型発電装置や、燃料電池や太陽光発電といった静止型発電装置が適用できる。エネルギー蓄積装置３は二次電池や電気二重層キャパシタといった静止型蓄電装置や、フライホイールなどの回転型エネルギー蓄積装置が適用できる。集電装置６はパンタグラフや第三軌道方式、また非接触給電方式が適用できる。これらの発電装置２、エネルギー蓄積装置３、集電装置６は必ずしも１両の鉄道車両１に備える必要はなく、複数の鉄道車両１に分散配置されていてもよい。

（第２の実施の形態）図４は本発明の第２の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャートである。なお、ハードウェア構成は図１に示した第１の実施の形態と同様である。本実施の形態の特徴は、コンピュータ１０が行うエネルギー分配比の決定処理にある。予め決められた走行計画（ステップＳＱ１１１）に従って、目的地まで走行するのに必要なモータエネルギーを計算する（ステップＳＱ１１２）。エネルギー分配比は、発電装置２が定格出力で運転し（ステップＳＱ１１３）、残りのモータエネルギーをエネルギー蓄積装置３と集電装置６で分担する（ステップＳＱ１１４）。

図５は本発明の第２の実施の形態の発電装置２の出力特性を示す図である。定格出力で発電装置を運転することにより、発電装置２の出力は最大出力を得ることができる。これにより、発電装置２は最大出力で動作することができ、集電装置６からの供給電力を減らして電力供給線８での送電損失を軽減することができる。

（第３の実施の形態）図６は本発明の第３の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャートである。なお、ハードウェア構成は図１に示した第１の実施の形態と同様である。本実施の形態の特徴は、コンピュータ１０が行うエネルギー分配比の決定処理にある。予め決められた走行計画（ステップＳＱ１２１）に従って、目的地まで走行するのに必要なモータエネルギーを計算する（ステップＳＱ１２２）。エネルギー分配比は、発電装置２が最大効率点で運転し（ステップＳＱ１２３）、残りのモータエネルギーをエネルギー蓄積装置３と集電装置６で分担する（ステップＳＱ１２４）。

図５の出力特性では、最大効率点は最大出力より低い出力点にあり、最大効率点での出力は最大出力より小さくなるが、発電装置２を最も効率良く運転することができる。これにより、発電装置２は最大効率点で動作することができ、損失の少ない状態で効率良く鉄道車両１のモータ５を駆動することができる。

（第４の実施の形態）図７は本発明の第４の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャートである。なお、ハードウェア構成は図１に示した第１の実施の形態と同様である。本実施の形態の特徴は、コンピュータ１０が行うエネルギー分配比の決定処理にある。予め決められた走行計画（ステップＳＱ１３１）に従って、目的地まで走行するのに必要なモータエネルギーを計算する（ステップＳＱ１３２）。エネルギー分配比は、発電装置２が要求寿命を満足する動作点で運転を行い（ステップＳＱ１３３）、残りのモータエネルギーをエネルギー蓄積装置３と集電装置６で分担する（ステップＳＱ１３４）。

これにより、発電装置２は要求寿命を満足できるようになり、交換作業やメンテナンスといった保守管理又は保守に関する停止期間を省き、効率の良い鉄道車両１を提供することができる。

（第５の実施の形態）図８は本発明の第５の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャートである。なお、ハードウェア構成は図１に示した第１の実施の形態と同様である。本実施の形態の特徴は、コンピュータ１０が行うエネルギー分配比の決定処理にある。予め決められた走行計画（ステップＳＱ１４１）に従って、目的地まで走行するのに必要なモータエネルギーを計算する（ステップＳＱ１４２）。エネルギー分配比は、発電装置２への燃料供給ポイントの位置で決定し、燃料供給ポイントが近い場合は発電装置２の出力を上げて、燃料供給ポイントが遠い場合は発電装置２の出力を下げて燃料供給量に対して最適な発電装置の出力とする（ステップＳＱ１４３）。残りのモータエネルギーをエネルギー蓄積装置３と集電装置６で分担する（ステップＳＱ１４４）。

