JP2007049865A - Hybrid driver - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軌道式車両を駆動するハイブリッド駆動装置に関し、特に、電池残量を適正に管理する技術に関する。 The present invention relates to a hybrid drive device that drives a track-type vehicle, and more particularly to a technique for appropriately managing the remaining battery level.
自動車等の車両において、エンジンにより発電機を回転させて発電して、発電電力を電池に蓄電し且つ発電機や電池からの電力により車両走行用の電動機を駆動するハイブリッドシステムが知られている。 In a vehicle such as an automobile, a hybrid system is known in which an electric generator is rotated by an engine to generate electric power, electric power is stored in a battery, and an electric motor for driving the vehicle is driven by electric power from the generator or the battery.
しかし、鉄道の軌道上または案内軌条に沿って走行する軌道式車両においては、まだハイブリッドシステムがあまり適用されていない。特に、ディーゼルエンジンを駆動源とする気動車や新幹線作業車では、車両の始動時及び加速時はディーゼルエンジンが使用され、減速時及び坂道の下り等では機械式のブレーキが使用されている。従って、減速時及び坂道の下り等で運動エネルギーが捨てられてしまい、エネルギー効率が悪い。このため、軌道式車両にハイブリッドシステムを適用する必要がある。 However, a hybrid system is not yet applied to a track type vehicle that travels on a railroad track or along a guide rail. Particularly, in a pneumatic vehicle and a Shinkansen work vehicle using a diesel engine as a driving source, a diesel engine is used when starting and accelerating the vehicle, and a mechanical brake is used when decelerating and descending a hill. Therefore, kinetic energy is discarded when decelerating or going down a slope, resulting in poor energy efficiency. For this reason, it is necessary to apply a hybrid system to a track type vehicle.
従来のハイブリッドシステムでは、車両の自重及び速度を検出して、検出した自重及び速度による保有エネルギーを、2次電池の容量内で出し入れできるように発電機をON/OFF制御していた。 In the conventional hybrid system, the weight and speed of the vehicle are detected, and the generator is controlled to be turned on and off so that the stored energy based on the detected weight and speed can be taken in and out of the capacity of the secondary battery.
また、軌道式車両において、定刻に次駅に到着するノッチパターンで且つ消費電力量が最小となるノッチパターンを計算する鉄道車両用制御装置が開示されている(例えば、特許文献1)。この特許文献1に記載の鉄道車両用制御装置は、車両の現在位置、現在速度等の車両状態情報と、線路勾配や曲線等の路線情報とを用いて、車両が定刻に次駅に到着し且つ消費電力が最小となるようにノッチパターンを最適化する。
しかしながら、車両の保有エネルギーを、2次電池の容量内で出し入れできるように発電機をON/OFF制御するだけの従来のハイブリッドシステムでは、実路線の線路勾配や曲線等を考慮していないため、坂道の上りで加速するときにエネルギー不足を生じたり、坂道の下りで回生ブレーキのエネルギーが充電できず、発電機による無駄な発電を行ってしまったりするおそれがある。 However, in the conventional hybrid system that only controls the generator ON / OFF so that the energy held in the vehicle can be taken in and out within the capacity of the secondary battery, the line gradient or curve of the actual line is not considered, When accelerating on the hill, energy shortage may occur, or the energy of the regenerative brake may not be charged on the hill and wasteful power generation by the generator may occur.
また、特許文献1に記載の鉄道車両用制御装置は、車両の現在位置、現在速度等の車両状態情報と、線路勾配や曲線等の路線情報とを用いて、ノッチパターンを最適化するものであり、2次電池の電池残量等のエネルギー管理を行うことはできない。
Moreover, the railway vehicle control device described in
本発明の課題は、軌道式車両の走行用の電動機に電力を供給する2次電池の電池残量を、常に適正値に保ちながら軌道式車両を駆動するハイブリッド駆動装置を提供することにある。 The subject of this invention is providing the hybrid drive device which drives a track type vehicle, always maintaining the battery remaining amount of the secondary battery which supplies electric power to the electric motor for driving | running | working of a track type vehicle at an appropriate value.
