JP2009055784A - Vehicle controlling apparatus, vehicle controlling method and vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両を制動するのに好適な車両制御装置及びその車両制御装置を備えた車両、並びに車両制御方法に関する。 The present invention relates to a vehicle control device suitable for braking a vehicle, a vehicle including the vehicle control device, and a vehicle control method.
エンジン、発電機、整流器、インバータ、電動機から構成される発電機内蔵型車両では、減速時は、ブレーキ装置を用いたブレーキ方法と、電動機を発電機として使用する電気ブレーキ(回生ブレーキ)を用いる方法がある。電気ブレーキの場合は、蓄電器等のエネルギー蓄積装置を設けることで発電した電力(回生電力)を蓄積し、エネルギーのロスを削減することができる。これにより、ブレーキ時に得られる回生エネルギーを有効活用することが可能になった。 In a generator built-in type vehicle composed of an engine, a generator, a rectifier, an inverter, and an electric motor, a braking method using a brake device and a method using an electric brake (regenerative brake) using the electric motor as a generator at the time of deceleration There is. In the case of an electric brake, by providing an energy storage device such as a capacitor, the generated power (regenerative power) can be stored and energy loss can be reduced. This makes it possible to effectively use the regenerative energy obtained during braking.
特許文献1には、車両を回生ブレーキにより制動する際に発生する回生エネルギーをバッテリ等の蓄電器に蓄電し、有効利用することで列車を高効率に運転する車両の例についての開示がある。
ところが、前記特許文献1の方法では、蓄電器の蓄電量が上限を超えた場合、回生エネルギーを処理することができないため、回生ブレーキ力を絞り、機械ブレーキにより制動する必要があった。機械ブレーキは摩擦力を利用した制動手段であるため、ブレーキシュー等が摩耗する。そのため、高頻度で使用した場合、交換周期が短くなり保守コストが増大するという問題があった。これに対し、回生エネルギーを蓄電するのに十分な容量の蓄電器を搭載する場合は、蓄電器のコストや重量が増加するなどの問題が発生していた。
However, in the method of
本発明の目的は、回生エネルギーを利用した高効率な運転を実現すると共に、省保守で低コストの車両制御装置及び車両を実現することである。 An object of the present invention is to realize a high-efficiency operation using regenerative energy and a low-cost and low-cost vehicle control device and vehicle.
本発明による車両制御装置は、原動機と、原動機により駆動される交流発電機と、交流発電機の出力する交流電力を直流電力に変換する第1の電力変換器と、直流電力を可変周波数の交流電力に変換する第2の電力変換器と、第2の電力変換器により駆動される交流電動機を備える。更に、抵抗器とスイッチング手段を有し、第2の電力変換器の直流側に接続されるブレーキチョッパと、第2の電力変換器の直流側に接続される蓄電器とを備える。そして、交流電動機からの回生電力を、原動機およびブレーキチョッパおよび蓄電器で蓄電または消費するものである。 A vehicle control apparatus according to the present invention includes a prime mover, an alternating current generator driven by the prime mover, a first power converter that converts alternating current power output from the alternating current generator into direct current power, and direct current power with variable frequency alternating current. A second power converter for converting into electric power and an AC motor driven by the second power converter are provided. Furthermore, it has a resistor and switching means, and includes a brake chopper connected to the DC side of the second power converter, and a capacitor connected to the DC side of the second power converter. Then, the regenerative power from the AC motor is stored or consumed by the prime mover, the brake chopper, and the capacitor .
また、本発明による車両は、上記車両制御装置を搭載したものである。また、本発明による車両制御方法は、上記車両制御装置により車両を制御する方法である。Moreover, the vehicle by this invention mounts the said vehicle control apparatus. A vehicle control method according to the present invention is a method for controlling a vehicle by the vehicle control device.
