JP2024081865A

JP2024081865A - Electrically powered vehicles

Info

Publication number: JP2024081865A
Application number: JP2022195387A
Authority: JP
Inventors: 輝菊池; 勲古川; 格東又
Original assignee: Hitachi Industrial Products Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Products Ltd
Filing date: 2022-12-07
Publication date: 2024-06-19

Abstract

To suppress the supply of regenerative power to overhead lines when an electrically driven vehicle travels through a section where overhead lines are installed.
[Solution] An electrically powered vehicle having a first power converter that drives an electric motor, a second power converter that charges a storage battery, and a control unit, in which, when the second power converter is charging the storage battery with power from the overhead lines and the regenerative power of the electric motor is greater than the charging power of the storage battery, the control unit corrects the torque command for the electric motor so that the regenerative power is less than or equal to the charging power, and generates a command to the mechanical brake.
[Selected Figure] Figure 1

Description

本発明は、架線から電力を給電されて走行する電気駆動車両に関する。 The present invention relates to an electrically powered vehicle that runs on power supplied from an overhead line.

架線が敷設されている区間ではパンタグラフなどの集電装置を介して給電された電力で走行し、架線が敷設されていない区間では車両に搭載したバッテリーに蓄えられた電力で走行する電気駆動車両が知られている。 Electric vehicles are known that run on electricity supplied via a current collector such as a pantograph in sections where overhead lines are installed, and run on electricity stored in batteries installed on the vehicle in sections where overhead lines are not installed.

このような車両において、ブレーキ操作を実施した時に発生する回生電力は、車両に搭載したバッテリーに蓄えられたり、あるいは架線を介して地上の蓄電設備に蓄えられたり、あるいは架線を介して走行中の他の車両に供給されたりする。 In such vehicles, regenerative power generated when braking is applied is stored in a battery installed on the vehicle, or stored in a ground-based power storage facility via overhead lines, or supplied to other vehicles traveling via overhead lines.

電気駆動車両に関して、特許文献１が知られている。特許文献１には、電気ブレーキ使用時の回生電力の供給先を確保し、また車内負荷装置の負荷量を制御し、架線電圧を回生動作に適した値に維持することにより、回生効率を向上すると共に、ＡＴＯ車両の停止位置精度を向上させる技術が開示されている。 Regarding electrically powered vehicles, Patent Document 1 is known. Patent Document 1 discloses a technology that improves regeneration efficiency and improves the stopping position accuracy of ATO vehicles by securing a supply destination for regenerative power when electric brakes are used, controlling the load amount of the on-board load device, and maintaining the overhead line voltage at a value suitable for regenerative operation.

特開２０１３－７０６１１号公報JP 2013-70611 A

特許文献１では、上記したように、回生効率を向上するといった課題は解決できる。しかし、地上に蓄電設備が無い場合や、架線を走行している他の車両がいない場合に、架線に回生電力を供給すると架線電圧が上昇するなどの問題が発生する。特許文献１では、このような問題への配慮が、十分ではない。 As mentioned above, Patent Document 1 can solve the problem of improving regeneration efficiency. However, when there is no power storage facility on the ground or when there are no other vehicles running on the overhead lines, problems such as an increase in overhead line voltage can occur when regenerative power is supplied to the overhead lines. Patent Document 1 does not give sufficient consideration to such problems.

上記した問題が発生した場合には、発生した回生電力は車両に搭載したバッテリーで全て吸収する必要がある。しかし、バッテリーの充電状態などによっては、回生電力を車両に搭載したバッテリーで全て吸収できるとは限らない。 If the above problem occurs, the regenerative power generated must be absorbed entirely by the vehicle's battery. However, depending on factors such as the battery's charge state, it may not be possible for the vehicle's battery to absorb all of the regenerative power.

本発明の目的は、電気駆動車両が、架線が敷設されている区間を走行する時に架線に回生電力を供給するのを抑制することである。 The object of the present invention is to prevent an electrically powered vehicle from supplying regenerative power to the overhead lines when traveling through a section where the overhead lines are installed.

本発明は、電動機を駆動する第１の電力変換器と、
蓄電池を充電する第２の電力変換器と、
制御部とを有し、
前記制御部は、
第２の電力変換器が架線からの電力で前記蓄電池を充電している際に、
前記電動機の回生電力が前記蓄電池の充電電力より大きい場合には、
前記回生電力が前記充電電力以下になるように前記電動機のトルク指令を補正し、機械ブレーキへの指令を生成する電気駆動車両である。 The present invention relates to a power converter including: a first power converter for driving an electric motor;
a second power converter for charging the storage battery;
A control unit,
The control unit is
When the second power converter is charging the storage battery with power from the overhead line,
When the regenerative power of the motor is greater than the charging power of the storage battery,
The electric vehicle corrects a torque command for the electric motor so that the regenerative power is equal to or less than the charging power, and generates a command for a mechanical brake.

