JP5119229B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、鉄道車両用車両などの車両に搭載される制御装置に関し、特に主電動機を駆動する電力変換装置の装置の入力側に蓄電装置を設けた車両用制御装置に関する。
従来、電気鉄道のシステムは電車線より電力を得て車両を駆動する。しかし、線路の状況や周辺設備などの理由で電車線が設備できない区間があり、このような区間へ車両が進入した場合、電力が供給できなくなる。したがって、万一電車線非設置区間で車両が停止すると以後の移動ができなくなる。そのため、このような場所では車両は事前に所定の速度を確保し、電車線のない区間は惰行で通過するなどの運転操作により電力供給不能区間の走行をカバーしている。
しかし、このような運転操作では運転者への負担は大きくなる。さらに、電車線非設置区間を惰行で通過している間は補助電源装置へ電力が供給できず、車内の蛍光灯や空調が停止する場合がある。
また、減速時に駆動用主電動機で発電し、この電力を他車の力行等に利用する回生ブレーキについては、回生ブレーキ中に集電装置と電車線が離線すると、主電動機で発電した電力を電車線に戻すことができず、回生ブレーキが動作できない(回生失効)という問題があった。
上記の理由から、車上側に充放電能力が十分に高くかつ必要最低限の充電容量を有する2次電池など蓄電装置と制御用スイッチ装置を設けることで、電車線非設置区間において電力を供給できない問題や、回生失効する問題を解決するシステムが提案されている。
例えば、特許文献1では、回生電力を吸収する蓄電装置を車上側のインバータ装置に併設する車両用駆動制御装置の例が開示されている。図12に回生電力を吸収する蓄電装置を車上側のインバータ装置に併設する場合の機器構成の一例を示す。回生ブレーキ時、主電動機105で発電された電力は集電装置101を介して電車線へ戻されるが、電車線と集電装置101が離線して電流経路が絶たれると、フィルタコンデンサ103に回生ブレーキ電流が流入し、フィルタコンデンサ103の両端電圧を押し上げる。この時、直流電圧検出機112で検出したフィルタコンデンサ103の両端電圧検出値の変化率に基づいて、瞬時に回生電力を蓄電装置110で吸収する充電制御が開始される。前記蓄電装置110に流れる充電電流はスイッチ装置1090をスイッチングさせることで制御される。これにより、回生ブレーキ中に離線が生じてもフィルタコンデンサ電圧の上昇を抑制して回生失効を防止することが可能である。
特開2008−228451号公報
図12に示すスイッチ装置1090は、例えばIGBTなどのスイッチング素子から構成されており、蓄電装置の充放電電流をスイッチ装置で制御する場合には、スイッチ装置のスイッチング動作の損失によってエネルギが消費されてしまう。なお、スイッチ装置で蓄電装置の充放電電流の目標値を0Aとして制御する場合においても、スイッチング動作によりIGBT素子の熱損失や微小な充放電による充放電損失などが生じ、上記エネルギ消費は生じる。
また、従来技術では、フィルタコンデンサ電圧の急激な変動に対応するために離線区間を走行中か否かにかかわらず、スイッチ装置はスイッチング動作を行っていた。
そのため、離線区間以外の区間ではフィルタコンデンサ電圧が変動しないにも関わらず、スイッチ装置のスイッチング動作を継続しており、スイッチングに伴うエネルギ損失が大きいという課題があった。
本発明は、スイッチ装置のスイッチング動作期間を短縮し、車両が離線区間から電車線が設置されている区間へ進出した際はスイッチ装置のスイッチング動作を停止させることで、エネルギ損失を抑制することが可能な車両用制御装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明の車両用制御装置は、電車線から電力を得る集電装置と、車輪を駆動する主電動機と、前記集電装置を介して前記電車線から電力の供給を受けて前記主電動機の駆動を制御する電力変換装置と、前記電力変換装置へ直流電力を供給する蓄電装置と、前記電力変換装置の直流部分と前記蓄電装置の間の通流電流を調整制御するスイッチ装置と、を備える車両用制御装置において、前記スイッチ装置がスイッチング動作を行っている際に、車両の走行情報により前記車両が電車線または給電レールと離線が発生する離線区間以外を走行すると判断した場合、あるいは回生ブレーキ運転または力行運転の開始情報が入力されていない場合に、前記スイッチ装置のスイッチング動作を停止させるスイッチング信号を出力し、前記スイッチ装置がスイッチング動作を停止している際に、前記車両の走行情報により前記車両が前記離線区間を走行すると判断し、かつ回生ブレーキ運転または力行運転の開始情報が入力された場合に、前記スイッチ装置のスイッチング動作を行わせるスイッチング信号を出力するスイッチング信号出力装置と、前記電力変換装置の直流部分の電圧を検出する電圧検出装置と、前記スイッチ装置のスイッチング動作を行わせるスイッチング信号が出力された場合に、前記電力変換装置の直流部分の電圧を離線区間に侵入する前の前記直流部分の電圧に保つように制御する前記スイッチ装置と、を備える。
または、本発明の車両用制御装置は、電車線から電力を得る集電装置と、車輪を駆動する主電動機と、前記集電装置を介して前記電車線から電力の供給を受けて前記主電動機の駆動を制御する電力変換装置と、前記電力変換装置へ直流電力を供給する蓄電装置と、前記電力変換装置の直流部分と前記蓄電装置の間の通流電流を調整制御するスイッチ装置と、を備える車両用制御装置において、前記スイッチ装置がスイッチング動作を行っている際に、車両の走行情報により前記車両が電車線または給電レールと離線が発生する離線区間以外を走行すると判断した場合には、前記スイッチ装置のスイッチング動作を停止させるスイッチング信号を出力し、前記スイッチ装置がスイッチング動作を停止している際に、前記車両の走行情報により前記車両が前記離線区間を走行すると判断した場合には、前記スイッチ装置のスイッチング動作を行わせるスイッチング信号を出力するスイッチング信号出力装置と、前記電力変換装置の直流部分の電圧を検出する電圧検出装置と、前記スイッチ装置のスイッチング動作を行わせるスイッチング信号が出力された場合に、前記電力変換装置の直流部分の電圧を離線区間に侵入する前の前記直流部分の電圧に保つように制御する前記スイッチ装置と、を備える。