本発明によると、蓄電器へブレーキ時に発生する回生エネルギーを蓄電し、加速時や停車中などの電力が不足した場合に消費することで有効利用することができ、高効率な運転が実現できる。また、蓄電器の蓄電量が上限を超えた場合であっても、原動機およびブレーキチョッパにより回生エネルギーを消費することができるため、機械ブレーキを使用する必要が無い。そのため、ブレーキシュー等の摩耗を防ぐことができるため、省保守が可能になる。更に、蓄電器の容量を過大にする必要がないため、低コストで軽量な車両制御装置及び車両が実現できる。 According to the present invention, regenerative energy generated at the time of braking is stored in a capacitor and can be effectively used by consuming it when power is insufficient during acceleration or stopping, thereby realizing high-efficiency driving. Further, even when the amount of electricity stored in the capacitor exceeds the upper limit, regenerative energy can be consumed by the prime mover and the brake chopper, so that there is no need to use a mechanical brake. For this reason, wear of the brake shoes and the like can be prevented, and maintenance can be saved. Furthermore, since it is not necessary to increase the capacity of the capacitor, a low-cost and lightweight vehicle control device and vehicle can be realized.
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
まず、本発明の第1の実施の形態を、図1〜図6を参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態による全体構成例である。本例は、エンジン1と、それに接続する発電機2、発電した電力を直流に変換する整流器3、整流器3の直流側には、ブレーキチョッパ4、蓄電器5、及びインバータ6を並列に接続するように構成する。ブレーキチョッパ4は抵抗器401とスイッチング素子402の直列回路で構成する。また、蓄電器5は、リチウムイオン電池などの充放電が可能な電池とする。インバータ6には、交流電動機7を接続し、交流電動機7を駆動することで、車輪8を駆動し、車両9を走行させる。車輪8には機械ブレーキ10を備え、交流電動機7には、速度検出器11を設ける。また、インバータ6を制御するインバータ制御部101、機械ブレーキ10を制御する機械ブレーキ制御部103、蓄電器5の蓄電量を制御する蓄電量制御部105、ブレーキチョッパ4を制御するブレーキチョッパ制御部107を設け、各装置の制御を行う。
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows an example of the entire configuration according to the first embodiment of the present invention. In this example, the
本例では、車両の加速時は、エンジン1により発電機2を駆動し、発電した電力を整流器3で直流に変換する。整流器3で変換した直流電力はインバータ6に伝達され、インバータ6では直流を交流に変換して交流電動機7を駆動することで、車輪8を駆動し、車両9を走行させる。また、ブレーキ時は、交流電動機7を発電機として作動させることにより制動をかけ、交流電動機7で発電した電力をインバータ6の入力とし、インバータ6において直流電力に変換し、蓄電器5へ蓄える。
In this example, when the vehicle is accelerated, the generator 2 is driven by the
次に、各制御部の処理について説明する。まず、インバータ制御部101の処理について説明する。インバータ制御部101は、速度検出器11で検出した交流電動機7の速度Vtと、第1のトルク指令Trefを入力し、第2のトルク指令T*を出力する。第1のトルク指令Trefは、運転台のノッチ信号と速度に応じて上位のコントローラから出力される指令である。
Next, processing of each control unit will be described. First, the process of the
図2に第2のトルク指令T*の上限値の特性を示す。インバータ制御部101は、交流電動機7の速度Vtと図2に示す特性を用いて第2のトルク指令T*の上限値を求め、求められた第2のトルク指令の上限値により第1のトルク指令Trefを制限し、その値を第2のトルク指令T*として出力する。インバータ6は、インバータ制御部101から出力された第2のトルク指令T*と交流電動機7の出力トルクが一致するように、直流を可変周波数可変電圧の交流に変換し、交流電動機7を駆動する。
FIG. 2 shows the characteristics of the upper limit value of the second torque command T *. The
次に、機械ブレーキ制御部103の処理について説明する。機械ブレーキ制御部103には、減算器102の出力を入力するよう構成する。減算器102は、上位のコントローラから出力される第1のトルク指令Trefと、インバータ制御部101から出力される第2のトルク指令T*を入力し、第1のトルク指令Trefから第2のトルク指令T*を減算することで、トルク偏差ΔTを求める。機械ブレーキ制御部103は、減算器102から出力されたトルク偏差ΔTと機械ブレーキ10の制動力が一致するように制御を行う。
Next, processing of the mechanical
