KR101423858B1 - 전기차의 추진 제어 장치, 및 철도 차량 시스템 - Google Patents

전기차의 추진 제어 장치, 및 철도 차량 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력 저장 장치(15)를 가지는 전기차의 추진 제어 장치로서, 가선(2)과 전력 변환부(8)의 사이에서 회로의 개폐를 행하는 스위치(4)와, 전력 변환부(8)와 모터(17)의 사이에서 회로의 개폐를 행하는 스위치(16)와, 전력 변환부(8)의 스위치(4)가 접속된 측의 단자 또는 전력 변환부(8)의 스위치(16)가 접속된 측의 단자를 선택하여 전력 저장 장치(15)와 접속하는 전환부(11)와, 전력 변환부(8), 스위치(4), 스위치(16) 및 전환부(11)를 제어하고, 전기차의 동작 상태에 따라서, 전력 변환부(8)의 접속처를 전환하는 것과 아울러 전력 변환부(8)를 인버터 또는 DC／DC 컨버터로서 동작시키는 제어부(1)를 구비한다.

Description

전기차의 추진 제어 장치, 및 철도 차량 시스템{ELECTRIC VEHICLE PROPULSION CONTROL DEVICE, AND RAILWAY VEHICLE SYSTEM}
본 발명은 전력 저장 장치를 구비한 전기차의 추진 제어 장치에 관한 것이다.
전력 저장 장치를 구비하여 구성된 종래의 전기차의 추진 제어 장치로서, 특허 문헌 1에 기재된 차량용 구동 제어 장치가 존재한다.
이 차량용 구동 제어 장치에 있어서는 가선(架線) 또는／및 전력 저장 장치로부터의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 모터를 구동하는 인버터와, 가선으로부터의 직류 전압 또는 모터로부터의 회생 전력을 변환하여 전력 저장 장치를 충전하기 위한 DC／DC 컨버터를 구비하고, 전력 저장 장치의 충전 심도(深度) 및 차량 상태(역행(力行) 시, 정차 시, 사행(蛇行) 시, 회생(回生) 시)에 따른 제어(전력 저장 장치로부터 모터로의 급전(給電), 전력 저장 장치의 충전, 방전)를 행한다.
선행 기술 문헌
특허 문헌
특허 문헌 1 : 일본 특개 2005－278269호 공보
상기 종래의 차량용 구동 제어 장치에 있어서는 가선으로부터의 직류 전압을 전력 저장 장치의 직류 전압으로 변환하는 DC／DC 컨버터와 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 모터를 구동하는 인버터의 2개 전력 변환 장치를 탑재하고 있기 때문에, 비용, 질량, 치수가 크다고 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 저비용화, 소형화 및 경량화가 가능한 전기차의 추진 제어 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 전력 저장 장치를 가지는 전기차의 추진 제어 장치로서, 가선과 가선으로부터 입력되는 직류 전압의 공급처로 되는 전력 변환부와의 사이에서 회로의 개폐를 행하는 제1 스위치와, 상기 전력 변환부와 전기차의 동력을 생성하는 모터와의 사이에서 회로의 개폐를 행하는 제2 스위치와, 상기 전력 변환부의 상기 제1 스위치가 접속된 측의 단자 또는 상기 전력 변환부의 상기 제2 스위치가 접속된 측의 단자를 선택하여 상기 전력 저장 장치와 접속하는 전환부와, 상기 전력 변환부, 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치 및 상기 전환부를 제어하고, 상기 전기차의 동작 상태에 따라서, 상기 전력 변환부의 접속처를 전환하는 것과 아울러 상기 전력 변환부를 인버터 또는 DC／DC 컨버터로서 동작시키는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 전력 변환부가 인버터 및 DC／DC 컨버터로서 동작하므로, 전력 저장 장치를 충전하기 위한 DC／DC 컨버터를 별도로 구비할 필요가 없어져서, 소형 경량화와 저비용화를 실현한 전기차의 추진 제어 장치가 얻어지는 효과를 달성한다.
도 1은 전기차의 추진 제어 장치의 실시 형태 1의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2는 전력 저장 장치를 충전하는 경우의 동작을 나타내는 도면이다.
도 3은 전력 저장 장치를 이용하여 모터를 구동하는 경우의 동작을 나타내는 도면이다.
도 4는 실시 형태 2의 전기차인 하이브리드(hybrid) 차량의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 5는 실시 형태 3의 전력 저장 장치를 이용하는 경우의 동작을 나타내는 도면이다.
도 6은 실시 형태 4의 전기차의 추진 제어 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 7은 실시 형태 4의 전기차의 추진 제어 장치를 구비한 전기차의 운용예를 나타내는 도면이다.
도 8은 실시 형태 4의 전기차의 추진 제어 장치를 구비한 전기차의 운용예를 나타내는 도면이다.
도 9는 실시 형태 4의 전기차의 추진 제어 장치를 구비한 전기차의 운용예를 나타내는 도면이다.
도 10은 실시 형태 5의 전기차의 추진 제어 장치의 구성예 및 동작을 나타내는 도면이다.
도 11은 실시 형태 5의 전기차의 추진 제어 장치의 구성예 및 동작을 나타내는 도면이다.