本発明おいて、「電車線」とは車両に給電を行う架線および第三軌条方式により給電を行うレールを含む意味である。また、「離線」とは電車線や給電レールが設置されていないなどの理由により給電が行われない状態、軌道レールの合流点/分岐点で給電レールからの給電が途切れる状態、走行試験などの経験上電車線の振動に起因してパンタグラフと電車線の離線が生じて給電が途切れる状態、等を意味している。また、「走行情報」とは車両の走行距離情報,走行位置情報,走行速度情報を含む意味であるものとする。
本発明によれば、離線区間を車両が通過するとスイッチ装置のスイッチング動作を停止させるので、スイッチ装置のスイッチング動作によるエネルギ損失を低減することができ、エネルギの有効利用が可能となる。
本発明の第一の実施形態を示す図。 交流区間を走行する車両の電力変換装置の構成例を示す図。 図1に示したスイッチング信号出力装置23の構成例を示すブロック図。 図1に示した充放電制御装置15の構成例を示すブロック図。 図4に示した電圧指令値演算部の構成例を示すブロック図。 本発明を適用した時の動作波形を示す図。 本発明の第二の実施形態を示す図。 図8に示したスイッチング信号出力装置23の構成例を示すブロック図。 本発明の第二の実施形態を適用した時の動作波形を示す図。 本発明の第三の実施形態を示す図。 本発明の第三の実施形態におけるスイッチング信号出力装置23の構成例を示すブロック図。 従来例の回生電力を吸収する蓄電装置を車上側のインバータ装置に併設する場合の機器構成の一例。 本発明の第三の実施形態におけるスイッチング信号出力装置23の構成例を示すブロック図。 本発明の第三の実施形態におけるスイッチング信号出力装置23の他の構成例を示すブロック図。 本発明の第三の実施形態におけるスイッチング信号出力装置23の他の構成例を示すブロック図。
以下に、各実施例に分けて本発明の実施形態について図面を用いて説明する。以下の各実施例では、電車線を例に挙げて説明するが、給電レールから集電装置を介して給電を受ける車両においても同様に適用できる実施形態である。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
まず、図1を用いて、電車線に直流電力が流れている直流区間を走行する車両を例にとって本発明の第一の実施形態を説明する。図示のように、電車線と電気的に接続される集電装置1と、フィルタリアクトル2を介し電車線に接続されるインバータ装置4と、このインバータ装置4の入力側にフィルタコンデンサ3と、インバータ装置4の出力側に主電動機5がそれぞれ接続される。直流区間を走行する車両の場合、電力変換装置6はフィルタリアクトル2と、インバータ装置4と、フィルタコンデンサ3で構成される。
また、フィルタコンデンサ3と並列に補助電源装置8が接続される。図1において補助電源装置8はフィルタリアクトル2とフィルタコンデンサ3の間に接続されているが、集電装置1とインバータ装置の間でフィルタコンデンサ3と並列に接続されればどの位置でもよい。
さらに、フィルタコンデンサ3と並列に、スイッチ装置90が接続される。このスイッチ装置90は、第1のIGBT9aのエミッタと第2のIGBT9bのコレクタが接続され、それぞれIGBTにフリーホイールダイオードが並列に接続されて構成される。IGBT9aのコレクタはフィルタリアクトル2とインバータ装置4の間に接続され、IGBT9bのエミッタはインバータ装置4の直流低電位側に接続される。IGBT9bのコレクタとエミッタ間にはインバータ装置4が制御可能な最低直流入力電圧値よりも低い端子電圧を持つように選択された蓄電装置10と、主平滑リアクトル11が接続される。なお、図1ではスイッチ装置90のスイッチング素子をIGBTで示しているが、スイッチング素子の種類は必ずしもIGBTである必要はない。
また、インバータ装置4の直流側と前記スイッチ装置90の接続点の電圧値(Vfc)を検出する直流電圧検出器12、蓄電装置10の端子電圧(Vch)の値を検出する2次電池直流電圧検出器13および、蓄電装置10からIGBT9bのコレクタに出力される電流(Ich)の値を検出する蓄電装置直流電流検出器14がそれぞれ設けられる。またスイッチ装置90には充放電制御装置15が接続され、インバータ装置4にはインバータ制御装置16が接続され、補助電源装置8には補助電源制御装置17が接続され、蓄電装置10には蓄電制御装置18が接続され、蓄電制御装置18と充放電制御装置15の間には情報伝達手段19が設けられている。蓄電制御装置18は蓄電装置10の充電量や内部温度を検出し許容最大充放電電流を算出するとともに、これらの情報を充放電制御装置15に渡すように構成される。
さらに、主電動機5の回転周波数を検出する回転周波数検出器22から回転周波数信号fが出力され、走行距離演算装置24に入力される。なお、主電動機5を同期電動機とし、回転周波数ではなく回転角度を検出する構成も考えられるが、その場合は単位時間当たりの回転角度変化量に基づいて回転周波数fを演算すればよい。
走行距離演算装置24は、回転周波数信号fから車両速度を算出し、この車両速度の積算により車両の走行距離を演算し、この走行距離の情報をスイッチング信号出力装置23へ出力する。スイッチング信号出力装置23には、走行線区の離線位置を予め記録した離線位置記憶装置が備えられており、走行距離演算装置24から入力される走行距離の情報と離線位置記憶装置を照合することで、車両が離線区間に進入することを予測する。車両が離線区間に進入すると判断した際は、スイッチング信号Kを出力する。充放電制御装置15は、このスイッチング信号Kに基づいて、スイッチ装置90のスイッチングを動作,停止させる。
以上の構成により、走行距離に応じてスイッチ装置90のスイッチングを動作,停止させることで、離線区間へ進入した場合にのみスイッチ装置90のスイッチング動作を許可し、離線の生じない区間に車両が進入するとスイッチ装置90のスイッチング動作を停止させることが可能となる。
図2は、電車線に交流電力が流れている交流区間を走行する車両の電力変換装置6の構成例を示した図である。電車線から交流電力が供給される場合、電力変換装置6は図2に示すようにコンバータ装置7と、フィルタコンデンサ3と、インバータ装置4で構成される。この場合、スイッチ装置90は、図示の通り、電力変換装置6の直流部分に接続される。
図3は、図1のスイッチング信号出力装置23の構成を示す図である。スイッチング信号出力装置23では、離線が発生する走行位置を予め記憶した離線位置記憶装置25aを有し、これに走行距離演算装置で算出した走行距離を入力し照合することで車両が離線区間を走行しているか判別する。離線の発生する区間を走行中であると判断した場合は、スイッチング信号KをHighレベルとし、スイッチ装置90の動作を許可する。逆に、離線が生じない区間であればスイッチング信号KをLowレベルとし、スイッチ装置90を動作させないようにする。