上記課題を解決するために本発明に係るハイブリッド駆動装置は、発電機を駆動させて発電して発電電力を電池に蓄電し且つ前記発電機や前記電池からの電力により軌道式車両の走行用の電動機を駆動するハイブリッド駆動装置であって、前記軌道式車両の起点からの走行距離を算出して、前記走行距離に基づいて前記軌道式車両の路線上の現在位置を検出する現在位置検出部と、前記軌道式車両の路線位置毎に予め設定された前記電池の電池残量設定値を示す路線パラメータが記憶された記憶部と、前記現在位置検出部で検出した前記路線上の現在位置と前記記憶部に記憶された前記路線パラメータとを照合して、前記路線上の現在位置における前記電池残量設定値を算出する電池残量設定値算出部と、前記路線上の現在位置における前記電池の電池残量を検出する電池残量検出部と、前記電池残量設定値算出部で算出した前記電池残量設定値と前記電池残量検出部で検出した前記電池残量とを比較して、前記電池残量が前記電池残量設定値よりも小さいときに前記発電機を駆動させる運転制御部とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a hybrid drive device according to the present invention drives a generator to generate electricity, stores the generated power in a battery, and uses the power from the generator or the battery to drive a track type vehicle. A hybrid drive device for driving an electric motor, comprising: a current position detection unit that calculates a travel distance from a starting point of the track-type vehicle and detects a current position on a route of the track-type vehicle based on the travel distance; A storage unit storing a route parameter indicating a battery remaining amount setting value set in advance for each route position of the track-type vehicle; a current position on the route detected by the current position detection unit; and A battery remaining amount setting value calculating unit that compares the route parameter stored in the storage unit to calculate the battery remaining amount setting value at the current position on the route, and the current position on the route. A battery remaining amount detection unit for detecting a remaining battery level of the pond, and the battery remaining amount setting value calculated by the battery remaining amount setting value calculating unit and the battery remaining amount detected by the battery remaining amount detecting unit. And an operation control unit that drives the generator when the battery remaining amount is smaller than the battery remaining amount set value.
本発明に係るハイブリッド駆動装置によれば、現在位置検出部が軌道式車両の起点からの走行距離を算出して、起点からの走行距離に基づいて軌道式車両の路線上の現在位置を検出し、記憶部が軌道式車両の路線位置毎に予め設定された電池の電池残量設定値を示す路線パラメータを記憶し、電池残量設定値算出部が現在位置検出部で検出した路線上の現在位置と記憶部に記憶された路線パラメータとを照合して、路線上の現在位置における電池残量設定値を算出し、電池残量検出部が路線上の現在位置における電池の電池残量を検出し、運転制御部が電池残量設定値算出部で算出した電池残量設定値と電池残量検出部で検出した電池残量とを比較して、電池残量が電池残量設定値よりも小さいときに発電機を駆動させるので、軌道式車両の走行用の電動機に電力を供給する電池の電池残量を、常に適正値に保ちながら軌道式車両を駆動することができる。 According to the hybrid drive device of the present invention, the current position detection unit calculates the travel distance from the starting point of the track type vehicle, and detects the current position on the route of the track type vehicle based on the travel distance from the start point. The storage unit stores a route parameter indicating a battery remaining amount setting value set in advance for each route position of the track type vehicle, and the current amount on the route detected by the current position detecting unit by the battery remaining amount setting value calculating unit. The battery level setting value at the current position on the route is calculated by comparing the position with the route parameter stored in the storage unit, and the battery level detection unit detects the battery level of the battery at the current position on the route. The operation control unit compares the remaining battery level set value calculated by the remaining battery level setting unit with the remaining battery level detected by the remaining battery level detection unit. Since the generator is driven when it is small, The battery remaining amount of the battery for supplying electric power to the motor for the line, it is possible to drive the track vehicle while maintaining always a proper value.
