JP3972322B2

JP3972322B2 - Electric vehicle control device

Info

Publication number: JP3972322B2
Application number: JP2001175415A
Authority: JP
Inventors: 基巳嶋田; 清仲田; 瑛一豊田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-06-11
Filing date: 2001-06-11
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2021-06-11
Also published as: JP2002369304A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気車の制御装置に係り、特に、電気車の回生ブレーキ制御において回生ブレーキが作用する速度域を拡大する電気車の制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道用電気車においては、減速力を得るためにモータを発電機として動作させ、その回生電力を架線に返す回生ブレーキが一般化している。特に近年の地球環境への関心から、電気車のおける回生エネルギ効率向上の要求が高まりつつあり、関連する技術の開発が進められている。
その一環として速度がゼロになるまで回生ブレーキを活用できる全電気ブレーキ停止制御が提案され、速度ゼロで停止するための制御方式および停止精度と乗り心地を両立するための方式である『全電気ブレーキ停止制御』が第７回鉄道技術連合シンポジウム（Ｊ−ＲＡＩＬ２０００）講演論文集などに示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
第７回鉄道技術連合シンポジウム（Ｊ−ＲＡＩＬ２０００）講演論文集に示されている『全電気ブレーキ停止制御』は、電力変換器制御手段により電力変換器を制御して電動トルクを制御し、速度検出手段の出力である電動機の検出速度に基づき減速度を演算し、電動機の検出速度が所定速度を下回った時点における電動機の検出速度および減速度に基づいて以後の速度を推定し、その推定速度に基づいて電力変換器制御手段によるトルク制御を行う。すなわち、第７回鉄道技術連合シンポジウム（Ｊ−ＲＡＩＬ２０００）講演論文集に示されている『全電気ブレーキ停止制御』では、停止まで確実に回生（電気）ブレーキを作用させることによる回生エネルギ効率の向上は可能だが、高速域においてモータ特性上、回生出来ない速度域の回生エネルギ効率向上については考慮していない。
エネルギーの面から言えば、高速域での運動エネルギーは全電気停止ブレーキの守備範囲である速度ゼロ付近に比べての百倍に近い大きさを有しており、省エネ、ブレーキシュー摩耗などの問題に関しても、殆ど高速側の空気ブレーキ作用により決定されている。高速域の空気ブレーキ作用を電気に置き換える全速度域電気ブレーキが可能となれば、画期的改善が行えるものと考える。
【０００４】
本発明の課題は、高速域から速度ゼロまでの全速度域で回生ブレーキまたは電気ブレーキを作用させるために、必要なブレーキ力特性を実現し、回生エネルギ効率が向上する電気車の制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、回生ブレーキ力が不足する高速域において、インバータ装置の入力端子に充電・放電が可能な電力蓄積手段を架線などの直流電圧取得手段より得られる電力と同一の電圧印加方向となるように直列接続する構成とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明の電気車の制御装置の一実施形態を示すブロック図である。
直流電源（Ａ）（または、直流電圧取得手段）１から取得した電源電圧Ｖａは、電流遮断器（Ａ）２を介してインバータ装置３に供給する。電流遮断器（Ａ）２は、インバータ装置を稼働しないとき、あるいは、インバータ装置３に異常が発生したときに開放することでインバータ装置３への電力供給を遮断する。インバータ装置３は、直流電源（Ａ）１より得られる直流電力を三相交流電力に変換し、その電力を誘導電動機４に供給する。
本実施形態の特徴部分である電力蓄積器５は、インバータ装置３に接続し、電流遮断器（Ｂ）６、整流器７、整流器８、充電・放電が可能な直流電源（Ｂ）（電力蓄積手段）９、電流遮断器（Ｃ）１０によって構成する。通常、走行時は電流遮断器（Ｂ）６は開放し、電流遮断器（Ｃ）１０を投入する。このとき整流器８により直流電源（Ｂ）９に電流は流れないため、直流電源（Ｂ）９がない状態に等しくなり、インバータ入力電圧Ｖｃと電源電圧Ｖａが等しい（Ｖｃ＝Ｖａ）従来の電気車の制御装置と同じとなる。