도 12는 실시 형태 6의 전기차의 추진 제어 장치의 구성예 및 동작을 나타내는 도면이다.
도 13은 실시 형태 6의 전기차의 추진 제어 장치의 구성예 및 동작을 나타내는 도면이다.
도 14는 실시 형태 7의 전기차의 추진 제어 장치의 구성예 및 동작을 나타내는 도면이다.
도 15는 실시 형태 7의 전기차의 추진 제어 장치의 구성예 및 동작을 나타내는 도면이다.
도 16은 실시 형태 8의 전기차의 추진 제어 장치의 구성예 및 동작을 나타내는 도면이다.
도 17은 전력 저장 장치를 충전하는 경우의 동작을 나타내는 도면이다.
도 18은 전력 공급원을 가선으로부터 전력 저장 장치로 전환하는 전환 시퀀스을 설명하는 도면의 하나이다.
도 19는 전력 공급원을 가선으로부터 전력 저장 장치로 전환하는 전환 시퀀스을 설명하는 도면의 하나이다.
도 20은 전력 공급원을 가선으로부터 전력 저장 장치로 전환하는 전환 시퀀스을 설명하는 도면의 하나이다.
도 21은 전력 공급원을 가선으로부터 전력 저장 장치로 전환하는 전환 시퀀스을 설명하는 도면의 하나이다.
도 22는 전력 공급원을 가선으로부터 전력 저장 장치로 전환하는 전환 시퀀스을 설명하는 도면의 하나이다.
도 23은 전력 공급원을 전력 저장 장치로부터 가선으로 전환하는 시퀀스를 설명하는 도면의 하나이다.
도 24는 전력 공급원을 전력 저장 장치로부터 가선으로 전환하는 시퀀스를 설명하는 도면의 하나이다.
도 25는 전력 공급원을 전력 저장 장치로부터 가선으로 전환하는 시퀀스를 설명하는 도면의 하나이다.
도 26은 전력 공급원을 전력 저장 장치로부터 가선으로 전환하는 시퀀스를 설명하는 도면의 하나이다.
도 27은 전력 공급원을 전력 저장 장치로부터 가선으로 전환하는 시퀀스를 설명하는 도면의 하나이다.
도 28은 도 17 ~ 도 27에 나타내는 일련의 시퀀스를 타임차트로서 나타낸 도면이다.
도 29는 실시 형태 9의 전기차의 추진 제어 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 30은 전력 저장 장치를 충전하는 경우의 제1 충전 동작을 나타내는 도면이다.
도 31은 전력 저장 장치를 충전하는 경우의 제2 충전 동작을 나타내는 도면이다.
도 32는 전력 저장 장치를 충전하는 경우의 제3 충전 동작을 나타내는 도면이다.
도 33은 전력 저장 장치를 충전하는 경우의 제4 충전 동작을 나타내는 도면이다.
도 34는 전력 저장 장치의 전력을 이용하여 교류 모터를 구동하는 경우의 동작을 나타내는 도면이다.
도 35는 직류 가선의 전력을 이용하여 교류 모터를 구동하는 경우의 동작을 나타내는 도면이다.
도 36은 연료 전지의 전력을 이용하여 교류 모터를 구동하는 경우의 동작을 나타내는 도면이다.
도 37은 직류 가선의 전력을 교류 가선에 공여하는 경우의 동작을 나타내는 도면이다.
도 38은 교류 가선 및 전력 저장 장치 상호간에 전력 변환을 행하는 경우의 동작을 나타내는 도면이다.
도 39는 전력 저장 장치를 충전하는 경우의 제5 충전 동작을 나타내는 도면이다.
도 40은 전력 저장 장치의 전력을 이용하여 엔진 시동을 행하는 경우의 동작을 나타내는 도면이다.
도 41은 연료 전지의 전력을 이용하여 엔진 시동을 행하는 경우의 동작을 나타내는 도면이다.
도 42는 직류 가선의 전력을 이용하여 엔진 시동을 행하는 경우의 동작을 나타내는 도면이다.
도 43은 연료 전지의 전력을 교류 가선에 공여하는 경우의 동작을 나타내는 도면이다.
도 44는 도 30 ~ 도 43에 나타낸 동작을 표 형식으로 일람하게 한 도면이다.
이하에, 본 발명의 실시 형태에 따른 전기차의 추진 제어 장치(이하, 단지 「추진 제어 장치」라고 기재함)를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시 형태 1.