次に、蓄電量制御部105及びブレーキチョッパ制御部107の処理について説明する。まず、蓄電器観測部104は、蓄電器5の蓄電器電圧Vbと蓄電器電流Ibを入力し、蓄電量SOCを推定する。蓄電量制御部105は、蓄電器観測部104から出力された蓄電量SOCを入力し、蓄電量SOCに基づき、蓄電器電流指令Ib*を出力する。図3に蓄電量SOCと蓄電量制御部105から出力される蓄電器電流指令Ib*との関係を示す。蓄電量SOCが、蓄電量上限以下では蓄電器電流指令Ib*は蓄電器の定格電流、蓄電量上限を超える場合は蓄電器電流指令Ib*は0である。蓄電量制御部105から出力された蓄電器電流指令Ib*は、減算器106へ入力される。減算器106では、蓄電器電流指令Ib*と蓄電器電流Ibを入力し、蓄電器電流指令Ib*から蓄電器電流Ibを減算して蓄電器電流偏差ΔIbを出力する。ブレーキチョッパ制御部107は、減算器106から出力された蓄電器電流偏差ΔIbを入力し、(1)式に基づき通流率VBrを演算する。
Next, processing of the charged
VBr=−(Kp+Ki/s)ΔIb ・・・・・(1)
但し、Kp、Kiは制御ゲイン、sは微分演算子である。
VBr = − (Kp + Ki / s) ΔIb (1)
Here, Kp and Ki are control gains, and s is a differential operator.
ブレーキチョッパ4は、ブレーキチョッパ制御部107から出力された通流率指令VBrを入力し、通流率VBrに基づいてスイッチング素子402のスイッチングを行い、抵抗器401で電力を消費する。このように、蓄電量制御部105とブレーキチョッパ制御部107を連動させて制御することにより、ブレーキチョッパ4において、蓄電器5の蓄電量上限を超えないように回生電力の余剰分を消費させることができる。
The
次に、本例の動作について説明する。図4に本発明の第1の実施の形態によるブレーキ時における動作の一例を示す。図4は、横軸は時間、縦軸は上から車両9の速度、第1のトルク指令Tref、第2のトルク指令T*、機械ブレーキの制動力、回生ブレーキのパワー、機械ブレーキのパワー、蓄電器電流Ibと蓄電器電流指令Ib*、ブレーキチョッパの通流率VBr、及び蓄電量SOCである。 Next, the operation of this example will be described. FIG. 4 shows an example of the operation during braking according to the first embodiment of the present invention. 4, the horizontal axis represents time, the vertical axis represents the speed of the vehicle 9 from the top, the first torque command Tref, the second torque command T *, the braking force of the mechanical brake, the power of the regenerative brake, the power of the mechanical brake, The capacitor current Ib, the capacitor current command Ib *, the brake chopper conduction rate VBr, and the storage amount SOC.
はじめ、車両9は走行しており、蓄電量SOCは蓄電量上限よりも低い値である。時刻T1で第1のトルク指令Trefが立ち上がり、車両9の制動を開始する。第1のトルク指令Trefが立ち上がると第2のトルク指令T*も立ち上がり、回生ブレーキにより車両9の運動エネルギーの減少分が回生ブレーキパワーとなり、インバータ6を介して蓄電器5に流入するため、蓄電器電流Ibが増加し、蓄電量SOCが増加する。
Initially, the vehicle 9 is traveling, and the storage amount SOC is lower than the upper limit of the storage amount. At time T1, the first torque command Tref rises and braking of the vehicle 9 is started. When the first torque command Tref rises, the second torque command T * also rises, and the decrease in the kinetic energy of the vehicle 9 due to regenerative braking becomes regenerative brake power and flows into the
時刻T2で第1のブレーキ指令Trefが第2のトルク指令T*の上限値を超えると、第2のトルク指令T*は上限値で制限される。このとき、トルク偏差ΔTが増加するため、機械ブレーキ制動力が発生する。これは、回生ブレーキによる制動が第2のトルク指令T*の上限値で制限されるため、回生ブレーキでは制動力が不足することになり、それを補完するために機械ブレーキを作動させる。時刻T3で第1のトルク指令Trefが一定になり、その後、速度の減少につれて、第2のトルク指令T*が増加する。これにより機械ブレーキ制動力が減少し、時刻T4で機械ブレーキ制動力は0となる。 When the first brake command Tref exceeds the upper limit value of the second torque command T * at time T2, the second torque command T * is limited by the upper limit value. At this time, since the torque deviation ΔT increases, a mechanical brake braking force is generated. This is because braking by the regenerative brake is limited by the upper limit value of the second torque command T *, so that the braking force is insufficient in the regenerative brake, and the mechanical brake is operated to supplement it. The first torque command Tref becomes constant at time T3, and then the second torque command T * increases as the speed decreases. As a result, the mechanical brake braking force decreases, and the mechanical brake braking force becomes zero at time T4.