これにより、発電装置２は燃料に対して最適な稼働状態とすることができ、効率の良い鉄道車両１を提供することができる。

（第６の実施の形態）図９は本発明の第６の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャートである。なお、ハードウェア構成は図１に示した第１の実施の形態と同様である。本実施の形態の特徴は、コンピュータ１０が行うエネルギー分配比の決定処理にある。予め決められた走行計画（ステップＳＱ１５１）に従って、目的地まで走行するのに必要なモータエネルギーを計算する（ステップＳＱ１５２）。エネルギー分配比は、エネルギー蓄積装置３が定格出力で運転し（ステップＳＱ１５３）、残りのモータエネルギーを発電装置２と集電装置６で分担する（ステップＳＱ１５４）。

これにより、エネルギー蓄積装置３は最大出力で動作することができ、発電装置２と集電装置６からの電力を減らしてエネルギーの負担を軽減し、効率の良い鉄道車両１を提供することができる。

（第７の実施の形態）図１０は本発明の第７の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャートである。なお、ハードウェア構成は図１に示した第１の実施の形態と同様である。本実施の形態の特徴は、コンピュータ１０が行うエネルギー分配比の決定処理にある。予め決められた走行計画（ステップＳＱ１６１）に従って、目的地まで走行するのに必要なモータエネルギーを計算する（ステップＳＱ１６２）。エネルギー分配比は、エネルギー蓄積装置３が最大効率点で運転し（ステップＳＱ１６３）、残りのモータエネルギーを発電装置２と集電装置６で分担する（ステップＳＱ１６４）。

これにより、エネルギー蓄積装置３は最大効率点で動作することができ、損失の少ない状態で効率良く鉄道車両１のモータ５を駆動することができる。

（第８の実施の形態）図１１は本発明の第８の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャートである。なお、ハードウェア構成は図１に示した第１の実施の形態と同様である。本実施の形態の特徴は、コンピュータ１０が行うエネルギー分配比の決定処理にある。予め決められた走行計画（ステップＳＱ１７１）に従って、目的地まで走行するのに必要なモータエネルギーを計算する（ステップＳＱ１７２）。エネルギー分配比は、エネルギー蓄積装置３が要求寿命を満足する動作点で運転し（ステップＳＱ１７３）、残りのモータエネルギーを発電装置２と集電装置６で分担する（ステップＳＱ１７４）。

これにより、エネルギー蓄積装置３は要求寿命を満足できるようになり、交換作業やメンテナンスといった保守管理又は保守に関する停止期間を省き、効率の良い鉄道車両１を提供することができる。

（第９の実施の形態）図１２は本発明の第９の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャートである。なお、ハードウェア構成は図１に示した第１の実施の形態と同様である。本実施の形態の特徴は、コンピュータ１０が行うエネルギー分配比の決定処理にある。予め決められた走行計画（ステップＳＱ１８１）に従って、目的地まで走行するのに必要なモータエネルギーを計算する（ステップＳＱ１８２）。エネルギー分配比は、エネルギー蓄積装置３のエネルギー調整ポイントの位置で決定し、エネルギー調整ポイントが近い場合はエネルギー蓄積装置３の充放電電力を増やし、エネルギー調整ポイントが遠い場合はエネルギー蓄積装置３の充放電電力を減らして、残留エネルギー量の調整を行う（ステップＳＱ１８３）。残りのモータエネルギーを発電装置２と集電装置６で分担する（ステップＳＱ１８４）。

これにより、エネルギー蓄積装置３は最適な稼働状態とすることができ、効率の良い鉄道車両１を提供することができる。

また、エネルギー調整ポイントにエネルギー蓄積装置３と同じエネルギー蓄積装置が設置されていると、エネルギー蓄積量や充放電時間の最適化が図れ、より効率のよいシステムを構成することも可能である。