도 1은 본 발명에 따른 추진 제어 장치의 실시 형태 1의 구성예를 나타내는 도면이다. 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 추진 제어 장치는 추진 제어 장치 내의 각 부를 제어하는 제어부(1)와, 변전소 등의 직류 전원에 접속된 가선(2)으로부터 전력을 취입하는 집전 장치(3)와, 회로를 개폐하기 위한 스위치(4, 5, 9, 13, 14, 16, 19)와, LC 필터를 구성하는 필터 리액터(6) 및 필터 컨덴서(7)와, 복수의 스위칭 소자에 의해 구성되고, 인버터 및 DC／DC 컨버터로서 동작하는 전력 변환부(8)와, 스위치(9)를 통하여 전력 변환부(8)의 출력측에 접속되고, 전력 변환부(8)로부터의 출력 전압을 평활화하는 배터리 리액터(10)와, 전력 변환부(8)의 입력측(직류 전압의 입력측) 및 출력측(3상(相) 교류 전압 및 전압 변환된 직류 전압의 출력측)에 접속되고, 어느 일방을 선택하여 후술하는 전력 저장 장치에 접속하는 전환부(11)와, 배터리 필터 컨덴서(12)와, 2차 전지나 전기 2중층 캐패시터 등의 전력 저장 디바이스에 의해 구성된 전력 저장 장치(15)와, 스위치(16)를 통하여 전력 변환부(8)의 출력측에 접속된 모터(17)와, 필터 컨덴서(7)를 방전시켜서 단자전압을 조정하기 위한 스위치(18) 및 방전 저항 R3과, 필터 컨덴서(7) 및 배터리 필터 컨덴서(12)를 충전할 때의 저항으로서 각각 이용되는 충전 저항 R1 및 R2와, 전력 저장 장치(15)로부터 공급된 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하는 보조 전원 장치(SIV)(20)와, SIV(20)로부터 전력 공급을 받아서 동작하는 보기(補機)(21)와, 전력 변환부(8)의 출력측에 설치되고, U, V, W의 각 상의 전류를 검출하는 전류 검출기(CTU, CTV, CTW)와, 전력 저장 장치(15)로 유입하는 전류 및 전력 저장 장치(15)로부터 유출하는 전류를 검출하는 전류 검출기(CTB)를 구비한다. 또한, 보기(21)는 차 내의 조명이나 공조(空調), 제어 장치 등의 전원(배터리)의 충전 장치 등이다. 직류 전원은 연료 전지나 태양광 전지와 같은 직류 전압원이어도 좋다.
여기서, 도시한 바와 같이, 전환부(11)는 전력 변환부(8)의 입력측 또는 출력측과 전력 저장 장치(15)를 접속하지만, 출력측을 선택하는 경우, 3상의 전류를 모아서 전력 저장 장치(15)에 출력하도록 구성되어 있다.
제어부(1)는 전력 저장 장치(15)의 전압 BEFC, 배터리 필터 컨덴서(12)의 전압 BES, 전류 검출기(CTB)의 전류 검출값 IB, 가선(2)으로부터 공급되는 직류 전압 ES, 필터 컨덴서(7)의 전압 EFC, 및 전류 검출기(CTU, CTV, CTW)의 전류 검출값 IU, IV, IW를 감시하고 있다. 또, 운전자에 의한 조작 내용을 나타내는 정보(이하, 조작 정보라고 기재함)를 외부로부터 수취한다. 이 조작 정보에는 예를 들어, 전기차의 운행 조작(역행, 브레이크, 사행, 정차)을 나타내는 정보나 전력 저장 장치(15)의 수전(受電) 개시 조작을 나타내는 정보 등이 포함된다. 그리고 제어부(1)는 이들 감시 결과나 외부로부터 수취한 조작 정보에 기초하여, 스위치(4, 5, 9, 13, 14, 16), 전환부(11) 및 전력 변환부(8)(보다 상세하게는 전력 변환부(8)를 구성하고 있는 각 스위칭 소자)를 제어한다.
이와 같은 구성의 추진 제어 장치에서는 전기차를 역행시키거나 회생 브레이크를 이용할 필요가 없는 상태, 즉 정차 중이나 사행 중 등의 상태에서, 또한 전력 저장 장치(15)의 충전이 필요한 상태인 경우, 스위치(16)를 개방해서 전력 변환부(8)로부터 모터(17)를 분리하고, 전력 변환부(8)를 이용하여 전력 저장 장치(15)를 충전하는 것을 특징으로 하고 있다. 이하, 본 실시 형태의 추진 제어 장치의 특징적인 동작의 상세에 대해서 설명한다.
또한, 본 실시 형태의 추진 제어 장치에 있어서, SIV(20)는 전력 저장 장치(15)로부터의 출력 전압을 변환하여 보기(21)로의 공급 전압을 생성하도록 구성되어 있고, 가선 전압(가선(2)으로부터 공급되는 직류 전압)을 보기(21)로의 공급 전압으로 변환하지는 않는다. 또, 본 실시 형태의 추진 제어 장치에 있어서, 전기차를 역행시키는 경우, 전력 변환부(8)로의 전력 공급은 전력 저장 장치(15)만으로부터 행하는 것으로 한다. 즉, 전력 변환부(8)가 가선(2)으로부터 공급된 전력을 변환하여 모터(17) 구동용의 3상 교류 전압을 생성하지는 않는다.
도 2는 본 실시 형태의 추진 제어 장치에 있어서, 전력 저장 장치(15)를 충전하는 경우의 동작을 나타내는 도면이고, 전력 변환부(8)를 DC／DC 컨버터로서 이용하는 경우의 동작을 나타내고 있다. 도 2에 있어서, 스위치(4, 5, 9, 13, 14, 16, 19)에는 상태를 나타내는 ○ 또는 ×를을 아울러 기재하고 있고, ○이 닫힌 상태, ×가 열린 상태를 나타내고 있다. 도 3 이후에 있어서 스위치의 기재도 마찬가지이다.