高速域において回生ブレーキ力が不足したときには、電流遮断器（Ｃ）１０を開放し、整流器８を通してインバータ装置３と直流電源（Ｂ）９を直列に接続する。ここで、電源電圧Ｖａの向きと直流電源（Ｂ）９の出力端電圧Ｖｂの向きが同じ向きとなるように接続する。このときインバータ装置３の負側直流入力端子の電位は−Ｖｂとなり、インバータ入力電圧Ｖｃは電源電圧Ｖａと電力蓄積手段出力端電圧Ｖｂの和（Ｖｃ＝Ｖａ＋Ｖｂ）となる。
これにより、インバータ入力電圧Ｖｃを増大できるため、高速域でのブレーキ力増強が可能になる。このとき、インバータ装置３を回生運転することにより、回生電流Ｉｂが流れるため、直流電源（Ａ）１にはＶａ×Ｉｂの電力が回生され、直流電源（Ｂ）９にはＶｂ×Ｉｂの電力が充電される。
一方、インバータ起動時には、電流遮断機（Ａ）２を開放し、電流遮断機（Ｂ）６を投入すると、インバータ装置３には直流電源（Ｂ）９の出力端電圧Ｖｂのみが印加され、回生時に直流電源（Ｂ）９に充電された電力を有効に利用することができる。さらに、直流電源（Ｂ）９の出力端電圧Ｖｂは電源電圧Ｖａに比し低電圧であることから、インバータ装置３あるいは電動機４から発生する電磁音を低減でき、駅出発時にホーム周辺の乗客に与えるインバータ騒音の影響を改善することが可能である。
【０００７】
図２は、本発明の電気車の制御装置の動作原理を示す波形図である。
前述の方式により、インバータ装置３と直流電源（Ｂ）９と直列に接続したとき、インバータ装置３のインバータ入力電圧Ｖｃは電源電圧Ｖａと直流電源（Ｂ）９の出力端電圧Ｖｂの和（Ｖｃ＝Ｖａ＋Ｖｂ）となる。ここで、電動機４への入力電圧（モータ電圧）の最大値はインバータ入力電圧Ｖｃに等しいことから、直流電源（Ｂ）９の出力端電圧Ｖｂの分だけ上昇する。これに伴い、モータ電圧を制限することなく制御できる定トルク領域は（Ｖａ＋Ｖｂ）／Ｖａ倍に拡大するため、一定の回生ブレーキ力を発生できる速度域も（Ｖａ＋Ｖｂ）／Ｖａ倍になる（回生ブレーキ力の点線から実線に拡大する。）。これにより高速域におけるブレーキ力増強が可能になる。なお、モータ電流、すべり周波数は図示のように点線から実線に変化する。
【０００８】
図３は、本発明の電気車の制御装置の他の実施形態を示すブロック図である。直流電源（Ａ）１から取得した電源電圧Ｖａは、電流遮断器（Ａ）２を介してインバータ装置３に供給する。電流遮断器（Ａ）２は、インバータ装置を稼働しないとき、あるいは、インバータ装置３に異常が発生したときに開放することでインバータ装置３への電力供給を遮断する。インバータ装置３は、直流電源（Ａ）１より得られる直流電力を三相交流電力に変換し、その電力を誘導電動機４に供給する。
本実施形態の特徴部分である電力蓄積器５は、インバータ装置３に接続し、電流遮断器（Ｂ）６、整流器７、整流器８、充電・放電が可能な２次電池１１、電流遮断器（Ｃ）１０によって構成する。通常、走行時は電流遮断器（Ｂ）６は開放し、電流遮断器（Ｃ）１０を投入する。このとき整流器８により２次電池１１に電流は流れないため、２次電池１１がない状態に等しくなり、インバータ入力電圧Ｖｃと電源電圧Ｖａが等しい（Ｖｃ＝Ｖａ）従来の電気車の制御装置と同じとなる。
高速域において回生ブレーキ力が不足したときには、電流遮断器（Ｃ）１０を開放し、整流器８を通してインバータ装置３と直流電源（Ｂ）９と直列に接続する。ここで、電源電圧Ｖａの向きと２次電池１１の出力端電圧Ｖｂの向きが同じ向きとなるように接続する。このときインバータ装置３の負側直流入力端子の電位は−Ｖｂとなり、インバータ入力電圧Ｖｃは電源電圧Ｖａと電力蓄積手段（２次電池１１）出力端電圧Ｖｂの和（Ｖｃ＝Ｖａ＋Ｖｂ）となる。
これにより、インバータ入力電圧Ｖｃを増大できるため、高速域でのブレーキ力増強が可能になる。このとき、インバータ装置３を回生運転することにより回生電流Ｉｂが流れるため、直流電源（Ａ）１にはＶａ×Ｉｂの電力が回生され、２次電池１１にはＶｂ×Ｉｂの電力が充電される。
一方、インバータ起動時には、電流遮断機（Ａ）２を開放し、電流遮断機（Ｂ）６を投入すると、インバータ装置３には２次電池１１の出力端電圧Ｖｂのみが印加され、回生時に２次電池１１に充電された電力を有効に利用することができる。さらに、２次電池１１の出力端電圧Ｖｂは電源電圧Ｖａに比し低電圧であることから、インバータ装置３あるいは電動機４から発生する電磁音を低減でき、駅出発時にホーム周辺の乗客に与えるインバータ騒音の影響を改善することが可能である。
【０００９】
なお、ここでは電力蓄積器５は２次電池１１を用いて構成しているが、この２次電池１１と同様に充電・放電が可能であるスーパーキャパシタなどを用いても同じ効果を得られる。
【００１０】
図４は、本発明の電気車の制御装置の一実施形態の動作を説明するための詳細ブロック図を示す。ここでは、インバータ装置の回生運転の起動時と終了時の動作について述べる。