時刻T5で、蓄電量SOCが蓄電量上限に達すると、蓄電量制御部105の特性により蓄電器電流指令Ib*が0になる。一方、蓄電器電流Ibはすぐには減少しないため、蓄電器電流偏差ΔIbが負となり、上記(1)式により算出される通流率VBrが増加する。ブレーキチョッパ4では、通流率VBrに基づいて電流が流れ、抵抗器401で回生ブレーキパワーを消費する。それに伴って、蓄電器電流Ibが減少し、0となる。図5に蓄電器電流Ibと蓄電器電流指令Ib*の時刻T5付近の状態を拡大したグラフを示す。このように、蓄電器電流指令Ib*が0になった後、ブレーキチョッパ4側に電流が流れることにより、蓄電器電流Ibが減少していく。
When the charged amount SOC reaches the charged amount upper limit at time T5, the capacitor current command Ib * becomes 0 due to the characteristics of the charged
ところが、従来のブレーキチョッパが無い構成の場合、蓄電器5への充電を抑制するためには、第2のトルク指令T*を減少させ、回生ブレーキパワーを抑制する必要がある。これにより、回生ブレーキの制動力不足を補うための機械ブレーキ制動力が発生し、機械ブレーキの消耗が増加することになる。
However, in the case of a configuration without a conventional brake chopper, it is necessary to reduce the second torque command T * and suppress the regenerative brake power in order to suppress charging of the
このように、本例では、蓄電器5の蓄電量SOCが蓄電量上限に達した場合でも、機械ブレーキを用いることなく制動することが可能であり、機械ブレーキの消耗を抑制することができる。また、通流率VBrが増加すると、蓄電器電流Ibは減少し、蓄電器電流指令Ib*に一致するように制御される。よって、蓄電量SOCも蓄電量上限を超えることはない。
Thus, in this example, even when the charged amount SOC of the
その後、速度の低下にともない回生ブレーキパワーが減少すると、蓄電器電流Ibが蓄電器電流指令Ib*に一致するように通流率VBrが減少し、ブレーキチョッパ4の電流も減少する。このため、蓄電器に蓄えた電力がブレーキチョッパ4で消費されることはない。時刻T6で車両9が停止すると、第1のトルク指令Trefが0となり、回生ブレーキパワーも0になるため、通流率VBrも0となる。
Thereafter, when the regenerative brake power decreases with the decrease in speed, the conduction rate VBr decreases so that the capacitor current Ib matches the capacitor current command Ib *, and the current of the
なお、蓄電量制御部105の特性は、図6に示すように蓄電器電流指令Ib*が蓄電量上限で0になるように、蓄電器電流指令Ib*を蓄電量SOCに対して徐々に減少させる特性であってもよい。この場合、蓄電量SOCが蓄電量上限より小さい状態から蓄電器電流指令Ib*が減少し、蓄電器電流Ibも減少するため、蓄電量SOCが蓄電量上限を超過しにくくなる。
It should be noted that the characteristic of the storage
上記のように、本発明の第1の実施の形態によれば、回生ブレーキによる回生エネルギーを蓄電器5に蓄えることにより回生エネルギーを有効に用いることが可能となる。また、蓄電器5の蓄電量上限を超える回生エネルギーが発生する場合であっても、低コストのブレーキチョッパにより回生電力を処理することが可能であるため、機械ブレーキを用いる必要が無く、保守を軽減することが可能になる。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the regenerative energy can be effectively used by storing the regenerative energy by the regenerative brake in the