제어부(1)는 전력 저장 장치(15)의 전압 BEFC, 배터리 필터 컨덴서(12)의 전압 BES, 전류 검출기(CTB)의 전류 검출값 IB, 가선(2)으로부터 공급되는 직류 전압 ES, 필터 컨덴서(7)의 전압 EFC, 및 전류 검출기(CTU, CTV, CTW)의 전류 검출값 IU, IV, IW를 감시하고 있다. 또, 조작 정보를 외부로부터 수취한다.
추진 제어 장치는 전기차가 차량 기지나 역에서 정차하고 있는 상태, 또는 전화(電化) 구간에서 사행 운전을 행하고 있는 상태에 있어서, 전력 저장 장치(15)를 충전할 필요가 있다고 판단한 경우, 도 2에 나타낸 바와 같이, 가선(2)으로부터 공급되는 직류 전압을 전력 변환부(8)에서 변환하여 소망 전압의 직류 전력을 생성하고, 전력 저장 장치(15)를 충전한다.
예를 들어, 제어부(1)는 충전 동작을 실시 가능한 상태(역행이나 회생 브레이크를 이용한 제동 등을 종료하고, 모터(17)를 이용하고 있지 않는 상태)이고, 또한 충전 개시 조작이 실시된 것을 외부로부터 수취한 조작 정보에 기초하여 판단하면, 전력 저장 장치(15)의 충전 동작을 실시한다. 또한, 전력 저장 장치(15)의 방전이 진행되지 않은 상태(전력 저장 장치(15)가 만충전된 상태)에서 충전 개시 조작이 실시되는 것도 가능하으므로, 제어부(1)는 충전 개시 조작이 실시된 경우, 우선 전력 저장 장치(15)의 전압 BEFC가 소정의 문턱값보다 작은지의 여부를 확인하고, 문턱값보다 작은 경우에 충전 동작을 개시하도록 해도 좋다.
또, 운전자에 의해 충전 개시 조작이 실시된 것을 검출한 경우에 충전 동작을 개시하는 것이 아니라, 전력 저장 장치(15)의 상태에 따라서 충전 동작을 개시하도록 해도 좋다. 예를 들어, 제어부(1)는 충전 동작을 실시 가능한 상태(역행이나 회생 브레이크를 이용한 제동 등을 종료하고, 모터(17)를 이용하고 있지 않는 상태)로 됐다는 취지의 통지를 외부로부터 받으면, 전력 저장 장치(15)의 전압 BEFC가 소정의 문턱값보다 작은지의 여부를 확인한다. 그리고 문턱값보다 작은 경우, 충전이 필요하다고 판단하고, 전력 저장 장치(15)의 충전 동작을 개시한다. 이 경우, 전기차 상태나 전력 저장 장치(15)의 상태에 따라서 운전자가 충전 개시 조작을 실시할 필요가 없어지므로, 운전자의 조작 부하를 경감시킬 수 있다.
충전 동작을 개시하는 경우, 제어부(1)는 우선 스위치(16)를 개방해서(오프로 해서) 모터(17)를 분리한 상태로 하고, 또한 직류 전원(가선(2))으로부터 전력 변환부(8)에 전력을 공급하기 위해서, 우선 스위치(4)를 닫아서(온으로 해서), 직류 전원으로부터, 가선(2) 및 집전 장치(3)를 통해, 필터 컨덴서(7)를 충전시킨다. 그리고 필터 컨덴서(7)로의 충전이 진행되고, 그 전압 EFC가 소정값에 도달하면, 다음에, 스위치(5)를 닫아서 충전 저항 R1을 단락(短絡)시킨다. 또, 스위치(14)를 개방 상태로 유지한 채로 스위치(13)를 닫고, 전력 저장 장치(15)로부터 전류를 흘려서 배터리 필터 컨덴서(12)를 충전한다. 배터리 필터 컨덴서(12)의 전압 BEFC가 소정값에 도달하면, 스위치(14)를 닫아서 충전 저항 R2를 단락시킨다. 그리고 전환부(11)를 배터리 리액터(10)측(전력 변환부(8)의 출력측)으로 전환하는 것과 동시에 스위치(9)를 닫는다.
또, 제어부(1)는 전력 변환부(8)의 각 스위칭 소자를 제어하여 전력 변환부(8)를 DC／DC 컨버터로서 동작시킨다(전력 변환부(8)의 3상의 출력 단자로부터 각각 출력되는 전압값을 조정함). 구체적으로는 전력 저장 장치(15)의 전압 BEFC 등에 따라서 결정되는 충전 전류 지령값(전력 저장 장치(15)의 충전 전류값)을 IBR로 한 경우에 다음 식이 성립하도록, 전력 변환부(8)의 제어 신호 GSU, GSV, GSW, GSX, GSY, GSZ를 생성한다. 또한, IU, IV, IW는 전류 검출기(CTU, CTV, CTW)의 검출값이다.
IBR＝IU＋IV＋IW
즉, 제어부(1)는 전력 변환부(8)로부터 출력되는 U, V, W의 각 상의 전류의 합계값이 충전 전류 지령값 IBR과 일치하도록, 전력 변환부(8)의 각 상의 스위칭 소자를 비례 적분 제어하고, 그 결과를 PWM 제어 신호 GSU, GSV, GSW, GSX, GSY, GSZ로서 전력 변환부(8)에 출력한다. 예를 들어, IU＝IV＝IW＝IBR×1／3으로 되도록 제어한다.