インバータ装置３の入力端子に供給する直流電力は、インバータ装置３が内蔵するフィルコンデンサ１２を介してＰＷＭインバータ回路１３に供給し、ここで三相交流電力に変換し、電動機４に供給して駆動トルクを発生する。また、フィルコンデンサ１２の充電時の電流を抑制する充電抵抗器１４とその端子間を短絡する電流遮断器（Ｄ）１５を備える。すなわち、フィルコンデンサ１２の充電は、まず電流遮断器（Ｄ）１５を開放したまま電流遮断器（Ａ）２を閉じ、充電抵抗器１４を介することで回路内に大電流が流れることを防止し、フィルコンデンサ１２を十分充電した後に電流遮断器（Ｄ）１５を閉じる。
そこで、インバータ装置３の回生運転を起動するとき、インバータ装置３に設けるフィルコンデンサ１２が放電された状態すなわちインバータ入力電圧Ｖｃが零の状態から電流遮断器（Ｃ）１０を開放しても回路全体は整流器８により遮断されていて電動機４を励磁する電流を供給できないため、インバータ装置３は起動せず、回生ブレーキを開始できない。このことから回生ブレーキ開始時は、まず、電流遮断器（Ｃ）１０を閉じたまま電流遮断器（Ａ）２を閉じ、直流電源（Ａ）１の電源電圧Ｖａによりフィルコンデンサ１２を充電した後、電流遮断器（Ｃ）１０を開放し、インバータ装置３の回生運転を開始する。このとき、フィルコンデンサ１２の端子間電圧であるインバータ入力電圧Ｖｃは、必ずしも直流電源（Ａ）１の電源電圧Ｖａと等しくなるまで充電する必要はなく、電動機４の励磁電流を流すだけの電圧を確保すれば、インバータ装置３の回生運転を起動でき、この回生電流によりフィルコンデンサ１２がさらに充電される。フィルコンデンサ１２に充電が十分となった時点で電流遮断器（Ｄ）１５を閉じればよい。
また、回生運転の終了時は、インバータ入力電圧Ｖｃは電源電圧Ｖａと電力蓄積手段出力端電圧Ｖｂの和であるため、このまま電流遮断器（Ｃ）１０を開放し、再力行動作に移ると、電源電圧Ｖａを電力蓄積手段出力端電圧Ｖｂ分だけ瞬時に押し上げるため、過電圧になる恐れがある。そのため、回生から再力行運転に移る際は、電流遮断器（Ａ）２と電流遮断器（Ｄ）１５を開放したまま極短時間力行運転し、インバータ入力電圧Ｖｃを電源電圧Ｖａ以下にした後、電流遮断器（Ａ）２と電流遮断器（Ｄ）１５を閉じて力行運転を続ける。
一方、停止ブレーキ時には、インバータ周波数が零になった時点で運転モードが回生運転から逆相ブレーキ（力行運転）へ自動的に移るため、この時に電流遮断器（Ａ）２と電流遮断器（Ｄ）１５を開放してフィルコンデンサ１２の充電電圧を逆相ブレーキで消費し、インバータ入力電圧Ｖｃを電源電圧Ｖａ以下とすれば、次回力行時に電流遮断器（Ａ）２と電流遮断器（Ｄ）１５を投入しても過電圧にならない。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高速域から速度ゼロまでの全速度域で回生ブレーキまたは電気ブレーキを作用させるために必要なブレーキ力特性を実現することができ、また、回生エネルギ効率を向上させることができる。
また、インバータ起動時には、インバータ装置に電力蓄積手段の出力端電圧のみを印加することにより起動することができ、回生時に電力蓄積手段に充電された電力を有効に利用することができる。
また、本発明の電力蓄積手段の出力端電圧は電源電圧に比し低電圧であることから、インバータ装置あるいは電動機から発生する電磁音を低減することができ、駅出発時にホーム周辺の乗客に与えるインバータ騒音の影響を改善することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気車の制御装置の一実施形態を示すブロック図
【図２】本発明の電気車の制御装置の動作原理を示す波形図
【図３】本発明の電気車の制御装置の他の実施形態を示すブロック図
【図４】本発明の一実施形態の動作を説明するための詳細ブロック図
【符号の説明】
１…直流電源（Ａ）、２…電流遮断器（Ａ）、３…インバータ装置、４…電動機、５…電力蓄積器、６…電流遮断器（Ｂ）、７…整流器、８…整流器、９…直流電源（Ａ）、１０…電流遮断器（Ｃ）、１１…２次電池、１２…フィルコンデンサ、１３…ＰＷＭインバータ回路、１４…充電抵抗器、１５…電流遮断器（Ｄ）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric vehicle control device, and more particularly to an electric vehicle control technique for expanding a speed range in which a regenerative brake acts in regenerative brake control of an electric vehicle.
[0002]
[Prior art]