以下、本発明の実施例に係るハイブリッド駆動装置を、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, a hybrid drive device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の実施例1に係るハイブリッド駆動装置の構成を示すブロック図である。図1に示すように、実施例1に係るハイブリッド駆動装置1は、現在位置検出部2、記憶部3、電池残量設定値算出部4、電池残量検出部5、運転制御部6、重量演算部7、速度演算部8、保有エネルギー量算出部9を備えて構成されている。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a hybrid drive apparatus according to
このハイブリッド駆動装置を搭載した軌道式車両は、運転操作台10からの操作指令を運転制御部6に出力し、運転制御部6は駆動用インバータ11に駆動トルク指令を出力し、駆動用インバータ11により電動機13を回転させて、車両駆動輪12を回転させる。また、電動機13が(−)トルクとなった場合は、電動機13→駆動用インバータ11→昇圧回路15→2次電池16の経路で電力回生を行う。
The track type vehicle equipped with this hybrid drive device outputs an operation command from the
現在位置検出部2は、車両駆動輪12を回転させる電動機13の回転数を検出するエンコーダ14からの電気信号に基づいて車両駆動輪12の回転数を求める。また、現在位置検出部2は、車両駆動輪12の回転数と車両駆動輪12の車輪径とに基づいて、軌道式車両の起点からの走行距離を算出する。
The current
また、現在位置検出部2には、軌道式車両の起点及び起点からの走行方向が予め設定されており、軌道式車両の起点からの走行距離を算出することで、該軌道式車両が路線上のどの位置にいるかを検出することができる。即ち、現在位置検出部2は、車輪回転数と車輪径とに基づいて軌道式車両の路線上の現在位置を検出する。また、現在位置検出部2は、GPS20または軌道上に設置された地上子21からの信号により現在位置の補正を行う。
The current
記憶部3は、例えばICカード等であり、軌道式車両の力行時に電動機13で消費される力行エネルギーと、軌道式車両の回生時(電動機13が(−)トルクとなった場合)に、軌道式車両に搭載される2次電池16に蓄電される回生エネルギーの路線位置毎の値(以下、路線位置毎のエネルギー収支量)が記憶されている。また、記憶部3は、エネルギー収支量に基づいて予め設定される、路線位置毎の2次電池16の電池残量設定値を示す路線パラメータが記憶されている。 The storage unit 3 is, for example, an IC card or the like, and the power running energy consumed by the motor 13 during power running of the track type vehicle and the track when the track type vehicle is regenerated (when the motor 13 becomes (−) torque). The value for each route position of regenerative energy stored in the secondary battery 16 mounted on the electric vehicle (hereinafter, energy balance amount for each route position) is stored. In addition, the storage unit 3 stores route parameters indicating the remaining battery level setting value of the secondary battery 16 for each route position, which is set in advance based on the energy balance amount.
路線位置毎のエネルギー収支量は、軌道式車両が走行する路線の勾配、曲線等の路線情報及び通常運行時の路線での走行速度、停止位置等の運行計画を基に、路線位置毎の力行/回生エネルギーを予め机上で計算し、この収支量を路線位置毎に記録したものである。また、このエネルギー収支量は、軌道式車両の試験運転時に採取された実測データにより補正される。 The energy balance for each route position is determined by the power running for each route position based on route information such as the gradient, curve, etc. of the track on which the tracked vehicle travels, and the travel plan for the route during normal operation, and the operation plan such as the stop position. / Regenerative energy is calculated in advance on the desk, and this balance is recorded for each route position. The energy balance is corrected by actual measurement data collected during the test operation of the track type vehicle.