이와 같이 제어하는 것에 의해 전력 변환부(8)가 DC／DC 컨버터로서 동작하고, 전력 저장 장치(15)를 충전할 수 있다.
또한, 제어부(1)는 충전 동작을 개시 후, 충전 동작이 실시 불가능한 상태로 됐다는 취지(역행을 개시한다는 취지나 브레이크 이용을 개시한다는 취지)의 통지를 외부로부터 받으면, 추진 제어 장치 내의 각 부를 제어하여 충전 동작을 종료시킨다. 외부로부터의 통지에 따라서 충전 동작을 종료하는 것에 더하여, 전력 저장 장치(15)가 충분히 충전됐음(소정의 전압에 도달했음)을 검출한 시점에서 충전 동작을 종료시키도록 해도 좋다.
도 3은 본 실시 형태의 추진 제어 장치에 있어서, 전력 저장 장치(15)를 이용하여 모터(17)를 구동하는 경우의 동작을 나타내는 도면이고, 전력 변환부(8)를 인버터로서 이용하는 경우의 동작을 나타내고 있다.
전력 변환부(8)를 DC／DC 컨버터로서 이용하는 경우와 마찬가지로, 제어부(1)는 BEFC, BES, IB, ES, EFC, IU, IV, IW를 감시하고 있다. 또, 전기차 상태를 나타내는 정보를 외부로부터 수취한다.
추진 제어 장치는 전력 저장 장치(15)가 충분히 충전된 상태에 있어서, 전기차를 역행시키는 경우, 도 3에 나타낸 바와 같이, 전력 저장 장치(15)가 전력 변환부(8)에 대해서 급전을 행하고, 전력 변환부(8)는 전력 저장 장치(15)로부터 공급된 직류 전압을 변환하여 모터(17) 구동용의 3상 교류 전압을 생성한다.
예를 들어, 제어부(1)는 역행을 개시한다는 취지의 통지를 외부로부터 받으면, 전력 저장 장치(15)의 전압 BEFC가 일정 레벨 이상인지의 여부를 확인한다. 그리고 일정 레벨 이상인 경우, 충분히 충전된 상태라고 판단하고, 전력 저장 장치(15)를 이용하여 모터(17)를 구동한다.
전력 저장 장치(15)를 방전시켜서 모터(17)를 구동하는 경우, 제어부(1)는 우선 전력 변환부(8)를 DC／DC 컨버터로서 동작시키고 있다면 그것을 정지하고, 스위치(4)를 개방해서 가선(2)으로부터의 전원 공급을 정지하는 것과 아울러 팬터그래프를 내린다. 다음에, 방전 스위치(18)를 닫아서 필터 컨덴서(7)에 축적된 전하를 방전 저항 R3에서 소비시켜서 전압 EFC를 전력 저장 장치(15)의 전압 BEFC 이하로 방전한다. 그 후, 스위치(9)를 개방해서 전력 변환부(8)의 출력측과 배터리 리액터(10)를 분리하고, 추가로 전환부(11)를 전력 변환부(8)의 입력측으로 전환하는 것과 동시에 스위치(16)를 닫아서 전력 변환부(8)와 모터(17)를 접속한다.
또, 제어부(1)는 전력 변환부(8)의 각 스위칭 소자를 제어하여 전력 변환부(8)를 인버터로서 동작시켜서 모터(17)를 구동하기 위한 3상 교류 전압을 생성한다. 예를 들어, 외부로부터 수취한 토크 지령 TRQR(도시는 생략하고 있음)과 모터(17)의 주파수에 기초하여, 토크분 전류 지령 IQR 및 자속분 전류 지령 IDR을 구한다. 또, IU, IV, IW를, 1차 주파수 F1을 적분해서 얻어진 위상에서 각각 좌표 변환하여 토크분 전류 IQ 및 자속분 전류 ID를 산출하고, 이들 산출한 토크분 전류 지령 IQR과 토크분 전류 IQ의 편차, 및 자속분 전류 지령 IDR과 자속분 전류 ID의 편차가 각각 제로가 되도록, 전력 변환부(8)를 PWM 제어한다.
이것에 의해, 전력 변환부(8)에서 모터(17) 구동용의 3상 교류 전압이 생성되고, 전력 저장 장치(15)의 전력으로 전기차가 구동(역행)된다.
또한, 제어부(1)는 전류값 및 전압값을 검출한 경우, 검출한 값이 고장 검출용의 판정값 이하인지의 여부를 확인하고, 판정값을 넘은 경우에는 고장이라고 판단해서 전력 변환부(8)의 제어를 정지하고, 출력 전압을 제로로 한다.
