JP2019126114A

JP2019126114A - 鉄道車両

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Publication number: JP2019126114A
Application number: JP2018003430A
Authority: JP
Inventors: 倫成隅川; Michinari Sumikawa
Original assignee: Kinki Sharyo Co Ltd
Current assignee: Kinki Sharyo Co Ltd
Priority date: 2018-01-12
Filing date: 2018-01-12
Publication date: 2019-07-25
Anticipated expiration: 2038-01-12
Also published as: JP6867312B2

Abstract

【課題】惰行時及び停車時において騒音や振動を抑制しつつ蓄電装置に充電することを可能にする。【解決手段】制御装置２５は、惰行時及び停車時におけるエンジン２３の回転速度が第１回転速度である場合、充電量が第１所定量まで増加したときに、エンジン２３の回転速度が第１回転速度から第２回転速度に切り替えられるようにエンジン２３を制御する第１処理と、惰行時及び停車時におけるエンジン２３の回転速度が第２回転速度である場合、充電量が第２所定量まで減少したときに、エンジン２３の回転速度が第２回転速度から第１回転速度に切り替えられるように、又は、惰行時及び停車時におけるエンジン２３の回転速度が第３回転速度である場合、充電量が第３所定量まで増加したときに、第３回転速度から第１回転速度に切り替えられるように、エンジン２３を制御する第２処理とを実行する。【選択図】図１

Description

本発明は、ディーゼルエンジン、発電機及び蓄電装置などを搭載した鉄道車両に関する。

特許文献１には、ディーゼルエンジン及び発電機からなる発電装置、及び、蓄電装置などが搭載されたハイブリット鉄道車両において、運転士の走行の仕方に応じて適正な蓄電装置の充放電制御を行うことが可能な車両駆動システムについて記載されている。

特許第４２３６６７６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術においては、惰行時や停車時など電動モータの出力が実質的に行われていない比較的静かな状況下においても、蓄電装置の充電を促進するようにディーゼルエンジンを駆動する制御が行われている。上記特許文献１には、このときのディーゼルエンジンの駆動回転速度などについては特に記載されていないが、一般的には最も発電効率の良い高回転でディーゼルエンジンが駆動されていると考えられる。この場合、ディーゼルエンジンの駆動による大きな騒音や振動によって、乗客に不快感を与える問題が生じる。

そこで、本発明の目的は、惰行時及び停車時において騒音や振動を抑制しつつ蓄電装置に充電可能な鉄道車両を提供することである。

本発明の鉄道車両は、ディーゼルエンジンと、前記ディーゼルエンジンの駆動力によって交流電力を発電する発電機と、前記発電機と接続され、前記発電機からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ装置と、前記コンバータ装置に接続され、前記コンバータ装置からの直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と、前記インバータ装置に接続され、前記インバータ装置からの交流電力によって駆動される電動モータと、前記コンバータ装置と前記インバータ装置との間に接続され、直流電力を充放電可能な蓄電装置と、前記ディーゼルエンジンの駆動、及び、前記蓄電装置の充放電を制御する制御装置とを備えている。そして、前記制御装置は、惰行時及び停車時における前記ディーゼルエンジンの回転速度が前記ディーゼルエンジンのアイドル時の回転速度よりも大きく且つ前記ディーゼルエンジンにおける最大トルク時の回転速度以下である第１回転速度である場合、前記蓄電装置に充電された充電量が第１所定量まで増加したときに、前記ディーゼルエンジンの回転速度が前記第１回転速度から前記ディーゼルエンジンのアイドル時の回転速度以下である第２回転速度に切り替えられるように前記ディーゼルエンジンを制御する第１処理と、前記惰行時及び前記停車時における前記ディーゼルエンジンの回転速度が前記第２回転速度である場合、前記充電量が前記第１所定量未満の第２所定量まで減少したときに、前記ディーゼルエンジンの回転速度が前記第２回転速度から前記第１回転速度に切り替えられるように、又は、前記惰行時及び前記停車時における前記ディーゼルエンジンの回転速度が前記ディーゼルエンジンにおける最大トルク時の回転速度よりも大きな第３回転速度である場合、前記充電量が前記第１所定量未満の第３所定量未満から前記第３所定量まで増加したときに、前記ディーゼルエンジンの回転速度が前記第３回転速度から前記第１回転速度に切り替えられるように、前記ディーゼルエンジンを制御する第２処理とを実行可能である。