ここで、給電レールから給電を行う第三軌条方式の線区では、駅付近に設けられることが多い渡り線などで第三軌条が途切れ、給電できないことが課題となっている。そのため、離線位置記憶装置25aに渡り線区間の位置を離線区間として記憶しておき、車両が出発した駅付近の渡り線区間を抜けてから、次の駅の手前にある渡り線区間に進入までの区間を走行中はスイッチ装置90の動作を停止させてもよい。
具体的な説明を以下に示す。スイッチング信号出力装置23には、出発駅から渡り線が終了するまでの距離X1を第一の離線区間として設定し、出発駅から次の駅の手前にある渡り線区間入り口までの距離X2と出発駅から次の駅までの距離X3との間の区間を第二の離線区間として設定する。そして、離線位置記憶装置に走行距離を入力し車両が渡り線区間を走行しているか判別する。渡り線区間を走行中であると判断した場合(0<L<X1またはX2<L<X3)は、スイッチング信号KをHighレベルとし、スイッチ装置90の動作を許可する。逆に、離線が生じない区間(X1<L<X2の区間)であればスイッチング信号KをLowレベルとし、スイッチ装置90のスイッチングを動作させないようにする。
また、渡り線以外にも、試験走行等により電車線とパンタグラフの離線が頻繁に生じる区間を離線区間として前記離線区間記憶装置に記憶して、上記と同様の方法でスイッチング信号Kを出力することとしても良い。
図4は、図1の充放電制御装置15の構成例を示す図である。充放電制御装置15では、インバータ装置4の直流側電圧値Vfcが電圧指令値演算部26から出力される直流電圧指令値に追従するように充放電制御を行う。充放電制御装置15の動作を以下に説明する。
電圧指令値演算部26が出力した直流電圧指令値Vrefから、直流電圧検出器12で検出されるインバータ装置4の直流側電圧値Vfcを減算器27により減算し、その電圧差分に対し係数器28により適度な係数K1を乗算して上記電圧差分に比例して大きさの定まるスイッチ電流目標値IchP1を算出する。
直流電圧指令値Vrefより直流側電圧値Vfcが大きい場合は、スイッチ装置90のスイッチ電流目標値IchP1は負の値となる。そのため、後に示すようにインバータ装置4の直流側から蓄電装置へ電流を取り込む方向に、即ち直流側電圧値Vfcを下げる方向に動作する。
逆に、直流電圧指令値Vrefより直流側電圧値Vfcが小さい場合は、スイッチ装置90のスイッチ電流目標値IchP1は正の値となり、蓄電装置からインバータ装置4の直流側へ電流を送り出し、直流側電圧値Vfcを上げる方向に動作する。このスイッチ電流目標値IchP1に対し直流電流検出器14により検出される蓄電装置電流値Ichを蓄電装置10から放電する向きを正としてフィードバックし、スイッチ電流目標値Ichp1と蓄電装置電流値Ichの差分を取り電流制御部(ACR)30により比例積分などの処置を行い通流率指令とし、ゲートパルス演算器に出力する。ゲートパルス演算器31がこの通流率指令に比例したパルス幅を有するパルス信号Ppをスイッチ装置90へ出力することで、インバータ装置の直流側電圧値Vfcが電圧指令値演算部26から出力される直流電圧指令値Vrefに追従するように充放電制御を行う。
また、充放電制御装置15の最終段には切替え器32を設け、図3で説明したスイッチング信号Kによって切替えられるように構成する。これにより、スイッチング信号KがHighの時、すなわち離線区間を走行中の間はゲートパルス演算器31の出力を選択し、ゲートパルス信号としてスイッチ装置90へ出力し、逆にスイッチング信号KがLowの時、すなわち離線が生じない区間を走行している間は0を選択し、ゲートパルス信号としてスイッチ装置90へ出力する。
上記の構成により、離線が生じない区間を走行している間はゲートパルス信号を0とし、スイッチ装置90の動作を停止状態にすることで、スイッチング損失を抑制することができる。
図5は、図4に示す電圧指令値演算部26の構成例を示す図である。電圧指令値演算部26は、Highのスイッチング信号Kが入力されている間において、離線が生じる直前のフィルタコンデンサ3の電圧を直流電圧指令値Vrefとして出力する。
電圧指令値演算部26では、まずフィルタコンデンサ3の電圧Vfcを比較器33aと33bに入力し、予め設定した基準電圧値V0またはV0′と比較する。ここで、比較器33aに設定するV0は電車線電圧よりも低く、インバータ装置4の最低動作電圧より高い電圧値を設定し、比較器33bに設定するV0′は電車線電圧より高く、回生失効となるフィルタコンデンサ電圧値よりも低く設定する。そして、回生ブレーキを開始したことを検知するため、図1には示していないが回生ブレーキフラグBをインバータ制御装置16から充放電制御装置15に入力し、切替え器36を回生ブレーキフラグBにより切替えることで、力行及び惰行中は比較器33aの出力を、回生ブレーキ中は比較器33bの出力をフリップフロップ回路37のセット側(S側)に入力されるように構成する。
これにより、力行及び惰行中に離線が生じ、フィルタコンデンサ電圧VfcがV0よりも低下した際か、または回生ブレーキ中に離線が生じ、フィルタコンデンサ電圧VfcがV0′を超過した場合に、フリップフロップ回路37に比較器33aまたは33bから出力されるHigh信号が入力され、切替え器38を切替える。さらに図5に示すように遅延素子39が設けられており、離線が生じてフリップフロップ回路37の出力信号により切替え器38が切替えられると、離線発生直前のフィルタコンデンサ電圧Vfcを直流電圧指令値Vrefとして出力する。
このように、離線発生直前のフィルタコンデンサ電圧Vfcを直流電圧指令値Vrefとして出力することにより、離線によりフィルタコンデンサ電圧が変動する前の電圧を制御の指令値とすることができ、フィルタコンデンサ電圧の安定化を図ることができる。
また、フリップフロップ回路37のリセット側(R側)にはスイッチング信号Kを反転器35で反転した信号が入力されており、スイッチング信号Kが出力されていない間はフリップフロップ回路37の出力は0、すなわちフィルタコンデンサ電圧Vfcを直流電圧指令値Vrefとしてそのまま出力する。
図6は本発明の車両用制御装置を搭載した車両が離線区間を通過する際の充放電動作を説明する図である。
電車線から電力を供給できる地点であるA点において力行を開始したとする。このとき、A点では電車線電圧を受けているから図6bに示すように、インバータ装置4の入力電圧Vfcは電車線電圧にほぼ等しい。