（第１０の実施の形態）図１３は本発明の第１０の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャートである。なお、ハードウェア構成は図１に示した第１の実施の形態と同様である。本実施の形態の特徴は、コンピュータ１０が行うエネルギー分配比の決定処理にある。予め決められた走行計画（ステップＳＱ１９１）に従って、目的地まで走行するのに必要なモータエネルギーを計算する（ステップＳＱ１９２）。エネルギー分配比は、集電装置６の入力電流がピークカットされるように決定し（ステップＳＱ１９３）、残りのモータエネルギーを発電装置２とエネルギー蓄積装置３で分担する（ステップＳＱ１９４）。

これにより、電力供給線８および変電所の設備容量を低減して、効率の良い鉄道車両１を提供することができる。

（第１１の実施の形態）図１４は本発明の第１１の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャートである。なお、ハードウェア構成は図１に示した第１の実施の形態と同様である。本実施の形態の特徴は、コンピュータ１０が行うエネルギー分配比の決定処理にある。鉄道車両１は走行状態に応じてモータエネルギーが刻々と変化する。よって本実施の形態では、走行状態（ステップＳＱ２０１）に従って、モータエネルギーを計算する（ステップＳＱ２０２）。エネルギー分担は、走行状態に従い総合的なエネルギー効率を考慮して、モータ駆動に必要な発電装置２、エネルギー蓄積装置３、集電装置６のエネルギー分担比を決定する（ステップＳＱ２０３）。図１５は本実施の形態の走行状態の一例を示す図である。時間、距離、走行速度、乗車率、天候などがある。

これにより、必要なモータエネルギーに対して発電装置２、エネルギー蓄積装置３、集電装置６のエネルギー分配比を効率良く決定することができ、エネルギー効率の高い鉄道車両１を提供することができる。

（第１２の実施の形態）図１６は本発明の第１２の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャートである。なお、ハードウェア構成は図１に示した第１の実施の形態と同様である。本実施の形態の特徴は、コンピュータ１０が行うエネルギー分配比の決定処理にある。走行状態（ステップＳＱ２１１）に従って、モータエネルギーを計算し（ステップＳＱ２１２）、エネルギー分担比は、発電装置２の燃料残量から発電装置２のエネルギーを決定し（ステップＳＱ２１３）、残りのモータエネルギーをエネルギー蓄積装置３と集電装置６で分担する（ステップＳＱ２１４）。

これにより、発電装置２の燃料残量に適した発電装置２のエネルギーとすることができ、発電装置２の燃料を効率良く利用できるようになる。

（第１３の実施の形態）図１７は本発明の第１３の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャートである。なお、ハードウェア構成は図１に示した第１の実施の形態と同様である。本実施の形態の特徴は、コンピュータ１０が行うエネルギー分配比の決定処理にある。走行状態（ステップＳＱ２２１）に従って、モータエネルギーを計算し（ステップＳＱ２２２）、エネルギー分担比は、発電装置２の電圧から発電装置２のエネルギーを決定し（ステップＳＱ２２３）、残りのモータエネルギーをエネルギー蓄積装置３と集電装置６で分担する（ステップＳＱ２２４）。

これにより、発電装置２を適切な電圧範囲で使用することができ、過電圧や電圧低下を防止することで故障や劣化を回避し、交換作業やメンテナンスといった保守管理又は保守に関する停止期間を省き、効率良く発電装置２を使用することができるようになる。

（第１４の実施の形態）図１８は本発明の第１４の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャートである。なお、ハードウェア構成は図１に示した第１の実施の形態と同様である。本実施の形態の特徴は、コンピュータ１０が行うエネルギー分配比の決定処理にある。走行状態（ステップＳＱ２３１）に従って、モータエネルギーを計算し（ステップＳＱ２３２）、エネルギー分担比は、発電装置２の電流から発電装置２のエネルギーを決定し（ステップＳＱ２３３）、残りのモータエネルギーをエネルギー蓄積装置３と集電装置６で分担する（ステップＳＱ２３４）。

これにより、発電装置２を適切な電流範囲で使用することができ、過電流を防止することで故障や劣化を回避し、交換作業やメンテナンスといった保守管理又は保守に関する停止期間を省き、効率良く発電装置２を使用することができるようになる。