これによると、惰行時及び停車時において、充電量が第２所定量まで減少又は第３所定量まで増加したときに、ディーゼルエンジンの回転速度を第１回転速度で駆動し、蓄電装置に充電可能となる。このときのディーゼルエンジンの回転速度は、最大トルク時の回転速度以下の第１回転速度であるため、騒音や振動が比較的小さくなる。このため、比較的静かな状況下（惰行時及び停車時）において、充電しつつも騒音及び振動を抑制することが可能となる。

本発明において、前記制御装置は、前記蓄電装置の電圧値に基づいて前記充電量の増減を判定し、前記第１処理及び前記第２処理のいずれかを実行することが好ましい。これにより、蓄電装置の電圧値に基づいて、蓄電装置の充電量が判定可能となる。

本発明の鉄道車両によると、惰行時及び停車時において、充電量が第２所定量まで減少又は第３所定量まで増加したときに、ディーゼルエンジンの回転速度を第１回転速度で駆動し、蓄電装置に充電可能となる。このときのディーゼルエンジンの回転速度は、最大トルク時の回転速度以下の第１回転速度であるため、騒音や振動が比較的小さくなる。このため、比較的静かな状況下（惰行時及び停車時）において、充電しつつも騒音及び振動を抑制することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る鉄道車両の概略構成図である。図１に示す蓄電装置の充電量と電圧値との関係を示す特性図である。図１に示す鉄道車両の停車・走行時における速度、蓄電装置の電圧値、エンジン動作、及び、蓄電装置の充電量の状態を示すチャート図である。

以下、本発明の一実施形態である鉄道車両１について、図１を参照しつつ以下に説明する。

鉄道車両１は、図１に示すように、車体２と、当該車体２を支持する２つの台車（不図示）と、図１中二点鎖線で囲む駆動装置１０とを有している。車体２は、方向Ａ（図１中左方）に沿って長尺な直方体形状を有する。台車は、車体２の方向Ａの前方下部、及び、後方下部にそれぞれ取り付けられている。各台車は、方向Ａに直交する方向に延在する２本の車軸３と、各車軸３の両端に固定され、車軸３を介して台車に回転可能に支持された４つの車輪４とを有している。

駆動装置１０は、鉄道車両１を走行させるための装置であって、４つの電動モータ１１と、蓄電装置２０と、コンバータ装置２１と、インバータ装置２２と、ディーゼルエンジン２３（以下、エンジン２３と称する）と、発電機２４と、制御装置２５と、直流電力部２６とを有する。４つの電動モータ１１、蓄電装置２０、コンバータ装置２１、インバータ装置２２、発電機２４、及び、直流電力部２６は、電力を供給する電線Ｄ１〜Ｄ５によって互いに接続されている。

４つの電動モータ１１は、各台車に２つずつ設けられている。これら電動モータ１１は、インバータ装置２２によって変換された交流電力によって駆動される。電動モータ１１の駆動軸の先端には、ギアが固定されている。各台車の２本の車軸３には、電動モータ１１のギアと噛み合うギアがそれぞれ固定されている。この構成において、電動モータ１１を駆動すると、各車軸３とともに各車輪４が駆動される。これにより、鉄道車両１が、方向Ａ及び当該方向Ａとは逆の方向Ｂ（図１中右方）のいずれかに進行する。

エンジン２３は、制御装置２５の制御の下、アイドル、１〜３ノッチのいずれかで駆動される。アイドルにおけるエンジン２３の回転速度（第２回転速度）は、例えば、６００ｒｐｍ（revolutions per minute）である。１ノッチにおけるエンジン２３の回転速度（第１回転速度）は、エンジン２３のアイドル時の回転速度よりも大きい、例えば、１２００ｒｐｍである。この１ノッチにおけるエンジン２３の回転速度は、当該エンジン２３の最大トルク時の回転速度（例えば、１４００ｒｐｍ）よりも小さい回転速度である。このような１ノッチの回転速度でエンジン２３を駆動した場合、後述するように発電機２４による発電出力は小さくなるものの、エンジン２３による騒音がアイドルに近い状態となって、比較的小さくなる。また、エンジン２３の振動も比較的小さくなる。２ノッチにおけるエンジン２３の回転速度（第３回転速度）は、１ノッチにおけるエンジン２３の回転速度及び最大トルク時の回転速度よりも大きい、例えば、１６００ｒｐｍである。３ノッチにおけるエンジン２３の回転速度は、２ノッチにおけるエンジン２３の回転速度よりも大きい、例えば、１８００ｒｐｍである。