本発明によれば、架線が敷設されている区間を走行する時に架線に回生電力を供給するのを抑制することができる。 The present invention makes it possible to suppress the supply of regenerative power to the overhead lines when traveling through a section where the overhead lines are installed.

実施例１の構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment. トルク指令演算器の出力特性を示す図。FIG. 4 is a diagram showing output characteristics of a torque command calculator. 電力演算器の構成を示す図。FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a power calculator. 充電可否判定器の構成を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a chargeability determiner. トルク指令補正器の構成を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a torque command corrector. 機械ブレーキ指令演算器の構成を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a mechanical brake command calculator. 実施例１の動作波形例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of operational waveforms according to the first embodiment. 実施例２の構成を示す図。FIG. 11 is a diagram showing the configuration of a second embodiment. 実施例３の構成を示す図。FIG. 13 is a diagram showing the configuration of a third embodiment.

以下、本発明に係る電気駆動車両の実施例について図面を参照しながら説明する。 Below, an embodiment of an electrically powered vehicle according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、電気駆動車両の実施例１の構成を示す。本実施例の電気駆動車両１は、パンタグラフ１０１、インバータ１０２、電動機１０３、DC/DC変換器１０４、バッテリー（蓄電池）１０５、コントローラ１０６、機械ブレーキ１０７を有している。 Figure 1 shows the configuration of an electrically powered vehicle according to a first embodiment. The electrically powered vehicle 1 of this embodiment has a pantograph 101, an inverter 102, an electric motor 103, a DC/DC converter 104, a battery (storage battery) 105, a controller 106, and a mechanical brake 107.

直流電圧を供給する架線２が敷設されている区間を電気駆動車両１が走行する場合、パンタグラフ１０１は架線２に接続し、架線２から電気駆動車両１に供給される直流電力はインバータ１０２に供給されて、インバータ１０２がその直流電力を三相交流電力に変換して電動機１０３に供給し、電動機１０３はその三相交流電力に駆動されることで電気駆動車両１が走行する。さらに、架線２から電気駆動車両１に供給される直流電力は、DC/DC変換器１０４に供給され、DC/DC変換器１０４からバッテリー１０５に直流電力が供給されて、バッテリー１０５に電力が充電される。 When the electrically powered vehicle 1 travels in a section where an overhead line 2 supplying DC voltage is installed, the pantograph 101 is connected to the overhead line 2, and the DC power supplied from the overhead line 2 to the electrically powered vehicle 1 is supplied to the inverter 102, which converts the DC power to three-phase AC power and supplies it to the electric motor 103, and the electric motor 103 is driven by the three-phase AC power to run the electrically powered vehicle 1. Furthermore, the DC power supplied from the overhead line 2 to the electrically powered vehicle 1 is supplied to a DC/DC converter 104, and the DC power is supplied from the DC/DC converter 104 to a battery 105, which charges the battery 105.

一方、架線２が敷設されていない区間を電気駆動車両１が走行する場合、バッテリー１０５に蓄えられた電気エネルギーをDC/DC変換器１０４がインバータ１０２へ直流電力として供給し、インバータ１０２がその直流電力を三相交流電力に変換して電動機１０３に供給し、電動機１０３はその三相交流電力に駆動されることで電気駆動車両１が走行する。 On the other hand, when the electrically powered vehicle 1 travels in a section where the overhead lines 2 are not installed, the DC/DC converter 104 supplies the electrical energy stored in the battery 105 to the inverter 102 as DC power, the inverter 102 converts the DC power to three-phase AC power and supplies it to the electric motor 103, and the electric motor 103 is driven by the three-phase AC power to allow the electrically powered vehicle 1 to travel.

コントローラ１０６はトルク指令演算器１０６１、電力演算器１０６２、充電可否判定器１０６３、トルク指令補正器１０６４、機械ブレーキ指令演算器１０６５を有している。コントローラ１０６は、マイコン（マイクロコンピュータ）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）などの半導体集積回路（演算制御手段）によって構成してもよい。コントローラの１０６の機能のいずれかまたは全部をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのハードウェアで構成することができる。コントローラの１０６のＣＰＵ（Central Processing Unit）が、メモリなどの記録装置に保持するプログラムを読み出して、演算部などの各部の処理を実行する。 The controller 106 has a torque command calculator 1061, a power calculator 1062, a charge availability determiner 1063, a torque command corrector 1064, and a mechanical brake command calculator 1065. The controller 106 may be configured with a semiconductor integrated circuit (calculation control means) such as a microcomputer or a DSP (Digital Signal Processor). Any or all of the functions of the controller 106 can be configured with hardware such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or an FPGA (Field Programmable Gate Array). The CPU (Central Processing Unit) of the controller 106 reads out a program stored in a recording device such as a memory, and executes the processing of each part such as the calculation part.

