JP5246941B2 - ハイブリッド気動車 - Google Patents
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Description
本発明では、気動車の発進時にのみ発電モータMへ給電して、エンジンEの駆動を補助する。(この給電量を駆動用電力量=H2とする。)
力行時はエンジンEの出力のみで加速し、惰行時はエンジンEを最小限の燃料でアイドリング運転する。力行時及び惰行時のいずれの場合も、発電モータMへの給電及び発電モータMにおける発電は行なわれない。
ブレーキ時には、発電モータMにより回生ブレーキを作用させる。このとき発生する回生電力のうち、一部(H1a)は補機へ給電され、残りの大部分(H3)は蓄電手段Bに充電される。すなわち利用可能な回生電力の総量は、H1a(回生発電時の補機給電量)+H3(蓄電手段Bの充電量)となる。
他方、発電モータMにおける発電は回生ブレーキ時のみに行なわれ、利用可能な回生電力量はH1a+H3である。
回生電力の一部H1aは、補機が消費する電力全体H1の一部として使用されるので、発電モータMの駆動に利用可能な電力量H2は、蓄電手段Bに充電される回生電力量H3から、回生発電時以外の時間帯において補機が消費する電力量(H1−H1a)を差し引いた、残りの余剰電力量H4(=H3−[H1−H1a])となる。従って、発電モータMの駆動用電力量H2が余剰電力量H4を超えないように設定(H4≧H2)することにより、蓄電手段Bに貯えた回生電力だけで、補機の動作用電力を確保することが可能となる。
その結果、回生ブレーキの動作時以外に、発電モータMで発電を行なわせる必要が無くなるから、エンジンEの出力全部を気動車の推進力に使用することができるので、燃料の利用効率が向上する。また、発進時には、余剰電力で発電モータMを駆動して、エンジンE出力を補助するから、加速性能を損なわずに燃料消費量を節減することが可能である。
運転条件は、キハ121形の気動車(車両重量は等しいものとする)を用い、駅間距離4km、最高速度100km/h。運転時間195秒、駅到着後の停車時間45秒、補機消費電力量20kWとした。
以上のような差異に基づき、本発明気動車は、現行気動車に比べて、約20%程度の燃料節減を達成できる。
B 蓄電手段
C 制御手段
E エンジン
G 減速機
I インバータ
J 連結手段
M 発電モータ
S1 駆動軸
S2 回転軸
S3 推進軸
S4 車軸
T 変速機
W 動輪
Claims (3)
- 動輪を駆動するエンジンと、発電機の機能と電動機の機能とを併せ持つ発電モータと、補機へ電力を供給するための蓄電手段と、蓄電手段から発電モータへの給電及び発電モータから蓄電手段への充電を制御する制御手段とを備える気動車において、
発電モータの回転軸とエンジンの駆動軸とが一体回転するように接続され、
前記制御手段は、気動車の発進時には蓄電手段から発電モータへ給電して発電モータがエンジンの駆動を補助し、気動車の力行時には蓄電手段から発電モータへの給電及び発電モータにおける発電を停止させ、気動車のブレーキ時には発電モータが発電を行なって回生ブレーキを作用させることにより発生した回生電力を蓄電手段に充電するよう動作すると共に、
発進時に蓄電手段から発電モータへ給電する駆動用電力量は、蓄電手段に充電した回生電力量から、前記回生ブレーキが作用する時以外の時間帯において気動車に付属する補機の動作に必要とされる電力量を差し引いた余剰電力量を超えないように設定されていることを特徴とするハイブリッド気動車。 - 前記エンジンにおける駆動軸の一端側に動輪の駆動手段が接続され、当該駆動軸の他端側に発電モータの回転軸を直結させた請求項1に記載するハイブリッド気動車。
- 前記制御手段と補機とがインバータを介して接続され、当該インバータの直流リンク部に前記蓄電手段を接続した請求項1又は2に記載するハイブリッド気動車。
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