発電機２４は、制御装置２５の制御の下、エンジン２３の駆動力が伝達されることで、エンジン２３の回転出力を３相交流電力に変換する。本実施形態における発電機２４の発電出力は、エンジン２３がアイドル状態において０ｋＷであり、エンジン２３が１ノッチで駆動されている状態において、例えば６０ｋＷであり、エンジン２３が２ノッチで駆動されている状態において、例えば１８０ｋＷであり、エンジン２３が３ノッチで駆動されている状態において、例えば２００ｋＷである。このように発電機２４は、エンジン２３の回転速度が増加するに連れて発電出力が大きくなる。より詳細には、エンジン２３の回転速度が最大トルク時の回転速度よりも大きくなることで、エンジン２３の回転速度が安定し、発電機２４による発電出力も大きくなる。なお、発電機２４によって発電された電力は、コンバータ装置２１に供給される。

コンバータ装置２１は、発電機２４で発電された３相交流電力を入力とし、スイッチング素子（不図示）による整流制御により直流電力に変換し、直流電力部２６に供給する。直流電力部２６は、コンバータ装置２１とインバータ装置２２との間に位置する。インバータ装置２２は、直流電力部２６の直流電力を入力とし、スイッチング素子（不図示）による電圧・周波数可変（VVVF）制御により、３相交流電力に変換する。この３相交流電力により４つの電動モータ１１を駆動し、さらに減速機により必要な加速性能を得られる駆動トルクを確保した上で、各台車の車軸３でトルクを伝達して鉄道車両１を加減速させる。

蓄電装置２０は、直流電力部２６を介してコンバータ装置２１とインバータ装置２２との間に接続されており、直流電力部２６の直流部分の電圧値と、蓄電装置２０の開放端電圧値との関係に応じて、蓄電装置２０が充電又は放電される。すなわち、直流部分の電圧値が、蓄電装置２０の開放端電圧値よりも大きいときは、直流部分の電力が蓄電装置２０に充電され、逆に、直流部分の電圧値が、蓄電装置２０の開放端電圧値よりも小さいときは、直流部分に蓄電装置２０の電力が放電される。本実施形態における蓄電装置２０は、リチウムイオンバッテリが採用されている。この蓄電装置２０は、図２に示すような特性を有している。つまり、蓄電装置２０は、内部抵抗の影響により、充電時に測定される電圧値が、充放電がない場合の電圧値よりも上昇する。一方、放電時に測定される電圧値は、充放電がない場合の電圧値よりも下降する。これより、蓄電装置２０は、同じ充電量においても、充電時と放電時との間でモードが移行するタイミングにおいて測定される電圧値が大幅に変動することとなる。

制御装置２５は、図１に示すように、コンバータ装置２１、インバータ装置２２、蓄電装置２０、発電機２４、及び、エンジン２３と信号線Ｓ１〜Ｓ５によって接続されており、これらの動作状態を監視するとともに、蓄電装置２０の蓄電量を検知する。本実施形態においては、蓄電装置２０の電圧値に基づいて、蓄電装置２０の蓄電量を推定する。また、制御装置２５は、エンジン２３の駆動によって発電機２４により発電される電力と、各電動モータ１１で鉄道車両１を加速することにより消費する電力、あるいは減速することにより回生する電力とを調整制御して、蓄電装置２０の蓄電量を適切な範囲に維持する機能を有する。具体的には、制御装置２５は、鉄道車両１の走行時において、エンジン２３の駆動を制御することで発電機２４による発電量を制御し、蓄電装置２０の蓄電量を所定範囲内に保つ。本実施形態においては、蓄電装置２０の最大蓄電量の２０％を下限値とし、８０％を上限値とし、この２０％〜８０％の所定範囲内に蓄電量が保たれるように、制御装置２５で制御される。なお、本実施形態における所定範囲は、蓄電装置２０の最大蓄電量の２０％〜８０％の範囲をいうが、これよりも多くても少なくてもよく、適宜設定されればよい。