トルク指令演算器１０６１は、運転者のアクセルやブレーキなどのペダル操作から与えられるペダル指令１２０、電動機１０３の電動機速度検出値１２１を入力として、電動機１０３に与えるトルク指令１２５を演算する。ここで、電動機速度検出値１２１は速度検出センサの信号を用いて検出した検出値でも良いし、速度検出センサを用いずに推定した推定値でも良い。 The torque command calculator 1061 receives as input a pedal command 120 given by the driver's pedal operation such as the accelerator or brake, and a motor speed detection value 121 of the motor 103, and calculates a torque command 125 to be given to the motor 103. Here, the motor speed detection value 121 may be a detection value detected using a signal from a speed detection sensor, or may be an estimated value estimated without using a speed detection sensor.

電力演算器１０６２はトルク指令演算器１０６１の出力するトルク指令１２５、電動機速度検出値１２１を入力として、電動機１０３に与えられる電力を演算する。 The power calculator 1062 receives the torque command 125 output by the torque command calculator 1061 and the motor speed detection value 121 as inputs and calculates the power to be provided to the motor 103.

充電可否判定器１０６３はバッテリー１０５を充放電するバッテリー充放電電力指令１２４と電力演算器１０６２の出力する電力演算値１２３を入力として、電動機１０３へ与えるトルク指令１２５を補正する補正指令１２７を出力する。 The charge feasibility determiner 1063 receives as input the battery charge/discharge power command 124 for charging/discharging the battery 105 and the power calculation value 123 output by the power calculator 1062, and outputs a correction command 127 for correcting the torque command 125 to be given to the electric motor 103.

なお、バッテリー充放電電力指令１２４は、例えばワット（Ｗ）数などで指定したバッテリー１０５へ充電したい量を示す指令である。バッテリー１０５に充電できる最大電力値であってもよいし、それより低い充電させたい量であってもよい。本実施例では、バッテリー充放電電力指令１２４は放電時が正の値、充電時が負の値とする。 The battery charge/discharge power command 124 is a command indicating the amount of power to be charged to the battery 105, specified, for example, in watts (W). It may be the maximum power value that can be charged to the battery 105, or a lower amount to be charged. In this embodiment, the battery charge/discharge power command 124 is a positive value during discharging and a negative value during charging.

トルク指令補正器１０６４はトルク指令演算器１０６１の出力するトルク指令１２５、充電可否判定器１０６３の出力する補正指令１２７を入力として、補正後のトルク指令１２６を演算し、インバータ１０２へ補正後のトルク指令１２６を出力する。 The torque command corrector 1064 receives the torque command 125 output by the torque command calculator 1061 and the correction command 127 output by the charging feasibility determiner 1063, calculates the corrected torque command 126, and outputs the corrected torque command 126 to the inverter 102.

インバータ１０２はトルク指令補正器１０６４が出力する補正後のトルク指令１２６を受けて、電動機１０３が出力するトルクがそのトルク指令１２６に従うように電動機１０３を制御する。 The inverter 102 receives the corrected torque command 126 output by the torque command corrector 1064 and controls the electric motor 103 so that the torque output by the electric motor 103 conforms to the torque command 126.

機械ブレーキ指令演算器１０６５はトルク指令演算器１０６１の出力するトルク指令１２５、充電可否判定器１０６３の出力する補正指令１２７を入力として、機械ブレーキ１０７に与える機械ブレーキ指令１２８を演算して、機械ブレーキ１０７に出力する。 The mechanical brake command calculator 1065 receives the torque command 125 output by the torque command calculator 1061 and the correction command 127 output by the charging feasibility determiner 1063, calculates the mechanical brake command 128 to be given to the mechanical brake 107, and outputs it to the mechanical brake 107.

機械ブレーキ１０７は機械ブレーキ指令演算器１０６５が出力する機械ブレーキ指令を受けて、電気駆動車両１を制動する。 The mechanical brake 107 receives a mechanical brake command output by the mechanical brake command calculator 1065 and brakes the electrically powered vehicle 1.