In electric railway vehicles, a regenerative brake is generally used in which a motor is operated as a generator to obtain a deceleration force, and the regenerative power is returned to an overhead line. In particular, due to recent interest in the global environment, demands for improving the regenerative energy efficiency of electric vehicles are increasing, and the development of related technologies is underway.
As part of this, an all-electric brake stop control that can use the regenerative brake until the speed reaches zero has been proposed, and a control method for stopping at zero speed and a method for achieving both stop accuracy and ride comfort Stop Control "is shown in the 7th Railway Technology Union Symposium (J-RAIL2000) Proceedings and others.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
"All-electric brake stop control" shown in the 7th Railway Technology Union Symposium (J-RAIL2000) Proceedings is to control the power converter by the power converter control means to control the electric torque and detect the speed. The deceleration is calculated based on the detected speed of the motor, which is the output of the means, and the subsequent speed is estimated based on the detected speed and deceleration of the motor when the detected speed of the motor falls below the predetermined speed. Based on this, torque control is performed by the power converter control means. In other words, "All-electric brake stop control" shown in the 7th Railway Technology Union Symposium (J-RAIL2000) Lecture Collection improves regenerative energy efficiency by ensuring that the regenerative (electric) brake is applied until stoppage. Although it is possible, the improvement of the regenerative energy efficiency in the speed range that cannot be regenerated due to motor characteristics in the high speed range is not considered.
In terms of energy, the kinetic energy in the high speed range is nearly a hundred times larger than near zero speed, which is the defense range of all electric stop brakes. Also, it is almost determined by the air brake action on the high speed side. If an electric brake at full speed that replaces the air brake action at high speeds with electricity becomes possible, it will be possible to make a breakthrough improvement.