制御装置２５は、鉄道車両１が停車時から走行し始める際に、４つの電動モータ１１を駆動するように、インバータ装置２２及び蓄電装置２０を制御する。また、制御装置２５は、表１に示す発電条件を内部メモリに記憶している。

表１は、アイドル、１ノッチ〜３ノッチの各エンジン動作における、エンジン２３の回転速度及びエンジン動作の切替条件を示す。表１に示すエンジン動作の切替条件である電圧値は、蓄電装置２０の所定の充電量に対応している。より詳細には、表１に示すアイドル時の電圧値６６０Ｖは、エンジン２３がアイドルで駆動された状態で、蓄電装置２０の電圧値が６６０Ｖを超える電圧値から６６０Ｖまで降下したとき（電圧下降方向）、エンジン２３が１ノッチで駆動されるように切り替えるタイミングを示す蓄電装置２０の第１充電量（第２所定量）に対応する。１ノッチ時の電圧値６４０Ｖは、エンジン２３が１ノッチで駆動された状態で、蓄電装置２０の電圧値が６４０Ｖを超える電圧値から６４０Ｖまで降下したとき（電圧下降方向）、エンジン２３が２ノッチで駆動されるように切り替えるタイミングを示す蓄電装置２０の充電量に対応する。１ノッチ時の電圧値６８０Ｖは、エンジン２３が１ノッチで駆動された状態で、蓄電装置２０の電圧値が６８０Ｖ未満の電圧値から６８０Ｖまで上昇したとき（電圧上昇方向）、エンジン２３がアイドルで駆動されるように切り替えるタイミングを示す蓄電装置２０の第２充電量（第１所定量）に対応する。なお、第２充電量は、第１充電量よりも多い。２ノッチ時の電圧値６００Ｖは、エンジン２３が２ノッチで駆動された状態で、蓄電装置２０の電圧値が６００Ｖを超える電圧値から６００Ｖまで降下したとき（電圧下降方向）、エンジン２３が３ノッチで駆動されるように切り替えるタイミングを示す蓄電装置２０の充電量に対応する。２ノッチ時の電圧値６６０Ｖは、エンジン２３が２ノッチで駆動された状態で、蓄電装置２０の電圧値が６６０Ｖ未満の電圧値から６６０Ｖまで上昇したとき（電圧上昇方向）、エンジン２３が１ノッチで駆動されるように切り替えるタイミングを示す蓄電装置２０の第１充電量（第３所定量）に対応する。なお、２ノッチ時の電圧値（蓄電装置２０の充電量）と、アイドル時の電圧値（蓄電装置２０の充電量）は互いに異なっていてもよい。つまり、２ノッチ時の電圧値が例えば６５０Ｖ又は６７０Ｖでもよく、蓄電装置２０の充電量が第１充電量よりも若干少ない又は多い充電量（第３所定量）でもよい。３ノッチ時の電圧値６４０Ｖは、エンジン２３が３ノッチで駆動された状態で、蓄電装置２０の電圧値が６４０Ｖ未満の電圧値から６４０Ｖまで上昇したとき（電圧上昇方向）、エンジン２３が２ノッチで駆動されるように切り替えるタイミングを示す蓄電装置２０の充電量に対応する。

制御装置２５は、エンジン２３がアイドルで駆動された状態で、蓄電装置２０の電圧値が６６０Ｖを超える電圧値から６６０Ｖにまで降下したとき（電圧下降方向）、エンジン２３が１ノッチで駆動されるように切り替える。また、制御装置２５は、エンジン２３が１ノッチで駆動された状態で、蓄電装置２０の電圧値が６８０Ｖまで上昇したとき（電圧上昇方向）、エンジン２３がアイドルで駆動されるように切り替え、電圧値が６４０Ｖまで降下したとき（電圧下降方向）、エンジン２３が２ノッチで駆動されるように切り替える。また、制御装置２５は、エンジン２３が２ノッチで駆動された状態で、蓄電装置２０の電圧値が６６０Ｖまで上昇したとき（電圧上昇方向）、エンジン２３が１ノッチで駆動されるように切り替え、電圧値が６００Ｖまで降下したとき（電圧下降方向）、エンジン２３が３ノッチで駆動されるように切り替える。また、制御装置２５は、エンジン２３が３ノッチで駆動された状態で、蓄電装置２０の電圧値が６４０Ｖまで上昇したとき（電圧上昇方向）、エンジン２３が２ノッチで駆動されるように切り替える。なお、制御装置２５は、回生電力が発生する場合、蓄電装置２０の電圧値にかかわらず、エンジン２３がアイドルで駆動されるように、エンジン２３を制御する。