図２はトルク指令演算器１０６１の出力特性の例を示す。図２に示すように、運転者が電気駆動車両１を加速させようとしている時には、加速時トルク指令の特性から電動機速度に応じた正のトルク指令を出力し、運転者が電気駆動車両１を減速させようとしている時には、減速時トルク指令の特性から電動機速度に応じた負のトルク指令を出力する。 Figure 2 shows an example of the output characteristics of the torque command calculator 1061. As shown in Figure 2, when the driver is trying to accelerate the electrically powered vehicle 1, a positive torque command corresponding to the motor speed is output based on the characteristics of the torque command during acceleration, and when the driver is trying to decelerate the electrically powered vehicle 1, a negative torque command corresponding to the motor speed is output based on the characteristics of the torque command during deceleration.

図３は電力演算器１０６２の構成を示す。電力演算器１０６２は、乗算器１０６２１を有する。乗算器１０６２１はトルク指令１２５及び電動機速度検出値１２１を入力として、それらを乗算した結果を電力演算値１２３として出力する。 Figure 3 shows the configuration of the power calculator 1062. The power calculator 1062 has a multiplier 10621. The multiplier 10621 receives the torque command 125 and the motor speed detection value 121 as input, and outputs the result of multiplying them as the power calculation value 123.

図４は充電可否判定器１０６３の構成を示す。充電可否判定器１０６３は、除算器１０６３１、リミッタ１０６３２、符号判定器１０６３３、補正指令出力器１０６３４を有している。 Figure 4 shows the configuration of the charging feasibility determiner 1063. The charging feasibility determiner 1063 has a divider 10631, a limiter 10632, a sign determiner 10633, and a correction command output unit 10634.

除算器１０６３１はバッテリー充電電力指令と電力演算値１２３を入力として、バッテリー充放電電力指令１２４を電力演算値１２３で除算した値を出力する。 Divider 10631 receives the battery charge power command and the power calculation value 123 as input, and outputs the value obtained by dividing battery charge/discharge power command 124 by the power calculation value 123.

リミッタ１０６３２は除算器１０６３１の出力を入力として、上限値１、下限値０のリミッタ処理を実施する。 Limiter 10632 takes the output of divider 10631 as input and performs limiting processing with an upper limit value of 1 and a lower limit value of 0.

符号判定器１０６３３は電力演算値１２３を入力として、その符号から力行運転か回生運転かの判定を実施して、その結果を出力する。 The sign determiner 10633 receives the calculated power value 123, determines whether the operation is power running or regenerative based on the sign, and outputs the result.

補正指令出力器１０６３４はリミッタ１０６３２の出力と符号判定器１０６３３の出力を入力として、符号判定器１０６３３の出力結果が力行運転の場合は補正指令として1を出力する。また、符号判定器１０６３３の出力結果が回生運転の場合は、補正指令出力器１０６３４は補正指令としてリミッタ１０６３２の出力をそのまま出力する。詳細は後述するが、この補正指令は後段のブロックでゲインとして使用されるので、補正指令が1の場合は補正をしないことと等価になる。 The correction command output unit 10634 receives the output of the limiter 10632 and the output of the sign determiner 10633 as inputs, and outputs 1 as a correction command if the output result of the sign determiner 10633 is powering operation. Also, if the output result of the sign determiner 10633 is regenerative operation, the correction command output unit 10634 outputs the output of the limiter 10632 as is as a correction command. Details will be described later, but since this correction command is used as a gain in a subsequent block, a correction command of 1 is equivalent to no correction being made.

補正指令出力器１０６３４は、力行運転の場合はバッテリー１０５を充電しないので、トルク指令１２５を補正する必要がなく、補正指令１２７として1を出力する。一方、回生運転の場合はバッテリー１０５を充電するので、バッテリー充放電電力指令１２４と電力演算値１２３を用いて演算した値を補正指令１２７として出力する。 In the case of powering operation, the battery 105 is not charged, so there is no need to correct the torque command 125, and the correction command output unit 10634 outputs 1 as the correction command 127. On the other hand, in the case of regenerative operation, the battery 105 is charged, so a value calculated using the battery charge/discharge power command 124 and the power calculation value 123 is output as the correction command 127.

図５はトルク指令補正器１０６４の構成を示す。トルク指令補正器１０６４は、乗算器１０６４１を有する。乗算器１０６４１は、トルク指令１２５及び補正指令１２７を入力として、それらを乗算し、その乗算結果を補正後トルク指令１２６として出力する。 Figure 5 shows the configuration of the torque command corrector 1064. The torque command corrector 1064 has a multiplier 10641. The multiplier 10641 receives the torque command 125 and the correction command 127, multiplies them, and outputs the multiplication result as the corrected torque command 126.