[0004]
An object of the present invention is to provide an electric vehicle control device that realizes necessary braking force characteristics and improves regenerative energy efficiency in order to operate a regenerative brake or an electric brake in all speed ranges from a high speed range to zero speed. There is to do.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, in the high speed range where the regenerative braking force is insufficient, the same voltage application as the power obtained from the DC voltage acquisition means such as an overhead wire is applied to the power storage means capable of charging / discharging at the input terminal of the inverter device. It is set as the structure connected in series so that it may become a direction.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a control device for an electric vehicle of the present invention.
The power supply voltage Va acquired from the DC power supply (A) (or DC voltage acquisition means) 1 is supplied to the inverter device 3 via the current breaker (A) 2. The current breaker (A) 2 shuts off the power supply to the inverter device 3 by opening when the inverter device is not operated or when an abnormality occurs in the inverter device 3. The inverter device 3 converts DC power obtained from the DC power source (A) 1 into three-phase AC power and supplies the power to the induction motor 4.
The power storage 5 which is a characteristic part of the present embodiment is connected to the inverter device 3, and includes a current breaker (B) 6, a rectifier 7, a rectifier 8, and a DC power source (B) capable of charging / discharging (power storage means) ) 9 and current breaker (C) 10. Normally, during traveling, the current breaker (B) 6 is opened and the current breaker (C) 10 is turned on. At this time, no current flows to the DC power supply (B) 9 by the rectifier 8, so that the DC power supply (B) 9 is not present, and the inverter input voltage Vc is equal to the power supply voltage Va (Vc = Va). It becomes the same as the control device.
When the regenerative braking force is insufficient in the high speed range, the current breaker (C) 10 is opened, and the inverter device 3 and the DC power source (B) 9 are connected in series through the rectifier 8. Here, the power supply voltage Va and the output terminal voltage Vb of the DC power supply (B) 9 are connected in the same direction. At this time, the potential of the negative DC input terminal of the inverter device 3 is −Vb, and the inverter input voltage Vc is the sum of the power supply voltage Va and the power storage means output terminal voltage Vb (Vc = Va + Vb).
Thereby, since the inverter input voltage Vc can be increased, the braking force can be increased in the high speed range. At this time, since the regenerative current Ib flows when the inverter device 3 is regeneratively operated, the power of Va × Ib is regenerated in the DC power source (A) 1 and the power of Vb × Ib is regenerated in the DC power source (B) 9. Is charged.
On the other hand, when the inverter is activated, when the current breaker (A) 2 is opened and the current breaker (B) 6 is turned on, only the output terminal voltage Vb of the DC power source (B) 9 is applied to the inverter device 3 to regenerate. Sometimes, the power charged in the DC power supply (B) 9 can be used effectively. Furthermore, since the output terminal voltage Vb of the DC power supply (B) 9 is lower than the power supply voltage Va, electromagnetic noise generated from the inverter device 3 or the electric motor 4 can be reduced. It is possible to improve the influence of the applied inverter noise.
[0007]
FIG. 2 is a waveform diagram showing the operating principle of the electric vehicle control device of the present invention.
When the inverter device 3 and the DC power supply (B) 9 are connected in series by the above-described method, the inverter input voltage Vc of the inverter device 3 is the sum of the power supply voltage Va and the output terminal voltage Vb of the DC power supply (B) 9 (Vc = Va + Vb). Here, since the maximum value of the input voltage (motor voltage) to the electric motor 4 is equal to the inverter input voltage Vc, it increases by the output terminal voltage Vb of the DC power supply (B) 9. Along with this, the constant torque range that can be controlled without limiting the motor voltage is expanded to (Va + Vb) / Va times, so the speed range where a constant regenerative braking force can be generated is also (Va + Vb) / Va times (regenerative braking). Expand from the dotted line of force to the solid line.) This makes it possible to increase the braking force at high speeds. Note that the motor current and slip frequency change from a dotted line to a solid line as shown in the figure.
[0008]
FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the electric vehicle control apparatus of the present invention. The power supply voltage Va acquired from the DC power supply (A) 1 is supplied to the inverter device 3 through the current breaker (A) 2. The current breaker (A) 2 shuts off the power supply to the inverter device 3 by opening when the inverter device is not operated or when an abnormality occurs in the inverter device 3. The inverter device 3 converts DC power obtained from the DC power source (A) 1 into three-phase AC power and supplies the power to the induction motor 4.