続いて、鉄道車両１の停車・走行時における速度、蓄電装置２０の電圧値、エンジン動作、及び、蓄電装置２０の充電量について、図３を参照しつつ以下に説明する。なお、本実施形態における鉄道車両１は、駅間を走行した後の停車時において、蓄電装置２０の電圧値が６６０Ｖ以上となるような充電量が確保されるような、充放電制御が制御装置２５によって行われる。本実施形態における鉄道車両１は、駅などで停車する場合は、エンジン２３がアイドルで駆動されるように制御装置２５によって制御される。なお、制御装置２５は、停車時間が長くなる場合は、エンジン２３の駆動を停止するように制御してもよい。こうすることで、停車駅でのエンジン２３の駆動による騒音や振動を効果的に防ぐことができる。

鉄道車両１が、停車駅から次の駅に向けて走行を開始する場合、制御装置２５は、運転台での力行操作に応じて、インバータ装置２２及び蓄電装置２０を制御して、蓄電装置２０の電力をインバータ装置２２が交流電力に変換して、４つの電動モータ１１に供給する。このとき、図３に示すように、停車時から速度が増加するに連れて（すなわち、電動モータ１１へ電力供給されるに連れて）蓄電装置２０の充電量が減少する。停車時から走行し始めたときは、電動モータ１１に大きな電力を供給するため、蓄電装置２０の充電量及び電圧値が急激に減少する。そして、蓄電装置２０の電圧値が６６０Ｖを超える値から充電量の減少に伴って降下し６６０Ｖに到達すると、制御装置２５は、１ノッチで駆動するように、エンジン２３を制御する。このとき、蓄電装置２０の電圧値は、アイドルから１ノッチでのエンジン２３の駆動に伴う、蓄電装置２０の放電電流の減少に伴って、一旦、電圧値が上昇するような挙動を示すものの、加速されるに連れて（電動モータ１１へ電力供給されるに連れて）充電量が減少し電圧値が降下し続ける。そして、図３に示すように、蓄電装置２０の電圧値が６４０Ｖに達すると、制御装置２５は、１ノッチから２ノッチで駆動するように、エンジン２３を制御する。このときも、蓄電装置２０の電圧値は、１ノッチから２ノッチでのエンジン２３の駆動に伴う、蓄電装置２０の放電電流の減少に伴って、一旦、電圧値が上昇するような挙動を示すものの、加速されるに連れて充電量が減少し電圧値が降下し続ける。ただし、２ノッチでエンジン２３が駆動されることで、１ノッチでエンジン２３が駆動されるときよりも発電機２４の発電出力が上昇するため、蓄電装置２０の充電量も緩やかに減少するとともに、蓄電装置２０の電圧値も緩やかに降下する。

次に、鉄道車両１が所定速度に達した場合、力行運転から惰行運転に切り替えられる。このとき、制御装置２５は、運転台での惰行操作に応じて、電動モータ１１への電力供給を停止するように、蓄電装置２０及びインバータ装置２２を制御する。このとき、図３に示すように、蓄電装置２０の電圧値が大幅に上昇する。これは、電動モータ１１への電力供給が停止されることで、発電機２４からの電力のほとんどが蓄電装置２０の充電に移行し、蓄電装置２０の内部抵抗により電圧値が上昇するからである。図２に示すように、蓄電装置２０が放電から充電に移行すると、同じ充電量においても測定される電圧値が上昇するため、蓄電装置２０の電圧値が大幅に上昇する。このような蓄電装置２０の電圧値の上昇により、電圧値が６４０Ｖ未満から６６０Ｖに達すると、制御装置２５は、２ノッチから１ノッチで駆動するように、エンジン２３を制御する。つまり、力行から惰行に切り替り、惰行時における蓄電装置２０の電圧値が６６０Ｖまで上昇することで、制御装置２５は１ノッチで駆動するようにエンジン２３を制御する（第２処理）。このため、惰行時において、エンジン２３の駆動による騒音や振動を比較的小さくしつつ蓄電装置２０に充電することが可能となる。この結果、図３に示すように、蓄電装置２０の充電量が増加する。なお、制御装置２５は、力行から惰行に切り替わり、惰行時における充電装置２０の電圧値が６８０Ｖまで上昇した場合、２ノッチから１ノッチへ切り替わった後に、１ノッチからアイドルで駆動されるように（第１処理）、エンジン２３が制御される。エンジン２３がアイドルで駆動される場合、蓄電装置２０の充電量は上昇しない。