次に、本発明の第2の実施の形態について図7、図8を参照して説明する。図7に第2の実施の形態による全体構成例を示す。なお、第1の実施の形態で説明した図1と同一の構成については同一の符号で示し、詳細な説明を省略する。図7では、発電機2にコンバータ3aを接続し、コンバータ3aを制御するコンバータ制御部201を設ける。コンバータ3aの直流側には、ブレーキチョッパ4、蓄電器5、及びインバータ6を並列に接続するように構成する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 shows an example of the entire configuration according to the second embodiment. The same components as those in FIG. 1 described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In FIG. 7, the converter 3a is connected to the generator 2, and the
コンバータ制御部201は、制動状態で蓄電量SOCが蓄電量上限を超えると、直流側から交流側に電力が流れるようにコンバータ出力指令P*を操作し、コンバータ3aを制御する。コンバータ3aは、コンバータ制御部201の出力であるコンバータ出力指令P*に基づき、発電機2側の可変電圧可変周波数の交流とインバータ6側の直流を双方向に変換する。すなわち、制動状態で蓄電量SOCが蓄電量上限を超えると、発電機2は電気エネルギーを機械エネルギーに変換するよう制御され、エンジンブレーキにより制動される状態となる。このとき、交流電動機7で発生した回生エネルギーは、インバータ6、コンバータ3a、及び発電機2を介してエンジン1で消費されることになる。
次に、本発明の第2の実施の形態による動作について説明する。図8に本発明の第2の実施の形態による動作の一例を示す。なお、第1の実施の形態で説明した図4に示す動作の一例と同様の部分は説明を省略する。図4の上から6番目のグラフは機械ブレーキパワーであったが、図8ではコンバータ出力指令P*を示す。時刻T5まではコンバータ出力指令P*は0であり、他の部分の動作も図4に示した動作と同様である。 Next, the operation according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 shows an example of the operation according to the second embodiment of the present invention. The description of the same part as the example of the operation shown in FIG. 4 described in the first embodiment is omitted. The sixth graph from the top in FIG. 4 shows the mechanical brake power, but FIG. 8 shows the converter output command P *. Until time T5, converter output command P * is 0, and the operation of other parts is the same as the operation shown in FIG.
時刻T5で蓄電量SOCが蓄電量上限に達すると、蓄電器電流指令Ib*が0になると共に、コンバータ出力指令P*が増加する。また、ブレーキチョッパ通流率指令VBrも、蓄電器電流指令Ib*と蓄電器電流Ibの差である蓄電器電流偏差ΔIbにより増加する。しかし、本例では、回生ブレーキパワーの一部がコンバータ3a、発電機2を介してエンジン1で消費されるため、第1の実施の形態に比べると蓄電器電流Ibが減少し、ブレーキチョッパ通流率指令VBrも第1の実施の形態より小さい値となる。
When the charged amount SOC reaches the charged amount upper limit at time T5, the capacitor current command Ib * becomes 0 and the converter output command P * increases. In addition, the brake chopper conduction rate command VBr also increases due to the capacitor current deviation ΔIb that is the difference between the capacitor current command Ib * and the capacitor current Ib. However, in this example, since a part of the regenerative brake power is consumed by the
これにより、第1の実施の形態に比べ、ブレーキチョッパ4で消費するエネルギーが小さくなるため、ブレーキチョッパ4の容量を小さくすることが可能である。尚、回生ブレーキによる回生電力を蓄電器5に蓄えることにより回生電力を有効に活用すること、蓄電器5の蓄電量上限を超える回生エネルギーが発生する場合であっても、低コストのブレーキチョッパにより回生電力を処理することが可能であること、機械ブレーキを用いる必要が無いため保守を軽減できることは、第1の実施の形態と同様である。