The power storage 5 which is a characteristic part of the present embodiment is connected to the inverter device 3, and includes a current breaker (B) 6, a rectifier 7, a rectifier 8, a rechargeable secondary battery 11, a current breaker ( C) It is constituted by 10. Normally, during traveling, the current breaker (B) 6 is opened and the current breaker (C) 10 is turned on. At this time, no current flows through the secondary battery 11 by the rectifier 8, so that the secondary battery 11 is not present, and the inverter input voltage Vc and the power supply voltage Va are equal (Vc = Va). It will be the same.
When the regenerative braking force is insufficient in the high speed range, the current breaker (C) 10 is opened, and the inverter device 3 and the DC power source (B) 9 are connected in series through the rectifier 8. Here, it connects so that the direction of the power supply voltage Va and the direction of the output terminal voltage Vb of the secondary battery 11 may become the same direction. At this time, the potential of the negative DC input terminal of the inverter device 3 is −Vb, and the inverter input voltage Vc is the sum (Vc = Va + Vb) of the power supply voltage Va and the power storage means (secondary battery 11) output terminal voltage Vb.
Thereby, since the inverter input voltage Vc can be increased, the braking force can be increased in the high speed range. At this time, since the regenerative current Ib flows due to the regenerative operation of the inverter device 3, the power of Va × Ib is regenerated in the DC power supply (A) 1, and the power of Vb × Ib is charged in the secondary battery 11. The
On the other hand, when the inverter is started, when the current breaker (A) 2 is opened and the current breaker (B) 6 is turned on, only the output terminal voltage Vb of the secondary battery 11 is applied to the inverter device 3, and 2 at the time of regeneration. The power charged in the secondary battery 11 can be used effectively. Furthermore, since the output terminal voltage Vb of the secondary battery 11 is lower than the power supply voltage Va, electromagnetic noise generated from the inverter device 3 or the electric motor 4 can be reduced, and the inverter given to passengers around the platform when leaving the station It is possible to improve the influence of noise.
[0009]
Here, the power accumulator 5 is configured using the secondary battery 11, but the same effect can be obtained by using a supercapacitor that can be charged and discharged in the same manner as the secondary battery 11.
[0010]
FIG. 4 is a detailed block diagram for explaining the operation of the embodiment of the control apparatus for an electric vehicle of the present invention. Here, the operation at the start and end of the regenerative operation of the inverter device will be described.
The DC power supplied to the input terminal of the inverter device 3 is supplied to the PWM inverter circuit 13 via the fill capacitor 12 built in the inverter device 3, converted into three-phase AC power here, and supplied to the motor 4 for driving. Generate torque. In addition, a charging resistor 14 that suppresses the current during charging of the fill capacitor 12 and a current breaker (D) 15 that short-circuits between the terminals are provided. That is, the charging of the fill capacitor 12 first closes the current breaker (A) 2 with the current breaker (D) 15 opened, and prevents a large current from flowing in the circuit via the charging resistor 14. After fully charging the fill capacitor 12, the current breaker (D) 15 is closed.
Therefore, when the regenerative operation of the inverter device 3 is started, even if the current breaker (C) 10 is opened from the state in which the fill capacitor 12 provided in the inverter device 3 is discharged, that is, the inverter input voltage Vc is zero, the entire circuit Is interrupted by the rectifier 8 and cannot supply a current for exciting the electric motor 4, so that the inverter device 3 does not start and regenerative braking cannot be started. For this reason, when regenerative braking is started, first, the current breaker (A) 2 is closed with the current breaker (C) 10 closed, and the fill capacitor 12 is charged by the power supply voltage Va of the DC power supply (A) 1. The current breaker (C) 10 is opened, and the regenerative operation of the inverter device 3 is started. At this time, the inverter input voltage Vc, which is the voltage across the terminals of the fill capacitor 12, does not necessarily have to be charged until it becomes equal to the power supply voltage Va of the DC power supply (A) 1, and a voltage sufficient to flow the excitation current of the motor 4 is used. If secured, the regenerative operation of the inverter device 3 can be started, and the fill capacitor 12 is further charged by this regenerative current. The current breaker (D) 15 may be closed when the fill capacitor 12 is sufficiently charged.