図６は機械ブレーキ指令演算器１０６５の構成を示す。機械ブレーキ指令演算器１０６５は減算器１０６５１、乗算器１０６５２、乗算器１０６５３を有している。 Figure 6 shows the configuration of the mechanical brake command calculator 1065. The mechanical brake command calculator 1065 has a subtractor 10651, a multiplier 10652, and a multiplier 10653.

減算器１０６５１は1から補正指令１２７を減算する。乗算器１０６５２は減算器１０６５１からの値をトルク指令１２５に乗算する。更に、乗算器１０６５３は乗算器１０６５２からの値に-1を乗算して符号を反転した結果を機械ブレーキ指令１２８として出力する。これにより、トルク指令１２５が補正されることで減少するブレーキトルクを演算し、その減少分を機械ブレーキ指令１２８として出力する。 Subtractor 10651 subtracts correction command 127 from 1. Multiplier 10652 multiplies the value from subtractor 10651 by torque command 125. Furthermore, multiplier 10653 multiplies the value from multiplier 10652 by -1, inverts the sign, and outputs the result as mechanical brake command 128. In this way, the brake torque that is reduced by correcting torque command 125 is calculated, and the reduced amount is output as mechanical brake command 128.

図７に実施例１の動作波形例を示す。電気駆動車両１は架線２に接続して走行しているとし、時間T1までは運転者が電気駆動車両１を加速させようとペダル操作をするとする。この時は力行運転１３０であり、トルク指令は正の値であるため、電力演算値も正の値になる。したがって、符号判定器１０６３３は力行運転１３０と判定し、その結果、補正指令出力器１０６３４は補正指令として1を出力する。その結果、補正後のトルク指令１２６は元のトルク指令１３２と一致し、機械ブレーキ指令はゼロとなる。この期間は、力行運転１３０であり回生電力は発生しないため、トルク指令を補正する必要がなく、機械ブレーキを使用する必要もない。 Figure 7 shows an example of the operating waveforms of the first embodiment. The electrically powered vehicle 1 is connected to the overhead line 2 and is running, and the driver operates the pedal to accelerate the electrically powered vehicle 1 until time T1. At this time, the vehicle is in powered operation 130, and the torque command is a positive value, so the calculated power value is also a positive value. Therefore, the sign determiner 10633 determines that the vehicle is in powered operation 130, and as a result, the correction command output unit 10634 outputs 1 as the correction command. As a result, the corrected torque command 126 matches the original torque command 132, and the mechanical brake command becomes zero. During this period, the vehicle is in powered operation 130 and no regenerative power is generated, so there is no need to correct the torque command and there is no need to use the mechanical brake.

次に、時間T1～時間T2の期間では運転者が電気駆動車両１を減速させようとペダル操作をするとする。この時は回生運転１３１であり、トルク指令は負の値であるため、電力演算値も負の値になる。 Next, assume that the driver operates the pedal to decelerate the electrically powered vehicle 1 during the period from time T1 to time T2. At this time, the vehicle is in regenerative driving 131 and the torque command is a negative value, so the calculated power value is also a negative value.

したがって、符号判定器１０６３３は回生運転１３１と判定し、補正指令出力器１０６３４はリミッタ１０６３２の出力を補正指令として出力する。ここで、電力演算値の大きさはバッテリー充放電電力指令１２４の大きさよりも小さいとすると、リミッタ１０６３２の出力は1となり、補正指令出力器１０６３４は補正指令として1を出力する。 Therefore, the sign determiner 10633 determines that the operation is regenerative operation 131, and the correction command output unit 10634 outputs the output of the limiter 10632 as a correction command. If the magnitude of the power calculation value is smaller than the magnitude of the battery charge/discharge power command 124, the output of the limiter 10632 becomes 1, and the correction command output unit 10634 outputs 1 as the correction command.

その結果、補正後のトルク指令は元のトルク指令と一致し、機械ブレーキ指令はゼロとなる。この期間は、回生運転１３１であり回生電力が発生するが、その回生電力の大きさはバッテリー１０５の充電電力よりも小さいため、回生電力は全てバッテリー１０５に充電されることになる。したがって、回生電力が架線２に供給されることがないため、トルク指令を補正する必要がなく、機械ブレーキを使用する必要もない。 As a result, the corrected torque command matches the original torque command, and the mechanical brake command becomes zero. During this period, regenerative operation 131 occurs and regenerative power is generated, but since the magnitude of this regenerative power is smaller than the charging power of battery 105, all of the regenerative power is charged to battery 105. Therefore, since regenerative power is not supplied to overhead line 2, there is no need to correct the torque command, and there is no need to use the mechanical brake.