또, 상세 설명은 생략하지만, 모터(17)를 회생 운전시키는 경우, 전력 저장 장치(15)를 충전하도록 구성해도 좋다. 예를 들어, 모터(17)를 회생 운전시키는 경우, 제어부(1)는 전력 저장 장치(15)의 전압 BEFC를 확인하고, 이 값이 소정 레벨 이하로 되어 있는 경우, 스위치(4)를 개방하는 것과 아울러 전환부(11)를 스위치(4)측(전력 변환부(8)로부터 회생 전력이 출력되는 측)으로 전환한다. 그리고 모터(17)로부터의 회생 전력이 전력 저장 장치(15)의 충전용 전압으로 변환되도록 전력 변환부(8)의 각 스위칭 소자를 제어하고, 전력 저장 장치(15)를 충전한다.
이와 같이, 본 실시 형태의 추진 제어 장치는 직류 전압을 변환하여 모터 구동용의 3상 교류 전압을 생성하는 전력 변환부와 모터를 접속해 둘 필요가 없는 상태인 경우, 전력 변환부를 DC／DC 컨버터로서 동작시키는 것에 의해, 가선으로부터 공급되는 직류 전압을 변환하여 전력 저장 장치를 충전하는 것으로 했다. 이것에 의해, 전력 저장 장치를 충전하기 위한 DC／DC 컨버터를 별도로 구비할 필요가 없어져서, 추진 제어 장치의 소형화 및 경량화와 저비용화를 실현할 수 있다.
또, 기존의 인버터 차량에 전력 저장 장치와 전환 장치(전환부(11) 등)를 추가하는 것에 의해 실현될 수 있으므로, 개조가 용이해서 저비용으로 실현될 수 있다.
실시 형태 2.
실시 형태 1에 있어서는 모터(17) 구동용의 3상 교류 전압을 생성하는 경우, 전력 저장 장치(15)로부터의 출력 전압을 전력 변환부(8)가 변환하여 모터(17) 구동용의 3상 교류 전압으로 하는 추진 제어 장치(가선(2)으로부터 공급되는 전압을 변환하여 모터(17) 구동용의 3상 교류 전압을 직접 생성하지는 않는 추진 제어 장치)에 대해서 설명했다. 이 때문에, 실시 형태 1에서 설명한 추진 제어 장치를 구비한 차량이 복수 연결된 편성이 운용되는 경우, 1 편성 내의 각 추진 제어 장치를 도 4에 나타낸 바와 같이 구분하여 이용하면 좋다. 도 4는 실시 형태 2의 전기차인 하이브리드 차량(철도 차량 시스템)의 구성예를 나타내는 도면이다. 또한, 차량 A, B는 동일 구성 또한 실시 형태 1에서 설명한 추진 제어 장치를 구비한 전기차이다. 도 4에서는 주요부만을 기재하고 있고, 전력 변환부(8A, 8B)는 실시 형태 1에서 설명한 전력 변환부(8)에 상당한다(도 1 등 참조). 또, 제어부(1A, 1B)는 실시 형태 1에서 설명한 제어부(1)에 상당한다. 마찬가지로, 스위치(4A, 4B), 스위치(16A, 16B), 전환부(11A, 11B), 전력 저장 장치(15A, 15B), 모터(17A, 17B)는 각각, 실시 형태 1에서 설명한 스위치(4), 스위치(16), 전환부(11), 전력 저장 장치(15), 모터(17)에 상당한다. 또, 각 추진 제어 장치는 다른 차량의 추진 제어 장치와 접속하기 위한 인터페이스(접속부; 100)를 구비한다. 이 인터페이스(100)는 추진 제어 장치의 직류 전압부끼리를 접속하는 것과 아울러 제어부끼리를 접속한다.
즉, 도 4에 예시한 바와 같이, 차량의 배터리 필터 컨덴서(도시는 생략하고 있음. 도 1 등 참조) 사이를 접속한다. 그리고 차량 A에서는 전력 변환부(8A)를 DC／DC 컨버터로서 동작시키고, 가선으로부터 공급되는 직류 전압을 전력 저장 장치의 충전 전압(전력 저장 장치의 출력 전압과 동등한 직류 전압)으로 변환한다. 한편, 차량 B에서는 전력 변환부(8B)를 인버터로서 동작시켜서 모터(17B) 구동용의 3상 교류 전압으로 변환한다. 이 운용을 실현하기 위해서, 제어부(1A와 1B)는 필요에 따라서 정보의 교환 등을 행하면서 추진 제어 장치 내의 각 부를 제어한다. 이와 같은 운용 방법을 적용하는 것에 의해, 가선 하의 전화 구간에서는 차량 A의 전력 변환부(8A)에서 생성된 직류 전압이 차량 B측에도 공급되므로, 차량 B에서는 전력 저장 장치(15B)의 전력을 소비하지 않고 주행할 수 있고, 가선 하를 주행하는 경우에 주행 거리의 제약이 없어진다. 또한 전력 저장 장치(15B)의 충방전 횟수가 줄어 들므로 전력 저장 장치(15B)의 장기 수명화를 도모하고, 저비용화가 된다.
또한, 편성이 2량인 경우를 나타냈지만, 3량 이상인 경우(실시 형태 1에서 설명한 추진 제어 장치를 구비한 전기차가 하나의 편성에 3량 이상 포함되는 경우), 적어도 1량에 있어서, 전력 변환부를 DC／DC 컨버터로서 동작시키고, 나머지 중에서 적어도 1량에 있어서, 인버터로서 동작시키면 좋다. 각 추진 제어 장치의 제어부(도 4에서는 기재를 생략하고 있음)에는 전력 변환부를 인버터로서 동작시키는지 DC／DC 컨버터로서 동작시키는지의 지시가 외부로부터 입력되고, 그 지시 내용에 따라서 제어부가 각 부를 제어한다.