Further, at the end of the regenerative operation, the inverter input voltage Vc is the sum of the power supply voltage Va and the power storage means output terminal voltage Vb. Therefore, if the current circuit breaker (C) 10 is opened as it is and the operation proceeds to the repowering operation, Since the power supply voltage Va is instantaneously increased by the power storage means output terminal voltage Vb, there is a risk of overvoltage. Therefore, when moving from regeneration to repowering operation, power operation is performed for a very short time with the current breaker (A) 2 and the current breaker (D) 15 open, and the inverter input voltage Vc is made equal to or lower than the power supply voltage Va. The current breaker (A) 2 and the current breaker (D) 15 are closed and the power running operation is continued.
On the other hand, during stop braking, the operation mode automatically changes from regenerative operation to reverse phase braking (powering operation) when the inverter frequency becomes zero. At this time, the current breaker (A) 2 and the current breaker (D ) When 15 is opened and the charging voltage of the fill capacitor 12 is consumed by the reverse-phase brake, and the inverter input voltage Vc is set to the power supply voltage Va or less, the current breaker (A) 2 and the current breaker (D) at the next power running Even if 15 is turned on, overvoltage does not occur.
[0011]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to realize the braking force characteristics necessary for operating the regenerative brake or the electric brake in the entire speed range from the high speed range to the zero speed, and the regenerative energy efficiency. Can be improved.
In addition, when the inverter is activated, it can be activated by applying only the output terminal voltage of the power storage means to the inverter device, and the power charged in the power storage means can be effectively used during regeneration.
In addition, since the output terminal voltage of the power storage means of the present invention is lower than the power supply voltage, electromagnetic noise generated from the inverter device or the electric motor can be reduced and given to passengers around the platform when leaving the station. It is possible to improve the influence of inverter noise.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating an embodiment of an electric vehicle control device according to the present invention. FIG. 2 is a waveform diagram illustrating an operation principle of the electric vehicle control device according to the present invention. FIG. 4 is a block diagram showing another embodiment of the apparatus. FIG. 4 is a detailed block diagram for explaining the operation of one embodiment of the present invention.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... DC power supply (A), 2 ... Current breaker (A), 3 ... Inverter device, 4 ... Electric motor, 5 ... Electric power storage, 6 ... Current breaker (B), 7 ... Rectifier, 8 ... Rectifier, 9 ... DC power supply (A), 10 ... Current breaker (C), 11 ... Secondary battery, 12 ... Fill capacitor, 13 ... PWM inverter circuit, 14 ... Charging resistor, 15 ... Current breaker (D)

Claims

In a control device for an electric vehicle comprising a power conversion device for driving an electric motor and a DC voltage source or DC voltage acquisition means for supplying power to the power conversion device, when the regenerative braking force in a high speed range is insufficient, the power conversion A control apparatus for an electric vehicle, wherein power storage means capable of charging / discharging is connected in series to an input voltage terminal of the apparatus so as to be in the same voltage application direction as the DC voltage source or the DC voltage acquisition means.

In a control device for an electric vehicle comprising a power conversion device for driving an electric motor and a DC voltage source or DC voltage acquisition means for supplying power to the power conversion device, an input voltage terminal of the power conversion device is connected to a current cutoff means. When the series circuit of the first and second current direction limiting means is connected, and the regenerative braking force in the high speed range is insufficient, the current interrupting means is opened, and the power storage means that can be charged and discharged is used as the DC voltage source. Alternatively, the electric vehicle control device is connected in series so as to have the same voltage application direction as the DC voltage acquisition means.

3. The electric vehicle control device according to claim 1, wherein the power storage means is a rechargeable secondary battery.

3. The electric vehicle control device according to claim 1, wherein the power storage means is a capacitor that can be charged and discharged.

5. The power conversion device according to claim 1, wherein at the start of regenerative braking of the power conversion device, first, the power conversion is performed by the power source voltage of the DC voltage source or the DC voltage acquisition unit while the current interrupting unit is closed. A control device for an electric vehicle, wherein a charge capacitor built in the device is charged, and then the current interrupting means is opened, and a regenerative operation of the power converter is started.