（第１５の実施の形態）図１９は本発明の第１５の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャートである。なお、ハードウェア構成は図１に示した第１の実施の形態と同様である。本実施の形態の特徴は、コンピュータ１０が行うエネルギー分配比の決定処理にある。走行状態（ステップＳＱ２４１）に従って、モータエネルギーを計算し（ステップＳＱ２４２）、エネルギー分担比は、発電装置２の温度から発電装置２のエネルギーを決定し（ステップＳＱ２４３）、残りのモータエネルギーをエネルギー蓄積装置３と集電装置６で分担する（ステップＳＱ２４４）。

これにより、発電装置２を適切な温度範囲で使用することができ、高温状態や低温状態を防止することで故障や劣化を回避し、交換作業やメンテナンスといった保守管理又は保守に関する停止期間を省き、効率良く発電装置２を使用することができるようになる。

（第１６の実施の形態）図２０は本発明の第１６の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャートである。なお、ハードウェア構成は図１に示した第１の実施の形態と同様である。本実施の形態の特徴は、コンピュータ１０が行うエネルギー分配比の決定処理にある。走行状態（ステップＳＱ２５１）に従って、モータエネルギーを計算し（ステップＳＱ２５２）、エネルギー分担比は、エネルギー蓄積装置３のエネルギー残量からエネルギー蓄積装置３のエネルギーを決定し（ステップＳＱ２５３）、残りのモータエネルギーを発電装置２と集電装置６で分担する（ステップＳＱ２５４）。

これにより、エネルギー蓄積装置３のエネルギー残量に適したエネルギー蓄積装置３のエネルギー出力とすることができ、エネルギー蓄積装置３の残っているエネルギーを効率良く利用できるようになる。

（第１７の実施の形態）図２１は本発明の第１７の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャートである。なお、ハードウェア構成は図１に示した第１の実施の形態と同様である。本実施の形態の特徴は、コンピュータ１０が行うエネルギー分配比の決定処理にある。走行状態（ステップＳＱ２６１）に従って、モータエネルギーを計算し（ステップＳＱ２６２）、エネルギー分担比は、エネルギー蓄積装置３の電圧からエネルギー蓄積装置３のエネルギーを決定し（ステップＳＱ２６３）、残りのモータエネルギーを発電装置２と集電装置６で分担する（ステップＳＱ２６４）。

これにより、エネルギー蓄積装置３を適切な電圧範囲で使用することができ、過電圧や電圧低下を防止することで故障や劣化を回避し、交換作業やメンテナンスといった保守管理又は保守に関する停止期間を省き、効率良くエネルギー蓄積装置３を使用することができるようになる。

（第１８の実施の形態）図２２は本発明の第１８の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャートである。なお、ハードウェア構成は図１に示した第１の実施の形態と同様である。本実施の形態の特徴は、コンピュータ１０が行うエネルギー分配比の決定処理にある。走行状態（ステップＳＱ２７１）に従って、モータエネルギーを計算し（ステップＳＱ２７２）、エネルギー分担比は、エネルギー蓄積装置３の電流からエネルギー蓄積装置３のエネルギーを決定し（ステップＳＱ２７３）、残りのモータエネルギーを発電装置２と集電装置６で分担する（ステップＳＱ２７４）。

これにより、エネルギー蓄積装置３を適切な電流範囲で使用することができ、過電流を防止することで故障や劣化を回避し、交換作業やメンテナンスといった保守管理又は保守に関する停止期間を省き、効率良くエネルギー蓄積装置３を使用することができるようになる。

（第１９の実施の形態）図２３は本発明の第１９の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャートである。なお、ハードウェア構成は図１に示した第１の実施の形態と同様である。本実施の形態の特徴は、コンピュータ１０が行うエネルギー分配比の決定処理にある。走行状態（ステップＳＱ２８１）に従って、モータエネルギーを計算し（ステップＳＱ２８２）、エネルギー分担比は、エネルギー蓄積装置３の温度からエネルギー蓄積装置３のエネルギーを決定し（ステップＳＱ２８３）、残りのモータエネルギーを発電装置２と集電装置６で分担する（ステップＳＱ２８４）。