次に、時間T2～時間T3の期間では運転者が電気駆動車両１を更に減速させようとペダル操作をするとする。この時は回生運転１３１であり、トルク指令は負の値であるため、電力演算値も負の値になる。したがって、符号判定器１０６３３は回生運転１３１と判定し、補正指令出力器１０６３４はリミッタ１０６３２の出力を補正指令として出力する。ここで、電力演算値の絶対値としての大きさはバッテリー充放電電力指令１２４の絶対値としての大きさよりも大きいとすると、リミッタ１０６３２の出力は１よりも小さくなり、補正指令出力器１０６３４は補正指令として1よりも小さい値を出力する。 Next, suppose that during the period from time T2 to time T3, the driver operates the pedal to further decelerate the electrically powered vehicle 1. At this time, regenerative driving 131 is in progress and the torque command is a negative value, so the calculated power value is also a negative value. Therefore, the sign determiner 10633 determines that the driving is regenerative driving 131, and the correction command output unit 10634 outputs the output of the limiter 10632 as a correction command. Here, if the magnitude of the absolute value of the calculated power value is greater than the magnitude of the absolute value of the battery charge/discharge power command 124, the output of the limiter 10632 will be less than 1, and the correction command output unit 10634 will output a value less than 1 as a correction command.

その結果、補正後のトルク指令１２６の大きさは元のトルク指令１３２の大きさよりも絶対値が小さくなり、機械ブレーキ指令はそのトルク指令の減少分を補償するようにブレーキ指令を出力する。電力演算値の大きさ（電動機の回生電力）に対するバッテリー充放電電力指令１２４の大きさの比が、１より小さい場合には、その比を電動機へのトルク指令に乗算することでトルク指令を補正するようにしてもよい。また、機械ブレーキ指令はトルク指令の補正量に相当する値としてトルク指令の減少分を補償するようにしてもよい。この期間は、回生運転１３１であり回生電力が発生し、元のトルク指令１３２ではその回生電力の大きさがバッテリー１０５の充電電力よりも大きくなるが、トルク指令が補正されることでその回生電力の大きさはバッテリー１０５の充電電力と一致し、回生電力が架線２に供給されることはない。また、トルク指令が補正された分は機械ブレーキが補償することで、電気駆動車両１の減速特性は変化しない。 As a result, the magnitude of the corrected torque command 126 becomes smaller in absolute value than the original torque command 132, and the mechanical brake command outputs a brake command to compensate for the decrease in the torque command. If the ratio of the magnitude of the battery charge/discharge power command 124 to the magnitude of the power calculation value (regenerative power of the motor) is smaller than 1, the torque command to the motor may be multiplied by that ratio to correct the torque command. The mechanical brake command may also be a value equivalent to the correction amount of the torque command to compensate for the decrease in the torque command. During this period, regenerative operation 131 occurs, and regenerative power is generated. In the original torque command 132, the magnitude of the regenerative power is greater than the charging power of the battery 105, but the torque command is corrected so that the magnitude of the regenerative power matches the charging power of the battery 105, and the regenerative power is not supplied to the overhead line 2. In addition, the mechanical brake compensates for the amount of correction of the torque command, so the deceleration characteristics of the electric vehicle 1 do not change.

次に、時間T3～時間T4の期間では運転者が電気駆動車両１の減速を緩めるようにペダル操作をするとする。この時は回生運転１３１であり、トルク指令は負の値であるため、電力演算値も負の値になる。したがって、符号判定器１０６３３は回生運転１３１と判定し、補正指令出力器１０６３４はリミッタ１０６３２の出力を補正指令として出力する。ここで、電力演算値の大きさはバッテリー充放電電力指令１２４の大きさよりも小さいとすると、リミッタ１０６３２の出力は1となり、補正指令出力器１０６３４は補正指令として1を出力する。 Next, assume that during the period from time T3 to time T4, the driver operates the pedal to slow down the deceleration of the electrically powered vehicle 1. At this time, regenerative driving 131 is in progress and the torque command is a negative value, so the calculated power value is also a negative value. Therefore, the sign determiner 10633 determines that the driving is regenerative driving 131, and the correction command output unit 10634 outputs the output of the limiter 10632 as the correction command. Here, if the magnitude of the calculated power value is smaller than the magnitude of the battery charge/discharge power command 124, the output of the limiter 10632 will be 1, and the correction command output unit 10634 will output 1 as the correction command.

次に、時間T4以降は運転者が電気駆動車両１を加速させようとペダル操作をするとする。この時は力行運転１３０であり、トルク指令は正の値であるため、電力演算値も正の値になる。したがって、符号判定器１０６３３は力行運転１３０と判定し、その結果、補正指令出力器１０６３４は補正指令として１を出力する。 Next, assume that after time T4, the driver operates the pedal to accelerate the electrically powered vehicle 1. At this time, the vehicle is in powering operation 130 and the torque command is a positive value, so the calculated power value is also a positive value. Therefore, the sign determiner 10633 determines that the vehicle is in powering operation 130, and as a result, the correction command output unit 10634 outputs 1 as the correction command.