路線位置毎の電池残量設定値(以下、路線パラメータ)は、路線位置毎のエネルギー収支量に基づいて、予め机上で設定されるものである。この路線パラメータは、2次電池16の電池残量が常に電池の容量の20%(2次電池の放電限界)〜80%(2次電池の充電限界)の範囲内になり且つ電池残量が起点と終点とで一致するように、発電機19をON−OFF制御した場合の路線位置毎の電池残量を示すものである。この発電機19のON−OFF制御のタイミング及び発電機19をONする時間は、例えばコンピュータを用いてさまざまな組み合わせで計算を行い最適化する。
A battery remaining amount setting value (hereinafter referred to as a route parameter) for each route position is set in advance on the desk based on the energy balance amount for each route position. This route parameter indicates that the remaining battery level of the secondary battery 16 is always within the range of 20% (secondary battery discharge limit) to 80% (secondary battery charge limit) of the battery capacity and the remaining battery level is It shows the remaining battery level for each route position when the
例えば、高速走行時は、ブレーキによる回生エネルギーを2次電池16に蓄電できるように2次電池16の電池残量が低めになるように設定する。坂道の手前では、坂道を上がるためのエネルギーを2次電池16でまかなえるように2次電池16の電池残量が高めになるように設定する。坂道の頂上付近では、ブレーキによる回生エネルギーを2次電池16に蓄電できるように2次電池16の電池残量が低めになるように設定する。駅へ入構するときは、発進時のエネルギーを2次電池16でまかなえるように2次電池16の電池残量が高めになるように設定する。 For example, during high speed travel, the battery level of the secondary battery 16 is set to be low so that the regenerative energy from the brake can be stored in the secondary battery 16. In front of the slope, the secondary battery 16 is set to have a high remaining battery capacity so that the secondary battery 16 can provide energy for going up the slope. In the vicinity of the top of the hill, the battery level of the secondary battery 16 is set to be low so that the regenerative energy from the brake can be stored in the secondary battery 16. When entering the station, the battery level of the secondary battery 16 is set to be higher so that the secondary battery 16 can cover the energy at the start.
電池残量設定値算出部4は、現在位置検出部2で検出した軌道式車両の現在位置と記憶部3に記憶された路線パラメータとを照合して、路線上の現在位置における2次電池16の電池残量設定値を算出する。電池残量設定値算出部4は、算出した電池残量設定値を運転制御部6に出力する。
The battery remaining amount setting
電池残量検出部5は、路線上の現在位置における2次電池16の実際の電池残量を常時検出して、検出した電池残量を運転制御部6に出力する。
The remaining battery
重量演算部7は、台車空気圧検出部22により検出された台車の空気圧に基づいて軌道式車両の車輪にかかる荷重を検出して、車輪にかかる荷重に基づいて軌道式車両の重量を演算する。速度演算部8は、エンコーダ14からの電気信号に基づいて車両駆動輪12の回転数を求め、軌道式車両の車輪回転数に基づいて軌道式車両の走行速度を演算する。
The
保有エネルギー量算出部9は、重量演算部7で演算された軌道式車両の重量と速度演算部8で演算された軌道式車両の走行速度とに基づいて、軌道式車両の保有エネルギー量を算出する。
The stored energy
軌道式車両の保有エネルギー量は、軌道式車両の重量及び走行速度から常時計算され、運動エネルギー1/2mv2に機械的損失分(例えば、0.0772)をかけて、以下の式(1)により求められる。 The amount of energy held by the track-type vehicle is always calculated from the weight and travel speed of the track-type vehicle, and the following equation (1) is obtained by multiplying the kinetic energy ½ mv 2 by a mechanical loss (for example, 0.0772). Is required.
(保有エネルギー量)=1/2×(機械的損失)×(車両重量)×(車両速度)2 ・・・(1)
運転制御部6は、電池残量設定値算出部4で算出した電池残量設定値と電池残量検出部5で検出した実際の電池残量とを比較して、実際の電池残量が電池残量設定値よりも小さいとき発電機19を回転させ、実際の電池残量が電池残量設定値よりも大きいとき発電機19を停止させる。
(Amount of energy held) = 1/2 × (mechanical loss) × (vehicle weight) × (vehicle speed) 2 (1)
The
即ち、以下の式(2)のとき発電機出力はONし、式(3)のとき発電機出力はOFFする。 That is, the generator output is turned on in the following equation (2), and the generator output is turned off in the equation (3).