また、エンジン２３が２ノッチで駆動される状態で鉄道車両１が所定速度に達する前に、蓄電装置２０の電圧値が６００Ｖまで下降すると、制御装置２５は、２ノッチから３ノッチで駆動するように、エンジン２３を制御する。本実施形態においては、３ノッチでエンジン２３を駆動するときが発電機２４による最大発電出力となる。最大発電出力が鉄道車両１の最大消費電力よりも大きい場合、鉄道車両１の走行時に３ノッチでエンジン２３を駆動すると、蓄電装置２０の蓄電量は少なくとも減少しないような状態となる。つまり、蓄電装置２０の蓄電量が増加する状態となる。

次に、鉄道車両１は、次の駅付近に到達すると制動される。このとき、電動モータ１１による回生電力が発生し、インバータ装置２２を介して蓄電装置２０に供給される。このとき、制御装置２５は、回生電力が発生すると蓄電装置２０の電圧値にかかわらず、エンジン２３がアイドルで駆動されるように、エンジン２３を制御する。この結果、図３に示すように、蓄電装置２０の充電量が上昇するとともに、回生電力による蓄電装置２０への電流値の上昇に伴って、蓄電装置２０の電圧値が一時的に６８０Ｖ以上へ上昇する。制動終了で回生電力の蓄電装置２０への充電が終了し、蓄電装置２０の電圧が下降しても電圧値が６６０Ｖを超える状態が維持されると、制御装置２５は、制動終了後もアイドルで駆動を維持するように、エンジン２３を制御する。つまり、惰行時から制動時に切り替わり、エンジン２３をアイドルに切り替え、蓄電装置２０の電圧値が一時的に６８０Ｖを超え、制動終了後に６６０Ｖを超えていることで、制動終了後もエンジン２３をアイドルで駆動することが可能となる。このため、制動時および、その後の停車時において、エンジン２３の駆動による騒音や振動をさらに小さくすることが可能となる。なお、制動時においては、回生電力によって蓄電装置２０の充電量が増加し、例えば、駅を出発する前とほぼ同じ程度まで蓄電装置２０の充電量を回復させることが可能となる。そして、鉄道車両１が次の駅に到着し、鉄道車両１が停車される。鉄道車両１の停車時においては、蓄電装置２０の電圧値が６６０Ｖ以上となる。このため、制御装置２５は、アイドルが継続されるように、エンジン２３を制御する（第１処理）。

また、停車時において、蓄電装置２０の充電量が減少し、電圧値が６６０Ｖを超える値から６６０Ｖまで下降すると、制御装置２５は、アイドルから１ノッチで駆動するように、エンジン２３を制御する（第２処理）。これにより、停車時において、エンジン２３の駆動による騒音や振動を比較的小さくしつつ蓄電装置２０に充電することが可能となる。この後、蓄電装置２０の電圧値が６８０Ｖまで上昇すると、制御装置２５は、１ノッチからアイドルで駆動するように、エンジン２３を制御する（第１処理）。このような処理が繰り返されて、蓄電装置２０の電圧値が６６０Ｖ以上となるような充電量が確保される。

以上に述べたように、本実施形態の鉄道車両１によると、惰行時及び停車時において、蓄電装置２０の電圧値が６６０Ｖまで降下した又は上昇したとき、すなわち、蓄電装置２０の第１充電量（第２所定量、第３所定量）まで減少した又は増加したときに、エンジン２３の回転速度をエンジン２３のアイドル時の回転速度（第２回転速度）よりも大きい回転速度（第１回転速度）で駆動し、蓄電装置２０に充電可能となる。このときのエンジン２３の回転速度は、最大トルク時の回転速度以下の回転速度（第１回転速度）であるため、騒音や振動が比較的小さくなる。このため、比較的静かな状況下（惰行時及び停車時）において、充電しつつも騒音及び振動を抑制することが可能となる。また、惰行時及び停車時において、騒音及び振動を抑制しつつも充電することが可能になることで、充電電流を小さくできる。このため、蓄電装置２０の劣化を抑制することが可能となる。