次に所定の電流をとりながら力行の状態でB−C区間に示す離線区間に入ったとする。図3に示した離線位置記憶装置にはB−C区間を離線区間として記録しており、これにより図6cに示すように、車両がB点に達する直前で離線区間に進入することを予測してスイッチング信号出力装置23からスイッチング信号Kが出力され、スイッチ装置90のスイッチングが開始される。ここで、車両がB点に達する前にスイッチング信号Kが出力されることにより、車両が離線区間に進入する前にスイッチングを開始することができ、離線区間内でのフィルタコンデンサ電圧Vfcの急激な変動を抑制することが可能となる。
上述のように、スイッチ装置90のスイッチングが開始された後であっても、電車線からの電力供給を受けている間であればフィルタコンデンサ電圧Vfcは電圧設定値V0より低下しないため、スイッチ装置90は充放電を行わないようにスイッチングを制御し、蓄電装置10から電力は放電されない。B点進入後、すなわち離線発生後、図6dに示すように集電装置1を流れる電流Idcが0となるため、図6bに示すようにインバータ装置4の入力電圧Vfcが急降下するが、フィルタコンデンサ電圧Vfcがスイッチ装置90の制御目標V0まで降下すると図4に示した充放電制御装置15の定電圧制御機能により、フィルタコンデンサ電圧Vfcを離線が生じる前の電圧値に保つよう蓄電装置10からの放電が開始され、図6eのB−C区間に示すように蓄電装置10より電流が供給される。
続いて、車両がC点において再び電車線設備区間に入ると、スイッチング信号KがLowとなり、スイッチ装置90のスイッチング動作が停止し、図6eに示すように蓄電装置10の放電が停止する。インバータ装置4には図6bに示すように再び電車線電圧が印加されているので、インバータ装置4に入力される電流Iinvは電車線から流れる電流Idcとなる。
次に、電車線から電力を供給できる地点であるD点において回生ブレーキ掛け始めたとする。このとき、D点以降では図6bに示すようにフィルタコンデンサ電圧Vfcは電車線電圧より高くなり、電力が電車線へ戻される。
次に所定の電流を電車線側へ戻しながらE−F区間に示す離線区間に入ったとする。図6cに示すように、E点に達する直前でスイッチング信号出力装置23からスイッチング信号Kが出力され、スイッチ装置90のスイッチングが開始される。
ここで、車両がE点に達する前にスイッチング信号Kが出力されることにより、車両が離線区間に進入する前にスイッチングを開始することができ、離線区間内でのフィルタコンデンサ電圧Vfcの急激な変動を抑制することが可能となる。
上述のように、スイッチ装置90のスイッチングが開始された後であっても、電車線へ電力を戻せる間であればフィルタコンデンサ電圧Vfcは電圧設定値V0′を超過しないため、スイッチ装置90は充放電を行わないようにスイッチングを制御し、蓄電装置10には電力が充電されない。
E点進入後、すなわち離線発生後、集電装置1を流れる電流Idcの行き場が無くなりフィルタコンデンサ3に流入するため、図6bに示すようにフィルタコンデンサ電圧Vfcが急上昇するが、フィルタコンデンサ電圧Vfcがスイッチ装置90の制御目標V0′まで上昇すると図4に示した充放電制御装置15の定電圧制御機能によりVfcを離線が生じる前の電圧値に保つよう充電が開始され、図6eのE−F区間に示すようにスイッチ装置90を介して蓄電装置10へ電流が流れる。
続いて、車両がF点において再び電車線設備区間に入ると、スイッチング信号KがLowとなり、図6eに示すようにスイッチ装置90のスイッチング動作が停止し、蓄電装置10の充電が停止する。回生電力は電車線へ戻せるので、インバータ装置4から出力される直流電流Iinvは電車線へ流れる電流Idcとなる。
本実施例によると、車両が離線区間へ進入する場合にスイッチ装置90のスイッチング動作を行い、離線区間を抜けるとスイッチ装置90のスイッチング動作を停止させることが可能となる。
なお、本実施例では、力行中または回生ブレーキ中における離線時の充放電動作について説明したが、惰行中に離線区間へ進入した場合においても、補助電源装置8への電力供給が絶たれるため、図6bのB点と同様にVfcが急降下するので、力行中の離線と同様の方法で蓄電装置10から補助電源装置8へ電力を供給される。
当該実施例では、車両の走行距離をモータの回転周波数から算出する実施形態を説明したが、GPS装置により走行位置を検出する方法や位置情報を地上子から受信する方法により車両の走行位置を検出することとし、離線位置記憶装置に記憶された離線位置と比較して、スイッチング信号Kを出力する実施形態によっても本発明は実施可能である。
図7は、本発明の第二の実施形態を説明する図であり、特に第三軌条方式により給電する車両に対して提案する形態である。第三軌条方式では、渡り線などで第三軌条が途切れ給電できないことが課題となっている。渡り線を走行する際は、車両の速度が制限されている場合があるので、本形態では車両速度に基づいてスイッチ装置90を動作,停止する手法を提案する。
図示のように、電車線と電気的に接続される集電装置1とフィルタリアクトル2を介し、電車線に接続されるインバータ装置4と、このインバータ装置4の入力側にフィルタコンデンサ3が、インバータ装置4の出力側に主電動機5がそれぞれ接続される。
さらに、フィルタコンデンサ3と並列に、スイッチ装置90が接続される。このスイッチ装置90は、第1のIGBT9aのエミッタと第2のIGBT9bのコレクタが接続され、それぞれIGBTにフリーホイールダイオードが並列に接続されて構成される。IGBT9aのコレクタはフィルタリアクトル2とインバータ装置4の間に接続され、IGBT9bのエミッタはインバータ装置4の直流低電位側に接続される。IGBT9bのコレクタとエミッタ間にはインバータ装置4が制御可能な最低直流入力電圧値よりも低い端子電圧を持つように選択された蓄電装置10と、主平滑リアクトル11が接続される。なお、図7ではスイッチ装置90のスイッチング素子をIGBTで示しているが、スイッチング素子の種類は限定しない。
また、インバータ装置4の直流側と前記スイッチ装置90の接続点の電圧値(Vfc)を検出する直流電圧検出器12、蓄電装置10の端子電圧(Vch)の値を検出する2次電池直流電圧検出器13および、蓄電装置10からIGBT9bのコレクタに出力される電流(Ich)の値を検出する蓄電装置の直流電流検出器14がそれぞれ設けられる。また、スイッチ装置90には充放電制御装置15が接続される。さらにインバータ装置4にはインバータ制御装置16が接続され、蓄電装置10には蓄電制御装置18が接続され、蓄電制御装置18と充放電制御装置15の間には情報伝達手段19が設けられている。蓄電制御装置18は蓄電装置10の充電量や内部温度を検出し許容最大充放電電流を算出するとともに、これらの情報を充放電制御装置15に渡すように構成される。