실시 형태 3.
또, 도 5에 나타낸 바와 같이, 차량 기지나 역에 전력 저장 장치(101)가 설치되어 있는 경우에, 이들 차량 기지나 역에서 정차하고 있는 동안에, 전력 변환부(8)를 DC／DC 컨버터로서 동작시키고, 자차(自車)가 구비하고 있는 전력 저장 장치(15) 대신에 외부의 전력 저장 장치(101)를 충전하도록 해도 좋다.
이와 같은 이용을 실현하기 위해서, 본 실시 형태의 추진 제어 장치(추진 제어 장치를 구비한 차량)는 외부의 전력 저장 장치(101)를 자차량 내의 전력 저장 장치(15)와 병렬로 접속하기 위한 인터페이스(접속부; 100)를 구비한다. 또한, 외부의 전력 저장 장치(101)가 접속된 것을 검출한 경우에, 내부의 전력 저장 장치(15)를 전력 변환부(8)로부터 분리하도록 해도 좋다(분리하기 위한 스위치를 추가로 구비하도록 해도 좋다).
이것에 의해, 저비용으로 충전할 수 있고, 또 차량 기지나 역에 전력 저장 장치(101)의 충전 설비가 불필요하게 된다. 야간 등 전기 요금이 싼 시간대에 충전하면 더욱 저비용으로 충전할 수 있다. 또한, 도시한 차량은 실시 형태 1에서 설명한 추진 제어 장치를 구비한 전기차이다(주요부 이외는 기재를 생략하고 있음).
실시 형태 4.
앞의 실시 형태 1 ~ 3에서는 보조 전원 장치(SIV)(20)가 전력 저장 장치(15)로부터의 전압을 변환하여 보기(21)에 공급하고, 또 전력 변환부(8)는 모터(17)의 구동 전압을 전력 저장 장치(15)의 출력 전압으로부터 생성하도록 구성한 추진 제어 장치에 대해서 설명했지만, 도 6에 나타낸 바와 같은 구성으로 하는 것도 가능하다.
도 6은 실시 형태 4의 추진 제어 장치의 구성예를 나타내는 도면이다. 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 추진 제어 장치는 도 1에 나타낸 구성도에 있어서, 스위치(19), SIV(20) 및 보기(21)의 접속 위치를 변경한 것(전력 변환부(8)의 입력측에 병렬로 접속하도록 변경한 것)이다. 또, 이 도 6은 전력 변환부(8)를 DC／DC 컨버터로서 이용하여 전력 저장 장치(15)를 충전하는 경우의 동작(각 스위치, 전환부(11)의 상태)을 아울러 나타내고 있다.
상기와 같은 구성을 채용함으로써, 본 실시 형태의 추진 제어 장치를 구비한 전기차는 도 7 ~ 도 9에 나타낸 운용 방법이 가능하게 된다. 도 7 ~ 도 9에 있어서는 도 6에 나타낸 추진 제어 장치의 주요부만을 기재하고 있다. 또, 전력의 흐름을 일점 쇄선으로 나타내고 있다.
도 7은 전력 저장 장치(15)를 충전하는 경우의 동작을 나타내는 도면이다. 도시한 바와 같이, 전력 저장 장치(15)를 충전하는 경우, 스위치(4)를 온(닫힌 상태), 스위치(16)를 오프(열린 상태)로 설정하고, 또 전력 저장 장치(15)와 전력 변환부(8)의 출력측이 접속되도록 전환부(11)를 설정한다. 또한, 도시를 생략하고 있는 스위치(5)도 온으로 설정한다. 이와 같은 설정 상태에 있어서, SIV(20)는 가선으로부터 공급된 직류 전압을 보기(21) 구동용의 3상 교류 전압으로 변환하여 보기(21)에 공급한다. 전력 변환부(8)는 DC／DC 컨버터로서 동작하여 가선으로부터 공급된 직류 전압을 전력 저장 장치(15)의 충전 전압으로 변환하고, 전환부(11)를 통하여 전력 저장 장치(15)에 공급한다. 이 도 7에 나타낸 동작(전력 저장 장치(15)의 충전 동작)은 실시 형태 1에서 설명한 추진 제어 장치와 마찬가지로, 전기차가 차량 기지나 역에서 정차하고 있는 상태, 또는 전화 구간에서 사행 운전을 행하고 있는 상태에 있어서 실행한다.
도 8은 비전화 구간을 주행하고 있는 상태에 있어서도 실시가 가능한 동작을 나타내는 도면이다. 도시한 바와 같이, 예를 들어 비전화 구간을 주행하는 경우, 스위치(4)를 오프(열린 상태), 스위치(16)를 온(닫힌 상태)으로 설정하고, 또 전력 저장 장치(15)로 전력 변환부(8)의 입력측이 접속되도록 전환부(11)를 설정한다. 또한, 도시를 생략하고 있는 스위치(5)도 오프로 설정한다. 이와 같은 설정 상태에 있어서, SIV(20)는 전력 저장 장치(15)로부터 공급된 직류 전압을 보기(21) 구동용의 3상 교류 전압으로 변환하여 보기(21)에 공급한다. 전력 변환부(8)는 인버터로서 동작하여 전력 저장 장치(15)로부터 공급된 직류 전압을 모터(17) 구동용의 3상 교류 전압으로 변환하고, 스위치(16)를 통하여 모터(17)에 공급한다.