Thereby, compared with 1st Embodiment, since the energy consumed with the
次に、本発明の第3の実施の形態について図9、図10、図11を参照して説明する。図9に第3の実施の形態による全体構成例を示す。なお、第1の実施の形態で説明した図1と同一の構成については同一の符号で示し、詳細な説明を省略する。本例では、インバータ6の直流側電流であるインバータ直流電流を検出する電流検出器301と、インバータ電力演算部302を設ける。インバータ電力演算部302は、電流検出器301により検出されたインバータ直流電流と蓄電器電圧Vbの積により、インバータ電力Piを演算する。但し、交流側から直流側に電力が変換される場合に、インバータ電力Piの符号を正とする。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 9, FIG. 10, and FIG. FIG. 9 shows an example of the entire configuration according to the third embodiment. The same components as those in FIG. 1 described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In this example, a
蓄電量制御部105aは、蓄電器観測部104から出力される蓄電量SOCに基づき充電可能電力Pb*を出力する。図1で説明した第1の実施の形態では、蓄電量制御部105の出力は蓄電器電流指令Ib*であったが、本例の蓄電量制御部105aでは、充電可能電力Pb*を出力する。蓄電量SOCに対する充電可能電力Pb*の特性を図10に示す。蓄電量SOCが、蓄電量上限以下の場合は充電可能電力Pb*は蓄電器の定格最大充電電力で、蓄電量上限を超える場合は充電可能電力Pb*は0である。減算器106aでは、インバータ電力演算部302から出力されるインバータ電力Piと、蓄電量制御部105aから出力される充電可能電力Pb*を入力し、インバータ電力Piから充電可能電力Pb*を減算して、電力偏差ΔPを出力する。ブレーキチョッパ制御部107aは、減算器106aから電力偏差ΔPを入力し、電力偏差ΔPとブレーキチョッパ4の消費電力が一致するように通流率VBrを演算し、ブレーキチョッパ4を制御する。
The storage
次に、本発明の第3の実施の形態による動作について説明する。図11に本発明の第3の実施の形態による動作の一例を示す。なお、第1の実施の形態で説明した図4に示す動作の一例と同一の動作に関しては、説明を省略する。図4の上から7番目のグラフは、蓄電器電流Ibと蓄電器電流指令Ib*であったが、図11では、充電可能電力Pb*とインバータ電力Piを示す。なお、インバータ電力Piは、回生ブレーキパワーからインバータ6での損失を除いた量であるが、インバータ6の損失は回生ブレーキパワーに比べ小さいことから、回生ブレーキパワーに略一致する。 Next, an operation according to the third embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 shows an example of the operation according to the third embodiment of the present invention. Note that the description of the same operation as the example of the operation illustrated in FIG. 4 described in the first embodiment is omitted. The seventh graph from the top of FIG. 4 shows the capacitor current Ib and the capacitor current command Ib *, but FIG. 11 shows the chargeable power Pb * and the inverter power Pi. The inverter power Pi is an amount obtained by subtracting the loss at the inverter 6 from the regenerative brake power. However, since the loss of the inverter 6 is smaller than the regenerative brake power, it substantially matches the regenerative brake power.