また、制御装置２０は、蓄電装置２０の電圧値が６６０Ｖまで降下すると（蓄電装置２０の充電量が第１充電量（第２所定量）まで減少したと判定し）、及び、６６０Ｖまで上昇すると（蓄電装置２０の充電量が第１充電量（第３所定量）まで増加したと判定し）、１ノッチで駆動するようにエンジン２３を制御し（第２処理）、蓄電装置２０の電圧値が６８０Ｖまで上昇すると（蓄電装置２０の充電量が第２充電量まで増加したと判定し）、アイドルで駆動されるようにエンジン２３を制御する（第１処理）。これにより、蓄電装置２０の電圧値に基づいて、蓄電装置２０の充電量に応じた判定が可能となる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、上述の実施形態においては、蓄電装置２０の電圧値に基づいて蓄電装置２０の充電量が所定の充電量（第１充電量、第２充電量含む）に達したかを判定して、第１処理及び第２処理を実行しているが、蓄電装置２０の電圧値以外から当該蓄電装置２０の充電量が所定の充電量に達したかを判定し、上述の第１処理及び第２処理を実行してもよい。また、上述の実施形態においては、エンジン２３のアイドル時の回転速度が第２回転速度であるが、第２回転速度はアイドル時の回転速度よりも小さい回転速度であってもよい。

また、上述の実施形態においては、シリーズハイブリット方式の鉄道車両に採用しているが、パラレルハイブリット方式の鉄道車両に採用してもよい。これにおいても、上述と同様の効果得ることができる。また、上述の実施形態においては、電動モータ１１が４つ設けられているが、電動モータ１１は４つよりも少なくても多くてもよい。また、制御装置２５の、エンジン２３、発電機２４及び蓄電装置２０を制御する一部分が、コンバータ装置２１に組み込まれ、当該一部分が制御装置として、上述の制御装置２５と同様に機能してもよい。

１鉄道車両
１１電動モータ
２０蓄電装置
２１コンバータ装置
２２インバータ装置
２３ディーゼルエンジン
２４発電機
２５制御装置

Claims

ディーゼルエンジンと、
前記ディーゼルエンジンの駆動力によって交流電力を発電する発電機と、
前記発電機と接続され、前記発電機からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ装置と、
前記コンバータ装置に接続され、前記コンバータ装置からの直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と、
前記インバータ装置に接続され、前記インバータ装置からの交流電力によって駆動される電動モータと、
前記コンバータ装置と前記インバータ装置との間に接続され、直流電力を充放電可能な蓄電装置と、
前記ディーゼルエンジンの駆動、及び、前記蓄電装置の充放電を制御する制御装置とを備えており、
前記制御装置は、
惰行時及び停車時における前記ディーゼルエンジンの回転速度が前記ディーゼルエンジンのアイドル時の回転速度よりも大きく且つ前記ディーゼルエンジンにおける最大トルク時の回転速度以下である第１回転速度である場合、前記蓄電装置に充電された充電量が第１所定量まで増加したときに、前記ディーゼルエンジンの回転速度が前記第１回転速度から前記ディーゼルエンジンのアイドル時の回転速度以下である第２回転速度に切り替えられるように前記ディーゼルエンジンを制御する第１処理と、
前記惰行時及び前記停車時における前記ディーゼルエンジンの回転速度が前記第２回転速度である場合、前記充電量が前記第１所定量未満の第２所定量まで減少したときに、前記ディーゼルエンジンの回転速度が前記第２回転速度から前記第１回転速度に切り替えられるように、又は、前記惰行時及び前記停車時における前記ディーゼルエンジンの回転速度が前記ディーゼルエンジンにおける最大トルク時の回転速度よりも大きな第３回転速度である場合、前記充電量が前記第１所定量未満の第３所定量未満から前記第３所定量まで増加したときに、前記ディーゼルエンジンの回転速度が前記第３回転速度から前記第１回転速度に切り替えられるように、前記ディーゼルエンジンを制御する第２処理とを実行可能であることを特徴とする鉄道車両。
前記制御装置は、前記蓄電装置の電圧値に基づいて前記充電量の増減を判定し、前記第１処理及び前記第２処理のいずれかを実行することを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両。