さらに、主電動機5の回転周波数を検出する回転周波数検出器22から回転周波数信号fが出力され、スイッチング信号出力装置23に入力される。なお、主電動機5を同期電動機とし、回転周波数ではなく回転角度を検出する構成も考えられるが、その場合は単位時間当たりの回転角度変化量に基づいて回転周波数fを演算すればよい。
また、スイッチング信号出力装置23は、地上子41aから送られる位置信号が車上子40aを介して入力され、車両が本線を走行中なのか、検車場内を走行中なのかを判別できるように構成される。これにより、スイッチング信号出力装置23は本線走行を低速で走行している場合にスイッチング信号Kを出力する。このスイッチング信号Kが充放電制御装置15に入力さることで、スイッチ装置90が動作を開始する。
以上の構成により、車両速度に応じてスイッチ装置90を動作,停止させることで、車両が離線区間へ進入した場合にスイッチ装置90の動作を許可し、離線区間を抜けるとスイッチ装置90の動作を停止させることが可能となる。
なお、本実施例では、主電動機の回転周波数情報または同期電動機の回転角度情報を利用してスイッチング信号Kの出力を判断する方法について説明するが、これらの信号は車両の走行速度に関する情報であれば置き換えることが可能である。
図8は、図7に示す実施形態におけるスイッチング信号出力装置23の構成を示す図である。
回転周波数検出器22から出力された回転速度信号fが車両速度演算部42aに入力され、回転速度信号fに基づいて車両走行速度Vsを算出する。車両速度Vsは、比較器43aにて記憶されている予め設定された渡り線通過速度値Va,Vbと比較され、Vaより大きく、かつVbよりも小さい場合はHigh信号が出力される。また、車上子40aから出力された地点信号が判別器44aに入力され、本線を走行している場合、判別器44aはHigh信号を出力する。そして、論理積の論理回路45bでは比較器43aと判別器44aの信号の論理積を出力することにより、本線にて渡り線通過速度以下で走行している間にのみスイッチング信号KをHighとして出力し、それ以外ではLowとして出力する。
なお、図7,図8に示す第二の実施形態を適用する場合でも、充放電制御装置15の構成は図4,図5に示した構成と同様である。
図9は本発明における第二の実施形態の車両用制御装置を搭載した車両が離線区間を通過する際の充放電動作を説明する図である。
まず、電車線から電力を供給できる地点であるA点において車両が力行を開始する。そしてB点にて車両速度Vsは渡り線通過速度値Vaに達すると、図9cに示すようにスイッチング信号KがHighとなり、スイッチ装置90のスイッチング動作か開始される。しかし、B点からC点の区間では電車線電圧を受けているから、フィルタコンデンサ電圧Vfcは電車線電圧にほぼ等しく、V0以上であるから蓄電装置10からは電力が放電されない。
次に所定の電流をとり、車両速度が渡り線通過速度値Vaから渡り線通過速度値Vbの間に保たれたまま、C−D区間に示す渡り線部(離線区間)に入ったとする。C点進入後、すなわち離線発生後、図9dに示すように集電装置1を流れる電流Idcが0となるため、図9bに示すようにフィルタコンデンサ電圧Vfcが急降下するが、フィルタコンデンサ電圧Vfcがスイッチ装置90の制御目標V0まで降下すると図4に示した充放電制御装置15の定電圧制御機能によりフィルタコンデンサ電圧Vfcを離線が生じる前の電圧値に保つよう放電が開始され、図9eのC−D区間に示すように蓄電装置10より電流が供給される。
続いて、車両が渡り線部を抜け(D点を通過し)、車両速度が上昇すると、図9に示すようにスイッチング信号がLowとなり、図9eに示すようにスイッチ装置90のスイッチング動作が停止し、蓄電装置10からの放電が停止する。インバータ装置4には再び電車線電圧が印加されているので、インバータ装置4に入力される電流Iinvは電車線から流れる電流Idcとなる。
次に、電車線から電力を供給できる地点であるE点において回生ブレーキ掛け始めたとする。このとき、E点以降ではフィルタコンデンサ電圧Vfcが電車線電圧より高くなり、電力が電車線へ戻される。そしてF点にて車両速度VsはVbに達すると、図9cに示すようにスイッチング信号KがHighとなってスイッチ装置90のスイッチングが開始される。
次に、所定の電流を電車線側へ戻しながらG−H区間に示す渡り線部(離線区間)に入ったとする。G点進入後、すなわち離線発生後、集電装置1を流れる電流Idcの行き場が無くなりフィルタコンデンサ3に流入するため、図9bに示すようにインバータ装置4の入力電圧Vfcが急上昇するが、フィルタコンデンサ電圧Vfcがスイッチ装置90の制御目標V0′まで上昇すると図4に示した充放電制御装置15の定電圧制御機能によりフィルタコンデンサ電圧Vfcを離線が生じる前の電圧値に保つよう充電が開始され、図9dのG−H区間に示すようにスイッチ装置90を介して蓄電装置10へ電流が流れる。
以後、車両がH点において渡り線部を抜けると、車両速度はVa以下となり、スイッチング信号KがLowとなってスイッチ装置90のスイッチング動作が停止する。このようにして、離線区間へ進入した場合にのみスイッチ装置90のスイッチング動作を許可し、離線区間を抜けるとスイッチ装置90のスイッチング動作を停止させることが可能となる。
なお、本説明では渡り線を定速または回生ブレーキで通過した際の充放電動作について説明したが、渡り線部を惰行で走行した場合においても、補助電源装置8への電力供給が絶たれるため、図9bのB点と同様にフィルタコンデンサ電圧Vfcが急降下するので、渡り線を定速で走行した場合と同様の方法で蓄電装置10から補助電源装置8へ電力を供給される。
また、本実施例では、図8に示すように、車両の走行速度に関する情報と走行位置に関する情報とを用いてスイッチング信号Kを出力することとしたが、検車場等がなく本線を走行することが明らかな場合は、必ずしも走行位置に関する情報は必要ない。つまり、車両の走行速度に関する情報によりスイッチング信号Kの出力の要否を判断することも可能である。
図10は、本発明の第三の実施形態を示す図である。
例えば給電方式が第三軌条方式の線区を走る車両においては、渡り線などで第三軌条が途切れ給電できないことが課題となっているが、車両が必ずしもこの渡り線を通過するとは限らない。そこで、本形態では、走行距離と車両速度に応じてスイッチ装置90を動作,停止させる。これにより、渡り線を通過せずに直進する場合や、渡り線通過以外の理由で減速した場合でもスイッチ装置90の動作を停止させる。