図11において、時刻T5までの動作は、図4と同様である。時刻T5において、蓄電量SOCが蓄電量上限に達すると、充電可能電力Pb*は0になるため、電力偏差ΔPが正の値となる。その結果、ブレーキチョッパ4の通流率VBrが増加し、ブレーキチョッパ4の消費電力が電力偏差ΔPと一致するように制御される。その結果、インバータ電力Piと電力偏差ΔPの差が充電可能電力Pb*と一致し、かつインバータ電力Piからブレーキチョッパ4での消費電力を除いた量が蓄電器5に充電されることから、蓄電器5に充電される電力は充電可能電力Pb*に一致し、0になる。これにより、蓄電器5は充電されなくなり、蓄電量SOCは一定に保たれる。
In FIG. 11, the operation up to time T5 is the same as in FIG. When the charged amount SOC reaches the charged amount upper limit at time T5, the chargeable power Pb * becomes 0, and thus the power deviation ΔP becomes a positive value. As a result, the flow rate VBr of the
すなわち、本発明の第3の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様、回生ブレーキによる回生電力を蓄電器5に蓄えることにより回生電力を有効に用いることが可能であり、また蓄電器5の蓄電量上限を超える回生エネルギーが発生する場合であっても、低コストのブレーキチョッパにより回生電力を処理することが可能であり、機械ブレーキを用いる必要が無いため保守を軽減することが可能である。
That is, according to the third embodiment of the present invention, as in the first embodiment, it is possible to effectively use the regenerative power by storing the regenerative power generated by the regenerative brake in the
また、蓄電量制御部105aの特性は、蓄電量上限で0になるように、蓄電量SOCに対して徐々に減少させる特性であってもよい。この場合、蓄電量SOCが蓄電量上限より小さい状態から充電可能電力Pb*が減少し、ブレーキチョッパ4での消費電力も減少するため、蓄電量SOCが蓄電量上限を超過しにくくなる。更に、インバータ電力演算部302ではインバータ6の直流側の電流、電圧からインバータ電力Piを求めているが、インバータ6の交流側の電流、電圧にインバータ6の効率を乗算して演算することも可能である。この場合、交流電動機7の制御に用いる検出器を流用することも可能である。
Further, the characteristic of the charged
次に、本発明の第4の実施の形態について図12を参照して説明する。図12は第4の実施の形態による全体構成例を示し、第3の実施の形態で説明した図9と同一の構成については同一の符号で示し、詳細な説明を省略する。本例では、発電機2にコンバータ3aを接続し、コンバータ3aの直流側の電流であるコンバータ直流電流を検出する電流検出器303と、コンバータ電力演算部304と、コンバータ3aを制御するコンバータ制御部201とを設ける。コンバータ3a及びコンバータ制御部201は、上記第2の実施の形態で説明したものと同等である。コンバータ電力演算部304は、コンバータ直流電流と蓄電器電圧Vbの積により、コンバータ電力Pcを演算する。但し、コンバータ3aの直流側から交流側に電力が変換される場合に、コンバータ電力Pcの符号を正とする。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 shows an example of the entire configuration according to the fourth embodiment. The same components as those of FIG. 9 described in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In this example, a converter 3a is connected to the generator 2, and a current detector 303 that detects a converter DC current that is a current on the DC side of the converter 3a, a converter power calculation unit 304, and a converter control unit that controls the converter 3a. 201. The converter 3a and the
減算器106bでは、インバータ電力演算部302から出力されるインバータ電力Piと、蓄電量制御部105aから出力される充電可能電力Pb*と、コンバータ電力演算部304から出力されるコンバータ電力Pcを入力し、インバータ電力Piから充電可能電力Pb*とコンバータ電力Pcを減算して、電力偏差ΔPを出力する。ブレーキチョッパ制御部107aは、減算器106bから電力偏差ΔPを入力し、電力偏差ΔPとブレーキチョッパ4の消費電力が一致するように通流率VBrを演算し、ブレーキチョッパ4を制御する。
In the subtractor 106b, the inverter power Pi output from the inverter
本例と第3の実施の形態との違いは、コンバータ3a及び発電機2を介してインバータ電力Piの一部がエンジン1で消費される点である。このため、蓄電器5に充電される電力は、インバータ電力Piからコンバータ電力Pcとブレーキチョッパ4での消費電力を除いた量になる。よって、充電量SOCが充電量上限を超える場合には、ブレーキチョッパ4での消費電力をインバータ電力Piから充電可能電力Pb*とコンバータ電力Pcを減算した量に制御することにより、蓄電器5に充電される電力は充電可能電力Pb*に一致し、0になる。これにより、第3の実施の形態と同様、蓄電量SOCは一定に保たれる。また、第2の実施の形態と同様、ブレーキチョッパ4の容量を低減できる。
The difference between this example and the third embodiment is that a part of the inverter power Pi is consumed by the
このように、本発明によれば、蓄電器に回生エネルギーを蓄電し、有効利用することにより高効率な運転が実現できる。更に、蓄電器の蓄電量が上限を超えた場合であっても、ブレーキチョッパにより回生エネルギーを消費することができるため、機械ブレーキを用いる必要がなく、機械ブレーキの省保守が可能となる。 Thus, according to the present invention, highly efficient operation can be realized by storing regenerative energy in a capacitor and effectively using it. Furthermore, even when the amount of electricity stored in the capacitor exceeds the upper limit, the regenerative energy can be consumed by the brake chopper, so there is no need to use a mechanical brake, and the maintenance of the mechanical brake can be saved.