路線位置毎の電池残量設定値>路線位置毎の実際の電池残量 ・・・ (2)
路線位置毎の電池残量設定値<路線位置毎の実際の電池残量 ・・・ (3)
また、運転制御部6は、実際の電池残量に保有エネルギー量とエネルギー収支量の差を加えた値(以下、総エネルギー量)が、2次電池16の電池容量の20%〜80%の範囲内になるように電池残量設定値を補正する。即ち、総エネルギー量が、2次電池16の電池容量の80%を超えた式(4)のような場合、電池残量設定値を式(5)のように補正する。
Battery remaining amount set value for each route position> Actual battery remaining amount for each route position (2)
Battery remaining capacity set value for each route position <actual battery remaining amount for each route position (3)
Further, the
(総エネルギー量)=(実際の電池残量)+(保有エネルギー量)−(エネルギー収支量)>電池容量の80% ・・・ (4)
電池残量設定値(補正値)=(電池残量設定値)+(電池容量の80%)−((実際の電池残量)+(保有エネルギー量)−(エネルギー収支量))=(電池残量設定値)+((電池容量の80%)−(総エネルギー量)) ・・・ (5)
即ち、この補正演算は、電池容量の80%から総エネルギー量を引いた値を補正前の電池残量設定値に加えることによって行われる。
(Total energy amount) = (Actual battery remaining amount) + (Own energy amount) − (Energy balance amount)> 80% of battery capacity (4)
Battery remaining amount setting value (correction value) = (battery remaining amount setting value) + (80% of battery capacity) − ((actual battery remaining amount) + (retained energy amount) − (energy balance amount)) = (battery (Remaining capacity setting value) + ((80% of battery capacity) − (total energy amount)) (5)
That is, this correction calculation is performed by adding a value obtained by subtracting the total energy amount from 80% of the battery capacity to the battery remaining amount setting value before correction.
また、運転制御部6は、総エネルギー量が2次電池16の電池容量の20%よりも小さくなった式(6)のような場合、電池残量設定値を式(7)のように補正する。
In addition, when the total energy amount is smaller than 20% of the battery capacity of the secondary battery 16, the
(総エネルギー量)=(実際の電池残量)+(保有エネルギー量)−(エネルギー収支量)<電池容量の20% ・・・ (6)
電池残量設定値(補正値)=(電池残量設定値)+(電池容量の20%)−((実際の電池残量)+(保有エネルギー量)−(エネルギー収支量))=(電池残量設定値)+((電池容量の20%)−(総エネルギー量)) ・・・ (7)
即ち、この補正演算は、電池容量の20%から総エネルギー量を引いた値を補正前の電池残量設定値に加えることによって行われる。
(Total energy amount) = (Actual battery remaining amount) + (Own energy amount) − (Energy balance amount) <20% of battery capacity (6)
Battery remaining amount setting value (correction value) = (battery remaining amount setting value) + (20% of battery capacity) − ((actual battery remaining amount) + (amount of retained energy) − (energy balance amount)) = (battery (Remaining amount setting value) + ((20% of battery capacity) − (total energy amount)) (7)
That is, this correction calculation is performed by adding a value obtained by subtracting the total energy amount from 20% of the battery capacity to the battery remaining amount setting value before correction.
次に、本発明の実施例1に係るハイブリッド駆動装置の動作を図2に示すフローチャート、図3及び図4に示すタイミングチャートを用いて詳細に説明する。まず、図2に示すように、現在位置検出部2は軌道式車両の路線上の現在位置を検出する(ステップS1)。次に、電池残量設定値算出部4は、現在位置検出部2で検出した路線上の現在位置と記憶部3に記憶された路線パラメータとを照合して、路線上の現在位置における電池残量設定値を算出する(ステップS2)。