図示のように、電車線と電気的に接続される集電装置1と、フィルタリアクトル2を介し電車線に接続されるインバータ装置4と、このインバータ装置4の入力側にフィルタコンデンサ3と、インバータ装置4の出力側に主電動機5がそれぞれ接続される。電力変換装置6はフィルタリアクトル2と、インバータ装置4と、フィルタコンデンサ3で構成される。
また、フィルタコンデンサ3と並列に補助電源装置8が接続される。図1において補助電源装置8はフィルタリアクトル2とフィルタコンデンサ3の間に接続されているが、集電装置1とインバータ装置の間でフィルタコンデンサ3と並列に接続されればどの位置でもよい。
さらに、フィルタコンデンサ3と並列に、スイッチ装置90が接続される。このスイッチ装置90は、第1のIGBT9aのエミッタと第2のIGBT9bのコレクタが接続され、それぞれIGBTにフリーホイールダイオードが並列に接続されて構成される。IGBT9aのコレクタはフィルタリアクトル2とインバータ装置4の間に接続され、IGBT9bのエミッタはインバータ装置4の直流低電位側に接続される。IGBT9bのコレクタとエミッタ間にはインバータ装置4が制御可能な最低直流入力電圧値よりも低い端子電圧を持つように選択された蓄電装置10と、主平滑リアクトル11が接続される。なお、図1ではスイッチ装置90のスイッチング素子をIGBTで示しているが、スイッチング素子の種類は限定しない。
また、インバータ装置4の直流側と前記スイッチ装置90の接続点の電圧値(Vfc)を検出する直流電圧検出器12、蓄電装置10の端子電圧(Vch)の値を検出する2次電池直流電圧検出器13および、蓄電装置10からIGBT9bのコレクタに出力される電流(Ich)の値を検出する蓄電装置の直流電流検出器14がそれぞれ設けられる。またスイッチ装置90には充放電制御装置15が接続され、インバータ装置4にはインバータ制御装置16が接続され、補助電源装置8には補助電源制御装置17が接続され、蓄電装置10には蓄電制御装置18が接続され、蓄電制御装置18と充放電制御装置15の間には情報伝達手段19が設けられている。蓄電制御装置18は蓄電装置10の充電量や内部温度を検出し許容最大充放電電流を算出するとともに、これらの情報を充放電制御装置15に渡すように構成される。
さらに、主電動機5の回転周波数を検出する回転周波数検出器22から回転周波数信号fが出力され、スイッチング信号出力装置23と走行距離演算装置24に入力される。なお、主電動機5を同期電動機とし、回転周波数ではなく回転角度を検出する構成も考えられるが、その場合は単位時間当たりの回転角度変化量に基づいて回転周波数fを演算すればよい。
なお、本実施例では、主電動機の回転周波数情報または同期電動機の回転角度情報を利用する方法について説明するが、これらの信号は車両の走行速度に関する情報であれば置き換えることが可能である。
また、スイッチング信号出力装置23には、地上子41から送られる位置信号が車上子40を介して入力され、車両が本線を走行中なのか、検車場内を走行中なのかを判別できるように構成される。
以上の構成により、走行距離と車両速度に応じてスイッチ装置90を動作,停止させることで、離線区間へ進入した場合にのみスイッチ装置90のスイッチング動作を許可し、再び離線の生じない区間に車両が進入するとスイッチ装置90のスイッチング動作を停止させることが可能となる。
図11は、図10に示すスイッチング信号出力装置23の構成を示す図である。
第三の実施形態におけるスイッチング信号出力装置23では、離線が発生する位置を予め記憶した離線位置記憶装置25bを有し、これに走行距離を入力し照合することで車両が離線区間を走行しているか判別する。離線の発生する区間を走行中であると判断した場合は、離線位置記憶装置25bの出力をHighレベルとし、逆に、離線が生じない区間であれば離線位置記憶装置25bの出力をLowレベルとする。
さらに、回転周波数検出器22から出力された回転速度信号fが車両速度演算部42cに入力され、回転速度信号fに基づいて車両走行速度Vsを算出する。車両速度Vsは、比較器43cにて記憶されていた予め設定された渡り線通過速度値Va,Vbと比較され、車両速度VsがVaより大きく、かつVbより小さい場合はHigh信号を出力する。また、車上子40bから出力された地点信号が判別器44cに入力され、本線を走行している場合、判別器44cはHigh信号を出力する。そして、論理積の論理回路45fでは比較器43cと判別器44cの信号の論理積を出力することにより、本線にて渡り線通過速度以下で走行している間にのみHigh信号を出力し、それ以外ではLowとして出力する。
前記離線位置記憶装置25bと論理積の論理回路45fの出力信号は論理和の論理回路45gに入力され、論理和の論理回路45gの出力をスイッチング信号Kとする。これにより、渡り線を渡り線通過速度で走行している場合のみスイッチ装置90のスイッチング動作を許可し、渡り線以外の区間を走行する場合はスイッチ装置90のスイッチング動作を停止することができる。
また、本実施例では、図11に示すように、車両の走行距離情報と、走行速度に関する情報と、走行位置に関する情報と、によりスイッチング信号Kの出力を判断することとしたが、検車場等がなく本線を走行することが明らかな場合は、必ずしも走行位置に関する情報は必要ない。つまり、車両の走行距離情報と、車両の走行速度に関する情報とによりスイッチング信号Kの出力の要否を判断することも可能である。
上述の各実施例は、スイッチング信号Kの出力に応じて、スイッチ装置のスイッチング動作が開始および停止する実施形態について説明したが、本実施例では、スイッチング信号Kの出力に応じてスイッチ装置のスイッチング動作が停止し、車両の回生/力行運転開始時にスイッチ装置のスイッチング動作が開始する実施形態である。
離線区間を定速または惰行で走行した場合においても、補助電源装置8への電力供給が絶たれるため、フィルタコンデンサ電圧Vfcは降下するが、離線区間を力行または回生ブレーキ運転で走行した場合は、車両の加速や制動に大きな電力を要するため、フィルタコンデンサ電圧Vfcの変動が急激である。そのため、本実施例は、離線区間を力行または回生ブレーキ運転で走行した場合のフィルタコンデンサ電圧Vfcの急激な変動を抑制することに注目したものである。


本実施例の構成は、上記の実施例1〜3のいずれかと同様である。実施例1〜3との相違点は、High側のスイッチング信号Kを出力するトリガが、車両の回生ブレーキ運転または力行運転の開始情報である点である。当該回生ブレーキ運転や力行運転の開始情報は、運転士が運転台へ入力する情報、または加速度センサからの車両の加速度情報を使用するものとする。