1…エンジン、2…発電機、3…整流器、3a…コンバータ、4…ブレーキチョッパ、5…蓄電器、6…インバータ、7…交流電動機、8…車輪、9…車両、10…機械ブレーキ、11…速度検出器、101…インバータ制御部、102…減算器、103…機械ブレーキ制御部、104…蓄電器観測部、105,105a…蓄電量制御部、106,106a,106b…減算器、107,107a…ブレーキチョッパ制御部、201…コンバータ制御部、301…電流検出器、302…インバータ電力演算部、303…電流検出器、304…コンバータ電力演算部、401…抵抗器、402…スイッチング素子
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記原動機により駆動される交流発電機と、
前記交流発電機の出力する交流電力を直流電力に変換する第1の電力変換器と、
前記直流電力を可変周波数の交流電力に変換する第2の電力変換器と、
前記第2の電力変換器により駆動される交流電動機と、
抵抗器とスイッチング手段を有し、前記第2の電力変換器の直流側に接続されるブレーキチョッパと、
前記第2の電力変換器の直流側に接続される蓄電器と、を備え、
前記交流電動機からの回生電力を、前記原動機および前記ブレーキチョッパおよび前記蓄電器で蓄電または消費することを特徴とする車両制御装置。 And the original motivation,
An AC generator driven by the prime mover,
A first power converter that converts AC power output from the AC generator into DC power ;
A second power converter you convert the DC power into AC power of variable frequency,
An AC motor driven by the second power converter;
Has a resistance vessels and switching means, a brake chopper that is connected to the DC side of the second power converter,
And a connection is Ru capacitor to the DC side of the second power converter,
The AC regenerative power from the motor vehicle control device you characterized in that the power storage or consumed by the motor and the brake chopper and the capacitor.
前記原動機により駆動される交流発電機と、
前記交流発電機の出力する交流電力を直流電力に変換する第1の電力変換器と、
前記直流電力を可変周波数の交流電力に変換する第2の電力変換器と、
前記第2の電力変換器からの交流電力により、車輪を駆動する交流電動機と、
抵抗器とスイッチング手段を有し、前記第2の電力変換器の直流側に接続されるブレーキチョッパと、
前記第2の電力変換器の直流側に接続される蓄電器と、を備え、
前記交流電動機からの回生電力を、前記原動機および前記ブレーキチョッパおよび前記蓄電器で蓄電または消費することを特徴とする車両。 And the original motivation,
An AC generator driven by the prime mover,
A first power converter that converts AC power output from the AC generator into DC power ;
A second power converter you convert the DC power into AC power of variable frequency,
The AC power from the second power converter, an alternating current motor arranged to drive the vehicle wheels,
Has a resistance vessels and switching means, a brake chopper that is connected to the DC side of the second power converter,
And a connection is Ru capacitor to the DC side of the second power converter,
Vehicle you characterized in that the regenerative power from the AC motor, power storage, or consumed in the motor and the brake chopper and the capacitor.
前記第1の電力変換器で変換された直流電力を第2の電力変換器で可変周波数の交流電力に変換し、
前記第2の電力変換器で変換された交流電力を車両駆動用交流電動機に供給する車両制御方法において、
前記交流電動機からの回生電力を、前記原動機、および前記第2の電力変換器の直流側に接続されるブレーキチョッパ、および前記第2の電力変換器の直流側に接続される蓄電器で蓄電または消費することを特徴とする車両制御方法。 The AC power output from the AC generator driven by the prime mover is converted to DC power by the first power converter ,
The DC power converted by the first power converter converts the AC power of variable frequency in the second power converter,
In the vehicle control method of supplying AC power converted by the second power converter to a vehicle driving AC motor,
Regenerative power from the AC motor is stored or consumed by the prime mover, a brake chopper connected to the DC side of the second power converter, and a capacitor connected to the DC side of the second power converter. A vehicle control method comprising:
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