JP6765208B2 - 鉄道車両 - Google Patents
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Description
SOCt=(Q0+Qm)/ Qmax ・・・(1)
本実施の形態においては、この余裕分容量(Qm)を路線毎に固定値とするのではなく、同一非電化区間であっても列車の運行状況に応じてその都度増減させる。これにより、必要以上に蓄電池を充電する必要がなくなる。
Qc=(SOCt−SOCb)×Qmax ・・・(2)
充電電流算出部430は、充電可能時間演算部410から送信された充電可能時間tcと、充電必要量演算部420から送信された充電容量Qcを基に、列車が電化区間にいる間に蓄電システムを充電する際の充電電流(Ic)を算出し、直流電圧制御部440へ送信する。このときの計算式を下記式(3)に示す。
Ic=Qc/tc ・・・(3)
上記式(3)において、充電電流Icの単位は[A]、充電容量Qcの単位は[Ah]、充電可能時間tcの単位は[時間]であるが、充電可能時間tcの単位を[秒]で得た場合には、下記式(4)で充電電流Icを計算する。
Ic=Qc/(tc/3600)・・・(4)
直流電圧制御部440は、蓄電システム14から送信される蓄電システムの各種状態情報、充電目標値演算部300から送信される充電目標SOCt、充電電流算出部から送信される充電電流Icに基づいて、電力変換装置11の直流電圧制御値(Vc)を決定してこの値を電力変換装置11へと送信する。ここで蓄電システム14からの各種状態情報には、少なくとも蓄電池のその時点のSOC(SOCb)、蓄電システムの総電圧(Vb)、蓄電システムに流れる電流(Ib)が含まれるものとする。
11 電力変換装置
12 インバータ
13 モータ
14 蓄電システム
15 補助電源装置
16 電装品
17 統括制御部
20 架線
21 パンタグラフ
30 線路
40 リレー
41 電池セル
42 組電池
43 電池モジュール
44 電流検知部
45 電池ブロック
46 電力端子入出力端子
50 電池制御部
51 検出部
52 電池状態検知演算部
53 通信部
100 位置情報検知部
200 走行負荷演算部
210 インバータ負荷積算部
220 走行負荷予測レベル記憶部
300 充電目標値演算部
310 総合負荷レベル決定部
320 充電目標SOC演算部
400 電力変換装置制御部
410 充電可能時間演算部
420 充電必要量演算部
430 充電電流算出部
440 直流電圧制御部
Claims (6)
- 架線電力を変換して鉄道車両に直流電力を供給する電力変換装置と、車両走行用のモータと、前記直流電力を交流電力に変換して前記モータを駆動するインバータと、前記直流電力を電源として車上電気機器に電力を供給する補助電源装置と、前記直流電力を充電又は前記インバータに電力を供給する蓄電システムと、前記電力変換装置を制御する制御部と、を備え、
非電化区間において鉄道車両で使用する電力を前記蓄電システムから供給する鉄道車両であって、
前記制御部は、目標充電容量として、最小限容量(Q0)と余裕分容量(Qm)とを合計した値(Q0+Qm)を算出し、
前記余裕分容量(Qm)を、車両負荷量が大きいほど大きく設定し、かつ、前記蓄電システムの電池温度が低いほど大きく設定し、
電化区間における前記蓄電システムの充電電流として、電化区間において充電すべき残りの充電容量を、電化区間において充電可能な時間で除した値を算出し、前記充電電流に応じて前記電力変換装置を制御する
ことを特徴とする鉄道車両。 - 前記制御部は、目標充電率として、前記目標充電容量(Q0+Qm)を前記蓄電システムから取得する満充電容量(Qmax)で除した値を算出し、
前記電化区間において充電すべき残りの充電容量として、前記目標充電率から前記蓄電システムから取得する充電率を減じた値に前記満充電容量(Q max )を乗じた値を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の鉄道車両。 - 前記車両負荷量は、前記非電化区間を走行する際の前記インバータの負荷量と前記補助電源装置の負荷量とに基づいて決定されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の鉄道車両。
- 前記制御部は、前記充電電流と、前記蓄電システムに流れる電流とに基づいて前記電力変換装置の直流電圧制御値を制御することを特徴とする請求項2に記載の鉄道車両。
- 前記制御部は、前記充電電流よりも前記蓄電システムに流れる電流の方が大きい場合に、前記直流電圧制御値を低下制御し、前記充電電流よりも前記蓄電システムに流れる電流の方が小さい場合に、前記直流電圧制御値を上昇制御することを特徴とする請求項4に記載の鉄道車両。
- 前記制御部は、位置情報検知部と、走行負荷演算部と、充電目標値演算部と、電力変換装置制御部と、を備え
前記位置情報検知部は、鉄道車両の走行路線区間における位置を検知し、鉄道車両の位置情報を前記制御部の他の処理部へ送信し、
前記走行負荷演算部は、前記インバータからのインバータ負荷情報と前記位置情報検知部からの鉄道車両の位置情報に基づいて、非電化区間を走行する際の走行負荷予測レベルを決定し、走行負荷予測レベルの情報を前記充電目標値演算部へ送信し、
前記充電目標値演算部は、前記走行負荷演算部からの走行負荷予測レベルの情報と、前記補助電源装置からの電装品負荷量情報に基づいて、前記車両負荷量を決定し、前記位置情報検知部からの鉄道車両の位置情報と、前記車両負荷量と、前記蓄電システムからの蓄電システムの状態情報に基づいて、目標充電率を決定し、目標充電率の情報を前記電力変換装置制御部へ送信し、
前記電力変換装置制御部は、前記制御部の他の処理部及び前記蓄電システムからの各情報に基づいて、前記電力変換装置の直流電圧制御値を決定し、直流電圧制御値の情報を前記電力変換装置へ送信することを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載の鉄道車両。
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