その結果、補正後のトルク指令は元のトルク指令と一致し、機械ブレーキ指令はゼロとなる。この期間は、力行運転１３０であり回生電力は発生しないため、トルク指令を補正する必要がなく、機械ブレーキを使用する必要もない。 As a result, the corrected torque command matches the original torque command, and the mechanical brake command becomes zero. During this period, the vehicle is in powering operation 130 and no regenerative power is generated, so there is no need to correct the torque command and no need to use the mechanical brake.

以上述べたように本実施例によれば、回生電力がバッテリー１０５の充電電力よりも大きくならないようにトルク指令が補正されることで、架線２へ回生電力が供給されるのを抑制することができる。また、本実施例によれば、トルク指令が補正された分は機械ブレーキが補償することで、電気駆動車両１の減速特性は変化しない。 As described above, according to this embodiment, the torque command is corrected so that the regenerative power does not become greater than the charging power of the battery 105, thereby suppressing the supply of regenerative power to the overhead line 2. Furthermore, according to this embodiment, the amount of the torque command correction is compensated for by the mechanical brake, so the deceleration characteristics of the electrically driven vehicle 1 do not change.

図８は、電気駆動車両の実施例２の構成を示す。本実施例の電気駆動車両３は実施例１の電気駆動車両１の構成に加えて、表示器１０８を備えている点が異なる。それ以外は実施例１と同様であるので、説明は省略する。 Figure 8 shows the configuration of an electrically powered vehicle according to a second embodiment. The electrically powered vehicle 3 of this embodiment differs from the electrically powered vehicle 1 of the first embodiment in that it is equipped with a display 108. Other than that, it is the same as the first embodiment, so a description thereof will be omitted.

表示器１０８は充電可否判定器１０６３の補正指令１２７を入力として、その補正指令１２７が1より小さい場合は、トルク指令１２５が補正されて、機械ブレーキ１０７が動作することを運転者に通知する。実施例１では、運転者に何も通知されずにトルク指令１２５が補正されて、その補正を補償するために機械ブレーキ１０７が動作する。しかし、本実施例では表示器１０８が運転者に通知することで、運転者はそのような状況を認識することができる。機械ブレーキ１０７は使用回数が増えるほど摩耗するため、例えば運転者が機械ブレーキ１０７の摩耗を抑制したければ、ペダル操作を調整して回生電力が小さくなるように元のトルク指令１２５を調整することが可能となる。 The display 108 receives the correction command 127 from the charge feasibility determiner 1063 as an input, and if the correction command 127 is less than 1, it notifies the driver that the torque command 125 is corrected and the mechanical brake 107 operates. In the first embodiment, the torque command 125 is corrected without any notification to the driver, and the mechanical brake 107 operates to compensate for the correction. However, in this embodiment, the display 108 notifies the driver, so that the driver can recognize such a situation. Since the mechanical brake 107 wears more the more it is used, if the driver wants to suppress wear on the mechanical brake 107, for example, it is possible to adjust the pedal operation to adjust the original torque command 125 so that the regenerative power is reduced.

図９は、電気駆動車両の実施例３の構成を示す。本実施例の電気駆動車両４は実施例１の電気駆動車両１の構成に加えて、DC/DC変換器１０４の出力電圧を検出する電圧センサ１１０、DC/DC変換器１０４の出力電流を検出する電流センサ１１１を備え、電圧センサ１１０の出力する電圧検出値、電流センサ１１１の出力する電流検出値を入力とするコントローラ１０９を備えている。 Figure 9 shows the configuration of an electrically powered vehicle according to a third embodiment. In addition to the configuration of the electrically powered vehicle 1 according to the first embodiment, the electrically powered vehicle 4 according to this embodiment is equipped with a voltage sensor 110 that detects the output voltage of the DC/DC converter 104, a current sensor 111 that detects the output current of the DC/DC converter 104, and a controller 109 that receives as input the voltage detection value output by the voltage sensor 110 and the current detection value output by the current sensor 111.

コントローラ１０９は実施例１のコントローラ１０６の構成に加えて、バッテリー充放電電力検出器１０６６を備えている。実施例１と同様であるので、説明は省略する。 The controller 109 includes the configuration of the controller 106 in the first embodiment, as well as a battery charge/discharge power detector 1066. As this is the same as in the first embodiment, a description thereof will be omitted.