本実施例によると、力行運転または回生ブレーキ運転の開始情報が入力されると、High側のスイッチング信号Kが出力され、スイッチ装置90のスイッチング動作が開始される。その後、離線区間を進出すると実施例1〜3と同様にLow側のスイッチング信号Kが出力され、スイッチ装置90のスイッチング動作が停止する。
本実施例では、一度の力行運転中または回生ブレーキ運転中に複数の離線区間が存在する場合には、フィルタコンデンサ電圧の変動を抑制することができないという問題があるが、High側のスイッチング信号Kを出力するトリガを、図13,図14,図15に示すように回生ブレーキ運転や力行運転の開始情報と、実施例1〜3に示した走行情報とのアンド条件とすることで上記問題を解決することが可能である。
本実施例によると、離線区間を進出した際に、スイッチ装置のスイッチングを停止させることが可能となるため、スイッチング動作期間を短縮でき、スイッチング動作によるエネルギ損失を抑制することが可能となる。
上記した各実施例においては、図5に示すように遅延素子39が設けられており、離線が生じてフリップフロップ回路37の出力信号により切替え器38が切替えられると、離線発生直前のフィルタコンデンサ電圧Vfcを直流電圧指令値Vrefとして出力することとしたが、直流電圧指令値Vrefは必ずしも離線発生直前のフィルタコンデンサ電圧である必要は無く、電力変換装置と前記スイッチ装置の接続点の電圧値を所定範囲に保つようにすれば良い。
1,101 集電装置
2,102 フィルタリアクトル
3,103 フィルタコンデンサ
4,104 インバータ装置
5,105 主電動機
6,106 電力変換装置
7 コンバータ装置
8 補助電源装置
9a,9b,109a,109b IGBT
10,110 蓄電装置
11,111 主平滑リアクトル
12,13,112,113 直流電圧検出器
14,114 直流電流検出器
15 充放電制御装置
16,116 インバータ制御装置
17 補助電源制御装置
18 蓄電制御装置
19 情報伝達手段
20,120 減速器
21,121 車輪
22 回転周波数検出器
23 スイッチング信号出力装置
24 走行距離演算装置
25a,25b 離線位置記憶装置
26 電圧指令値演算部
27,29 減算器
28 係数器
30 ACR(電流制御部)
31 ゲートパルス演算器
32,36,38 切替え器
33a,33b,33c,33d,33e,33f,43a,43b,43c 比較器
35 反転器
37 フリップフロップ回路
39 遅延素子
40a,40b 車上子
41a,41b 地上子
42a,42b,42c 車両速度演算部
44a,44b,44c 判別器
45a,45b,45c,45d,45e,45f,45g 論理回路
90,1090 スイッチ装置
115 制御装置

Claims (8)

  1. 電車線から電力を得る集電装置と、
    車輪を駆動する主電動機と、
    前記集電装置を介して前記電車線から電力の供給を受けて前記主電動機の駆動を制御する電力変換装置と、
    前記電力変換装置へ直流電力を供給する蓄電装置と、
    前記電力変換装置の直流部分と前記蓄電装置の間の通流電流を調整制御するスイッチ装置と、を備える車両用制御装置において、
    前記スイッチ装置がスイッチング動作を行っている際に、車両の走行情報により前記車両が電車線または給電レールと離線が発生する離線区間以外を走行すると判断した場合、あるいは回生ブレーキ運転または力行運転の開始情報が入力されていない場合に、前記スイッチ装置のスイッチング動作を停止させるスイッチング信号を出力し、前記スイッチ装置がスイッチング動作を停止している際に、前記車両の走行情報により前記車両が前記離線区間を走行すると判断し、かつ回生ブレーキ運転または力行運転の開始情報が入力された場合に、前記スイッチ装置のスイッチング動作を行わせるスイッチング信号を出力するスイッチング信号出力装置と、
    前記電力変換装置の直流部分の電圧を検出する電圧検出装置と、
    前記スイッチ装置のスイッチング動作を行わせるスイッチング信号が出力された場合に、前記電力変換装置の直流部分の電圧を離線区間に侵入する前の前記直流部分の電圧に保つように制御する前記スイッチ装置と、を備えることを特徴とする車両用制御装置。
  2. 請求項1に記載の車両用制御装置において、
    前記走行情報は、走行距離演算装置で演算される走行距離情報、またはGPS装置で検出される走行位置情報、または地上子から受信した走行位置情報、または走行速度検出装置で検出される走行速度情報、または走行距離演算装置で演算される走行距離情報および走行速度検出装置で検出される走行速度情報であることを特徴とする車両用制御装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の車両用制御装置において、
    離線区間を前記車両が走行する際の前記走行情報を記憶させた記憶装置と、
    現在の車両の走行情報と前記記憶装置に記憶された走行情報とを照合して、前記車両が前記離線区間以外を走行すると判断した場合には、前記スイッチ装置のスイッチング動作を停止させるスイッチング信号またはスイッチング動作を行わせるスイッチング信号を出力する前記スイッチング信号出力装置と、を備えることを特徴とする車両用制御装置。
  4. 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の車両用制御装置において、
    前記スイッチ装置は、前記スイッチ装置のスイッチング動作を行わせるスイッチング信号が出力され、かつ前記電力変換装置の直流部分の電圧が所定範囲よりも大きいもしくは小さい場合に、前記電力変換装置の直流部分の電圧を離線区間に侵入する前の前記直流部分の電圧に保つように制御することを特徴とする車両用制御装置。
  5. 電車線から電力を得る集電装置と、
    車輪を駆動する主電動機と、
    前記集電装置を介して前記電車線から電力の供給を受けて前記主電動機の駆動を制御する電力変換装置と、
    前記電力変換装置へ直流電力を供給する蓄電装置と、
    前記電力変換装置の直流部分と前記蓄電装置の間の通流電流を調整制御するスイッチ装置と、を備える車両用制御装置において、