Next, the operation of the hybrid drive apparatus according to
このとき、保有エネルギー量算出部9は、重量演算部7で演算された軌道式車両の重量及び速度演算部8で演算された軌道式車両の走行速度に基づいて軌道式車両の路線上の現在位置における保有エネルギー量を算出し、電池残量検出部5は、軌道式車両の路線上の現在位置における2次電池16の実際の電池残量を検出する。
At this time, the stored energy
運転制御部6は、路線上の現在位置における2次電池16の実際の電池残量に、保有エネルギー量とエネルギー収支量の差を加えた値(総エネルギー量)が、2次電池16の電池容量の20%〜80%の範囲内であるかどうかを判定する(ステップS3)。
The
総エネルギー量が2次電池16の電池容量の20%〜80%の範囲内である場合、電池残量設定値算出部4で算出した電池残量設定値と電池残量検出部5で検出した2次電池16の実際の電池残量とを比較する(ステップS4)。
When the total energy amount is in the range of 20% to 80% of the battery capacity of the secondary battery 16, the battery remaining amount setting value calculated by the remaining battery amount setting
総エネルギー量が2次電池16の電池容量の20%〜80%の範囲外である場合、電池残量設定値算出部4で算出された電池残量設定値を補正した(ステップS5)後、ステップS4に進む。
When the total energy amount is outside the range of 20% to 80% of the battery capacity of the secondary battery 16, the battery remaining amount setting value calculated by the remaining battery amount setting
ステップS4で、運転制御部6は、実際の電池残量が電池残量設定値よりも小さいとき、発電機19を回転させる指令を出力し、発電機19を回転させる(ステップS6)。運転制御部6は、実際の電池残量が電池残量設定値よりも大きいとき、発電機19を停止させる指令を出力し、発電機19を停止させる(ステップS7)。
In step S4, when the actual battery remaining amount is smaller than the battery remaining amount set value, the
図3は総エネルギー量が2次電池16の電池容量の20%〜80%の範囲内である場合の発電機19の回転/停止のタイミングの一例を示すタイミングチャートである。
FIG. 3 is a timing chart showing an example of the rotation / stop timing of the
図3に示すように、軌道式車両の現在位置が路線上の位置x1で、実際の電池残量が電池残量設定値よりも小さくなり、運転制御部6は発電機19を回転させる指令を出して発電機19を回転させている。また、位置x2で、実際の電池残量が電池残量設定値よりも大きくなり、運転制御部6は発電機19を停止させる指令を出して発電機19を停止させている。また、位置x3で、実際の電池残量が電池残量設定値よりも小さくなり、運転制御部6は発電機19を回転させる指令を出して発電機19を回転させている。
As shown in FIG. 3, the current position of the track-type vehicle is a position x1 on the route, the actual battery level becomes smaller than the battery level setting value, and the
図4は総エネルギー量が2次電池16の電池容量の20%〜80%の範囲外となり、電池残量設定値が補正される場合の発電機19の回転/停止のタイミングの一例を示すタイミングチャートである。
FIG. 4 is a timing chart showing an example of the rotation / stop timing of the
図4に示すように、路線上の位置x2〜x5で、総エネルギー量が電池容量の80%を超え、電池残量設定値が図の太線のように補正されている。また、位置x6〜x9で、総エネルギー量が電池容量の20%よりも小さくなり、電池残量設定値が図の太線のように補正されている。 As shown in FIG. 4, at positions x2 to x5 on the route, the total energy amount exceeds 80% of the battery capacity, and the battery remaining amount setting value is corrected as indicated by the thick line in the figure. Further, at positions x6 to x9, the total energy amount is smaller than 20% of the battery capacity, and the battery remaining amount setting value is corrected as indicated by the thick line in the figure.