これにより、エネルギー蓄積装置３を適切な温度範囲で使用することができ、高温状態や低温状態を防止することで故障や劣化を回避し、交換作業やメンテナンスといった保守管理又は保守に関する停止期間を省き、効率良くエネルギー蓄積装置３を使用することができるようになる。

（第２０の実施の形態）図２４は本発明の第２０の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャートである。なお、ハードウェア構成は図１に示した第１の実施の形態と同様である。本実施の形態の特徴は、コンピュータ１０が行うエネルギー分配比の決定処理にある。走行状態（ステップＳＱ２９１）に従って、モータエネルギーを計算し（ステップＳＱ２９２）、エネルギー分担比は、集電装置６の電圧から集電装置６のエネルギーを決定し（ステップＳＱ２９３）、残りのモータエネルギーを発電装置２とエネルギー蓄積装置３で分担する（ステップＳＱ２９４）。

これにより、集電装置６を適切な電圧範囲に維持することができ、電力供給線８の電圧を安定化して、効率良く集電装置６からエネルギーを得ることができるようになる。

（第２１の実施の形態）図２５は本発明の第２１の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャートである。なお、ハードウェア構成は図１に示した第１の実施の形態と同様である。本実施の形態の特徴は、コンピュータ１０が行うエネルギー分配比の決定処理にある。走行状態（ステップＳＱ３０１）に従って、モータエネルギーを計算し（ステップＳＱ３０２）、エネルギー分担比は、集電装置６の電流から集電装置６のエネルギーを決定し（ステップＳＱ３０３）、残りのモータエネルギーを発電装置２とエネルギー蓄積装置３で分担する（ステップＳＱ３０４）。

これにより、集電装置６を適切な電流範囲で使用することができ、過電流を防止することで集電装置６もしくは電力供給線８の故障や劣化を回避し、交換作業やメンテナンスといった保守管理又は保守に関する停止期間を省き、効率良く集電装置６を使用することができるようになる。

（第２２の実施の形態）図２６は本発明の第２２の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャートである。なお、ハードウェア構成は図１に示した第１の実施の形態と同様である。本実施の形態の特徴は、コンピュータ１０が行うエネルギー分配比の決定処理にある。鉄道車両１は災害や事故による不測の事態が生ずると走行計画から逸脱する。また新規路線や工事直後などでは十分なデータが収集できないので走行計画は不十分なものとなる。そのような場合、鉄道車両１は走行状態に応じてモータエネルギーが刻々と変化する。よって本実施の形態では、走行予測（ステップＳＱ３１１）に従って、モータエネルギーを計算し（ステップＳＱ３１２）、エネルギー分担は、走行状態に従い総合的なエネルギー効率を考慮して、モータ駆動に必要な発電装置２、エネルギー蓄積装置３、集電装置６のエネルギー分担比を決定する（ステップＳＱ３１３）。

図２７は走行予測の一例を示す図であり、次の停車駅までの距離や時間、停車時間、燃料供給ポイントまでの距離や時間、エネルギー調整ポイントまでの距離や時間などが走行予測の要素としてある。

これにより、走行予測からモータエネルギーを計算し、そのエネルギーに対して発電装置２、エネルギー蓄積装置３、集電装置６のエネルギーの分配比を効率良く決定することでエネルギー効率の高い鉄道車両１を提供することができる。

（第２３の実施の形態）図２８は本発明の第２３の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャートである。なお、ハードウェア構成は図１に示した第１の実施の形態と同様である。本実施の形態の特徴は、コンピュータ１０が行うエネルギー分配比の決定処理にある。通常、鉄道車両１は走行計画に基づいて目的地まで走行を行うが、災害や事故による不測の事態が生ずると走行計画から逸脱する。鉄道車両１が走行計画に従って走行しているときは、走行計画から事前に鉄道車両が目的地まで走行するのに必要なモータエネルギーを算出し（ステップＳＱ３２１、ＳＱ３２４）、その算出結果から総合的なエネルギー効率を考慮して、モータ駆動に必要な発電装置２、エネルギー蓄積装置３、集電装置６のエネルギー分担比を決定する（ステップＳＱ３２５）。