    前記スイッチ装置がスイッチング動作を行っている際に、車両の走行情報により前記車両が電車線または給電レールと離線が発生する離線区間以外を走行すると判断した場合には、前記スイッチ装置のスイッチング動作を停止させるスイッチング信号を出力し、前記スイッチ装置がスイッチング動作を停止している際に、前記車両の走行情報により前記車両が前記離線区間を走行すると判断した場合には、前記スイッチ装置のスイッチング動作を行わせるスイッチング信号を出力するスイッチング信号出力装置と、
    前記電力変換装置の直流部分の電圧を検出する電圧検出装置と、
    前記スイッチ装置のスイッチング動作を行わせるスイッチング信号が出力された場合に、前記電力変換装置の直流部分の電圧を離線区間に侵入する前の前記直流部分の電圧に保つように制御する前記スイッチ装置と、を備えることを特徴とする車両用制御装置。
  6. 請求項5に記載の車両用制御装置において、
    前記走行情報は、走行距離演算装置で演算される走行距離情報、またはGPS装置で検出される走行位置情報、または地上子から受信した走行位置情報、または走行速度検出装置で検出される走行速度情報、または走行距離演算装置で演算される走行距離情報および走行速度検出装置で検出される走行速度情報であることを特徴とする車両用制御装置。
  7. 請求項5または請求項6に記載の車両用制御装置において、
    離線区間を前記車両が進出する際の前記走行情報を記憶させた記憶装置と、
    現在の車両の走行情報と前記記憶装置に記憶された走行情報とを照合して、前記車両が前記離線区間以外を走行すると判断した場合には、前記スイッチ装置のスイッチング動作を停止させるスイッチング信号を出力する前記スイッチング信号出力装置と、を備えることを特徴とする車両用制御装置。
  8. 請求項5乃至請求項7のいずれかに記載の車両用制御装置において、
    前記電力変換装置の直流部分の電圧を検出する電圧検出装置と、
    前記スイッチング信号出力装置からスイッチング動作を行わせるスイッチング信号が出力され、かつ電力変換装置の直流部分の電圧が所定範囲よりも大きいもしくは小さい場合に、前記電力変換装置の直流部分の電圧を離線区間に侵入する前の前記直流部分の電圧に保つように制御する前記スイッチ装置と、を備えることを特徴とする車両用制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102514500B (zh) * 2011-12-27 2014-04-16 南车株洲电力机车有限公司 一种双电源工程维护车通过无电区的控制方法
JP2017022853A (ja) * 2015-07-09 2017-01-26 株式会社東芝 列車制御装置
JP2018093667A (ja) * 2016-12-06 2018-06-14 株式会社東芝 鉄道車両用回路システム
JPWO2018229986A1 (ja) * 2017-06-16 2020-05-21 三菱電機株式会社 車両起動システム、遠隔制御システム、列車統合管理システム、自動列車制御装置および車両起動方法
JP7030599B2 (ja) * 2018-04-02 2022-03-07 株式会社東芝 蓄電池システムおよび電気車制御システム
CN110116639A (zh) * 2019-05-30 2019-08-13 江苏易飞特科技有限公司 基于超级电容的轨道车辆的供电方法
CN110588358B (zh) * 2019-09-27 2022-07-12 重庆交通大学 基于功率-时间曲线的城轨列车车载储能系统控制方法
DE102020200300A1 (de) * 2020-01-13 2021-07-29 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb eines elektrisch angetriebenen oder antreibbaren Kraftfahrzeugs
CN112060928A (zh) * 2020-08-04 2020-12-11 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 列车牵引控制方法、列车洗车方法及列车

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5932305A (ja) * 1982-08-12 1984-02-21 Japanese National Railways<Jnr> 交流電気車の制御方法
JPH11252701A (ja) * 1998-02-25 1999-09-17 Toshiba Corp 車両用電源の離線補償装置
JP5049456B2 (ja) 2004-05-13 2012-10-17 株式会社東芝 車両用制御装置
JP2006014395A (ja) 2004-06-22 2006-01-12 Toshiba Corp 電気車の制御装置
DE102006015085A1 (de) * 2006-03-13 2007-09-27 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Vorrichtung zur Aufnahme und Übertragung von elektrischer Energie für Schienenfahrzeuge
JP2008005622A (ja) * 2006-06-22 2008-01-10 Nissan Motor Co Ltd 車両電源装置
CN101448670B (zh) * 2006-07-20 2012-07-04 三菱电机株式会社 电车控制装置
JP5326228B2 (ja) * 2006-09-04 2013-10-30 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP2008072878A (ja) * 2006-09-15 2008-03-27 Toshiba Corp 電気車制御装置
JP4772718B2 (ja) * 2007-03-13 2011-09-14 株式会社日立製作所 鉄道車両の駆動システム
JP4814825B2 (ja) 2007-03-30 2011-11-16 公益財団法人鉄道総合技術研究所 ハイブリッド電源システム
JP5048384B2 (ja) * 2007-04-13 2012-10-17 川崎重工業株式会社 鉄道車両におけるバッテリ充電装置
JP4934562B2 (ja) * 2007-09-28 2012-05-16 株式会社日立製作所 蓄電装置を有する車両用制御装置

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