従って、図4においては、軌道式車両の現在位置が路線上の位置x1で実際の電池残量が電池残量設定値よりも小さくなり、運転制御部6は発電機19を回転させる指令を出して発電機19を回転させている。また、位置x3で実際の電池残量が電池残量設定値よりも大きくなり、運転制御部6は発電機19を停止させる指令を出して発電機19を停止させている。
Therefore, in FIG. 4, when the current position of the track-type vehicle is the position x1 on the route, the actual battery level becomes smaller than the battery level setting value, and the
また、位置x7で実際の電池残量が電池残量設定値よりも小さくなり、運転制御部6は発電機19を回転させる指令を出して発電機19を回転させている。また、位置x8で実際の電池残量が電池残量設定値よりも大きくなり、運転制御部6は発電機19を停止させる指令を出して発電機19を停止させている。また、位置x10で実際の電池残量が電池残量設定値よりも小さくなり、運転制御部6は発電機19を回転させる指令を出して発電機19を回転させている。
Further, the actual remaining battery level becomes smaller than the remaining battery level setting value at the position x7, and the
図4に示すように、総エネルギー量が2次電池16の電池容量の20%〜80%の範囲外となったときに、電池残量設定値を補正することで、位置x3−x4間で発電機19がOFFとなり、位置x7−x8間で発電機19がONとなるように発電機の動作が変更された。
As shown in FIG. 4, when the total energy amount is out of the range of 20% to 80% of the battery capacity of the secondary battery 16, by correcting the battery remaining amount setting value, between the positions x 3 and x 4 The operation of the generator was changed so that the
このように、実施例1に係るハイブリッド駆動装置によれば、現在位置検出部2が、軌道式車両の起点からの走行距離を算出して、起点からの走行距離に基づいて軌道式車両の路線上の現在位置を検出し、電池残量設定値算出部4が、記憶部3に予め記憶された路線パラメータと現在位置検出部2で検出した路線上の現在位置とを照合して、路線上の現在位置における電池残量設定値を算出し、運転制御部6が、電池残量設定値算出部4で算出した電池残量設定値と電池残量検出部5で検出した実際の電池残量とを比較して、実際の電池残量が電池残量設定値よりも小さいとき、発電機19を回転させる。従って、2次電池16の電池残量を、常に適正値に保ちながら軌道式車両を駆動することができる。
Thus, according to the hybrid drive device according to the first embodiment, the current
このため、例えば、坂道の頂上付近では2次電池16の電池残量が低めになり、坂道を下るときの回生エネルギーを全て2次電池16に蓄電できるようになる。また、加速時及び坂道登坂時等の大きい出力を必要とする路線位置では、2次電池16の電池残量が高めになり、電力不足に陥ることはない。このときに、発電機19及び2次電池16の両方からの出力によりエネルギーを補うものとしても良い。このように、エネルギーを無駄なく利用でき、発電機19と2次電池16でエネルギー分担を最適化することができる。
For this reason, for example, the remaining amount of the secondary battery 16 is low near the top of the slope, and all the regenerative energy when going down the slope can be stored in the secondary battery 16. In addition, the remaining battery capacity of the secondary battery 16 is increased in a route position that requires a large output, such as when accelerating and when climbing a hill, so that there is no shortage of power. At this time, energy may be supplemented by outputs from both the
また、運転制御部6は、実際の電池残量と予め設定された電池残量設定値との値を比較して、発電機19をON−OFF制御することで、2次電池16の電池残量を常に適正値に保つので、発電機19の容量が小さくても運転者は発電機容量を気にすることなく予定通りの運転をすることができる。
Further, the
また、実施例1に係るハイブリッド駆動装置によれば、重量演算部7が軌道式車両の車輪にかかる荷重に基づいて軌道式車両の重量を演算し、速度演算部8が軌道式車両の車輪回転数に基づいて軌道式車両の走行速度を演算する。そして、保有エネルギー量算出部9は、軌道式車両の重量と走行速度とに基づいて、軌道式車両の保有エネルギー量を算出する。そして、運転制御部6は、実際の電池残量に保有エネルギー量を加えて、ここから記憶部3に記憶されたエネルギー収支量を引いた値を示す軌道式車両の総エネルギー量が、2次電池16の電池容量の80%を超えた場合は、電池容量の80%から総エネルギー量を引いた値を電池残量設定値に加えることによって電池残量設定値を補正する。また、総エネルギー量が電池容量の20%よりも小さい場合は、電池容量の20%から総エネルギー量を引いた値を電池残量設定値に加えることによって電池残量設定値を補正する。従って、軌道式車両が不測の事態による徐行、速度超過運転等の運転計画外の車両運行となった場合にも2次電池16の電池残量を適正値に保ちながら軌道式車両を駆動することができる。
Further, according to the hybrid drive apparatus according to the first embodiment, the
なお、2次電池16はキャパシターとすることもできる。 Note that the secondary battery 16 may be a capacitor.
本発明は、軌道式車両を駆動するハイブリッド駆動装置として利用可能である。 The present invention can be used as a hybrid drive device for driving a track type vehicle.