また走行計画から外れたときには、走行予測から鉄道車両が目的地まで走行するのに必要なモータエネルギーを算出し（ステップＳＱ３２３、ＳＱ３２４）、総合的なエネルギー効率を考慮して、モータ駆動に必要な発電装置２、エネルギー蓄積装置３、集電装置６のエネルギー分担比を決定する（ステップＳＱ３２５）。

さらには、鉄道車両１は走行状態に応じてモータエネルギーが刻々と変化するので、エネルギー分担は走行状態から鉄道車両が目的地まで走行するのに必要なモータエネルギーを算出し（ステップＳＱ３２２、ＳＱ３２４）、総合的なエネルギー効率を考慮して、モータ駆動に必要な発電装置２、エネルギー蓄積装置３、集電装置６のエネルギー分担比を決定する（ステップＳＱ３２５）。

これにより、鉄道車両１の走行に対してモータエネルギーを適切に把握して、確実に目的地まで到達しかつ最もエネルギー効率が高い発電装置２、エネルギー蓄積装置３、集電装置６のエネルギー分配比を決定することで、エネルギーを有効に利用した鉄道車両１を提供できるようになる。

本発明の第１〜２３の各実施の形態の鉄道車両の制御装置の共通する構成を示すブロック図。本発明の第１の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャート。走行計画の一例を示す図。本発明の第２の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャート。本発明の第２の実施の形態の発電装置の出力特性の一例を示す図。本発明の第３の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャート。本発明の第４の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャート。本発明の第５の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャート。本発明の第６の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャート。本発明の第７の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャート。本発明の第８の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャート。本発明の第９の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャート。本発明の第１０の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャート。本発明の第１１の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャート。本発明の第１１の実施の形態の走行状態の一例を示す図。本発明の第１２の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャート。本発明の第１３の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャート。本発明の第１４の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャート。本発明の第１５の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャート。本発明の第１６の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャート。本発明の第１７の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャート。本発明の第１８の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャート。本発明の第１９の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャート。本発明の第２０の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャート。本発明の第２１の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャート。本発明の第２２の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャート。本発明の第２２の実施の形態の走行予測の一例を示す図。本発明の第２３の実施の形態のエネルギー分配比を決定するフローチャート。

符号の説明

１鉄道車両
２発電装置
３エネルギー蓄積装置
４インバータ
５モータ
６集電装置
７車輪
８電力供給線
９レール
１０コンピュータ（エネルギー分配手段）

Claims

鉄道車両の内部に、動力源として発電装置と、エネルギー蓄積装置と、集電装置と、インバータとを備え、モータで駆動する鉄道車両の制御装置であって、
走行計画に基づいて前記発電装置とエネルギー蓄積装置と集電装置とのエネルギー分配比を決定してモータを駆動するエネルギー分配手段を備えたことを特徴とする鉄道車両の制御装置。
鉄道車両の内部に、動力源として発電装置と、エネルギー蓄積装置と、集電装置と、インバータとを備え、モータで駆動する鉄道車両の制御装置であって、
走行状態に基づいて前記発電装置とエネルギー蓄積装置と集電装置とのエネルギー分配比を決定してモータを駆動するエネルギー分配手段を備えたことを特徴とする鉄道車両の制御装置。
鉄道車両の内部に、動力源として発電装置と、エネルギー蓄積装置と、集電装置と、インバータとを備え、モータで駆動する鉄道車両の制御装置であって、
走行予測に基づいて前記発電装置とエネルギー蓄積装置と集電装置とのエネルギー分配比を決定してモータを駆動するエネルギー分配手段を備えたことを特徴とする鉄道車両の制御装置。
鉄道車両の内部に、動力源として発電装置と、エネルギー蓄積装置と、集電装置と、インバータとを備え、モータで駆動する鉄道車両の制御装置であって、
走行計画と走行状態と走行予測に基づいて前記発電装置とエネルギー蓄積装置と集電装置とのエネルギー分配比を決定してモータを駆動するエネルギー分配手段を備えたことを特徴とする鉄道車両の制御装置。