バッテリー充放電電力検出器１０６６は電圧センサ１１０の出力する電圧検出値、電流センサ１１１の出力する電流検出値を入力として、バッテリー１０５が充放電する電力検出値１４０を演算し、その結果を充電可否判定器１０６３に出力する。 The battery charge/discharge power detector 1066 receives the voltage detection value output by the voltage sensor 110 and the current detection value output by the current sensor 111, calculates the power detection value 140 at which the battery 105 is charged/discharged, and outputs the result to the charge feasibility determiner 1063.

実施例１ではバッテリー１０５に充放電する電力指令を用いてトルクの補正指令を演算するが、本実施例ではバッテリー１０５に充放電する電力検出値１４０を用いてトルク補正指令を演算することになる。したがって、バッテリー１０５に充放電される電力が指令通りに制御されていない場合にも、本実施例では回生電力をバッテリー１０５に全て充電することができるかどうかの判定が正しく実施できるため、回生電力を架線２に供給するのを抑制することができる。 In the first embodiment, the torque correction command is calculated using the power command for charging and discharging the battery 105, but in this embodiment, the torque correction command is calculated using the power detection value 140 for charging and discharging the battery 105. Therefore, even if the power charged and discharged to the battery 105 is not controlled according to the command, in this embodiment, it is possible to correctly determine whether the regenerative power can be fully charged to the battery 105, and therefore it is possible to suppress the supply of the regenerative power to the overhead line 2.

１：電気駆動車両、２：架線、３：電気駆動車両、４：電気駆動車両、１０１：パンタグラフ、１０２：インバータ、１０３：電動機、１０４：DC/DC変換器、１０５：バッテリー、１０６：コントローラ、１０６１：トルク指令演算器、１０６２：電力演算器、１０６２１：乗算器、１０６３：充電可否判定器、１０６３１：除算器、１０６３２：リミッタ、１０６３３：符号判定器、１０６３４：補正指令出力器、１０６４：トルク指令補正器、１０６４１：乗算器、１０６５：機械ブレーキ指令演算器、１０６５１：減算器、１０６５２：乗算器、１０６５３：乗算器、１０６６：バッテリー充放電電力検出器、１０７：機械ブレーキ、１０８：表示器、１０９：コントローラ、１１０：電圧センサ、１１１：電流センサ 1: Electrically powered vehicle, 2: Overhead line, 3: Electrically powered vehicle, 4: Electrically powered vehicle, 101: Pantograph, 102: Inverter, 103: Motor, 104: DC/DC converter, 105: Battery, 106: Controller, 1061: Torque command calculator, 1062: Power calculator, 10621: Multiplier, 1063: Charging availability judger, 10631: Divider, 10632: Limiter, 10633: Sign judger, 10634: Correction command output, 1064: Torque command corrector, 10641: Multiplier, 1065: Mechanical brake command calculator, 10651: Subtractor, 10652: Multiplier, 10653: Multiplier, 1066: Battery charge/discharge power detector, 107: Mechanical brake, 108: Display, 109: Controller, 110: Voltage sensor, 111: Current sensor

Claims

a first power converter that drives an electric motor;
a second power converter for charging the storage battery;
A control unit,
The control unit is
When the second power converter is charging the storage battery with power from the overhead line,
When the regenerative power of the motor is greater than the charging power of the storage battery,
An electrically driven vehicle that corrects a torque command for the electric motor so that the regenerative power is equal to or less than the charging power, and generates a command for a mechanical brake.

2. The electrically powered vehicle according to claim 1,
A display unit is provided.
The display unit is
An electrically powered vehicle that indicates that the torque command has been corrected or that the mechanical brake is operating.

2. The electrically powered vehicle according to claim 1,
The control unit is
An electrically driven vehicle that calculates the power to be charged to the storage battery, and calculates a corrected torque command for the electric motor from the calculated charging power.

2. The electrically powered vehicle according to claim 1,
The control unit is
an electric vehicle that calculates a corrected torque command for the electric motor from a charge/discharge power command for the storage battery;

2. The electrically powered vehicle according to claim 1,
An electrically powered vehicle, wherein the mechanical brake command is a value corresponding to a correction amount of the torque command.

2. The electrically powered vehicle according to claim 1,
The control unit is
Calculating a ratio between the charging power of the storage battery and the regenerative power of the electric motor;
The calculated ratio is used to correct the torque command for the electric motor.

2. The electrically powered vehicle according to claim 1,
The control unit is
During powered operation,
An electrically driven vehicle that calculates a torque command for the electric motor and controls a first power converter based on the torque command.

2. The electrically powered vehicle according to claim 1,
A DC voltage is supplied to the overhead line,
The second power converter is a DC/DC converter.