1…ハイブリッド駆動装置
2…現在位置検出部
3…記憶部
4…電池残量設定値算出部
5…電池残量検出部
6…運転制御部
7…重量演算部
8…速度演算部
9…保有エネルギー量算出部
10…運転操作台
11…駆動用インバータ
12…車両駆動輪
13…電動機
14…エンコーダ
15…昇圧回路
16…2次電池
17…発電部
18…ディーゼルエンジン
19…発電機
20…GPS
21…地上子
22…台車空気圧検出部
DESCRIPTION OF
21 ...
Claims (2)
前記軌道式車両の起点からの走行距離を算出して、前記走行距離に基づいて前記軌道式車両の路線上の現在位置を検出する現在位置検出部と、
前記軌道式車両の路線位置毎に予め設定された前記電池の電池残量設定値を示す路線パラメータが記憶された記憶部と、
前記現在位置検出部で検出した前記路線上の現在位置と前記記憶部に記憶された前記路線パラメータとを照合して、前記路線上の現在位置における前記電池残量設定値を算出する電池残量設定値算出部と、
前記路線上の現在位置における前記電池の電池残量を検出する電池残量検出部と、
前記電池残量設定値算出部で算出した前記電池残量設定値と前記電池残量検出部で検出した前記電池残量とを比較して、前記電池残量が前記電池残量設定値よりも小さいときに前記発電機を駆動させる運転制御部と
を備えることを特徴とするハイブリッド駆動装置。 A hybrid drive device for driving a generator to generate electric power, storing the generated power in a battery, and driving an electric motor for traveling the track-type vehicle with electric power from the generator or the battery,
A current position detector for calculating a travel distance from the starting point of the track-type vehicle and detecting a current position on a route of the track-type vehicle based on the travel distance;
A storage unit storing a route parameter indicating a battery remaining amount setting value of the battery preset for each route position of the track-type vehicle;
The remaining battery level for calculating the remaining battery level setting value at the current position on the route by comparing the current position on the route detected by the current position detection unit with the route parameter stored in the storage unit A set value calculation unit;
A remaining battery level detection unit for detecting the remaining battery level of the battery at the current position on the route;
The battery remaining amount setting value calculated by the battery remaining amount setting value calculating unit and the battery remaining amount detected by the battery remaining amount detecting unit are compared, and the battery remaining amount is more than the battery remaining amount setting value. A hybrid drive device comprising: an operation control unit that drives the generator when it is small.
前記記憶部は、前記軌道式車両の路線位置毎に予め算出された前記電動機で消費される力行エネルギーと前記電動機から回生される回生エネルギーを示すエネルギー収支量を記憶し、
前記運転制御部は、前記電池残量に前記保有エネルギー量と前記エネルギー収支量の差を加えた値を示す前記軌道式車両の総エネルギー量が、前記電池の電池容量の所定の上限値を超えた場合は、前記所定の上限値から前記総エネルギー量を引いた値を前記電池残量設定値に加えることによって前記電池残量設定値を補正し、前記総エネルギー量が前記電池の電池容量の所定の下限値よりも小さい場合は、前記所定の下限値から前記総エネルギー量を引いた値を前記電池残量設定値に加えることによって前記電池残量設定値を補正することを特徴とする請求項1記載のハイブリッド駆動装置。
Further comprising a stored energy amount calculation unit that calculates a stored energy amount of the track-type vehicle based on a weight of the track-type vehicle and a traveling speed of the track-type vehicle;
The storage unit stores a power running energy consumed by the electric motor calculated in advance for each route position of the track-type vehicle and an energy balance amount indicating a regenerative energy regenerated from the electric motor,
The operation control unit is configured such that a total energy amount of the track type vehicle indicating a value obtained by adding a difference between the retained energy amount and the energy balance amount to the battery remaining amount exceeds a predetermined upper limit value of the battery capacity of the battery. The battery remaining amount setting value is corrected by adding a value obtained by subtracting the total energy amount from the predetermined upper limit value to the remaining battery amount setting value, and the total energy amount is equal to the battery capacity of the battery. The battery remaining amount setting value is corrected by adding a value obtained by subtracting the total energy amount from the predetermined lower limit value to the battery remaining amount setting value when the value is smaller than a predetermined lower limit value. Item 2. The hybrid drive device according to Item 1.
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