도 9는 전화 구간을 주행하고 있는 상태에 있어서 실시가 가능한 동작을 나타내는 도면이다. 도시한 바와 같이, 전화 구간을 주행하는 경우, 스위치(4) 및 스위치(16)를 온(닫힌 상태)으로 설정하고, 또 전력 저장 장치(15)가 전력 변환부(8)의 입력측과 출력측의 어느 것에도 접속되지 않게 전환부(11)를 설정한다. 또한, 도시를 생략하고 있는 스위치(5)도 온으로 설정한다. 이와 같은 설정 상태에 있어서, SIV(20)는 가선으로부터 공급된 직류 전압을 보기(21) 구동용의 3상 교류 전압으로 변환하여 보기(21)에 공급한다. 전력 변환부(8)는 인버터로서 동작하여 가선으로부터 공급된 직류 전압을 모터(17) 구동용의 3상 교류 전압으로 변환하고, 스위치(16)를 통하여 모터(17)에 공급한다.
이와 같이, 본 실시 형태의 추진 제어 장치는 SIV(20)를 전력 변환부(8)의 입력측에 병렬로 접속한 구성을 채용하여, 추진 제어 장치에 있어서, 전력 변환부(8)는 가선 전압(가선으로부터 공급되는 직류 전압)을 전력 저장 장치(15)의 충전용 전압으로 변환하는 동작(DC／DC 컨버터로서의 동작)와, 가선 전압 또는 전력 저장 장치 전압(전력 저장 장치(15)로부터 공급되는 직류 전압)을 모터(17)의 구동용 전압으로 변환하는 동작(인버터로서의 동작)을 행하고, 또 SIV(20)는 가선 전압 또는 전력 저장 장치 전압을 보기(21)의 구동용 전압으로 변환하는 동작을 행하는 것으로 했다. 이것에 의해, 전화 구간의 주행 시에는 전력 저장 장치(15)를 이용하여 모터(17)를 구동할 필요가 없어져서, 에너지 절약화를 실현할 수 있다. 또한 충방전 횟수가 줄어 들므로, 전력 저장 장치(15)의 장기 수명화를 도모할 수 있다.
실시 형태 5.
앞의 실시 형태 1 ~ 4에서는 가선으로부터 직류 전압의 공급을 받은 전기차(직류 전화 방식에 대응한 전기차)에 있어서, 모터(17) 구동용의 3상 교류 전압 및 전력 저장 장치(15) 충전용의 직류 전압으로 변환하는 추진 제어 장치에 대해서 설명했다. 이것에 대해서, 본 실시 형태에서는 가선으로부터 교류 전압의 공급을 받는 전기차(교류 전화 방식에 대응한 전기차)의 추진 제어 장치에 대해서, 구체적으로는 모터 구동용의 3상 교류 전압의 생성 및 전력 저장 장치 충전용의 직류 전압의 생성을 하나의 전력 변환부에서 행하는 추진 제어 장치에 대해서 설명한다.
도 10 및 도 11은 실시 형태 5의 추진 제어 장치의 구성예 및 동작을 나타내는 도면이다. 또한, 각 도면에 있어서 실시 형태 1에서 설명한 추진 제어 장치와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하고 있다. 도 10은 전력 저장 장치(15)를 충전하는 경우의 동작을 나타내고 있고, 도 11은 모터(17)를 구동하는 경우의 동작을 나타내고 있다.
본 실시 형태의 추진 제어 장치에 있어서, 전력 저장 장치(15)를 충전하는 경우, 도 10에 나타낸 바와 같이, 집전 장치(3)는 가선(2)으로부터 교류 전력을 취입한다. 집전 장치(3)가 취입한 교류 전력은 변압기(31)에서 소정의 전압으로 변환되고, 리액터(32) 및 스위치(33)를 통하여 전력 변환부(8)에 공급된다. 전력 변환부(8)는 제어부(1a)에 의해 제어되어 컨버터로서 동작하고, 스위치(33)를 경유해서 공급된 교류 전압을 전력 저장 장치(15)의 충전용 직류 전압으로 변환한다. 스위치(5)는 닫은 상태로 하고, 스위치(16)는 개방해서 모터(17)를 전력 변환부(8)로부터 분리해 둔다.
여기서, 제어부(1a)는 전력 변환부(8)의 제어 동작이 일부 다른 점을 제외하고, 즉 전력 저장 장치(15)를 충전할 때에 전력 변환부(8)가 컨버터로서 동작하도록 전력 변환부(8)의 각 스위칭 소자를 제어하는 점을 제외하고, 실시 형태 1에서 설명한 제어부(1)와 마찬가지이다. 도시한 바와 같은 구성의 전력 변환부(8)를 컨버터로서 동작시키는 경우의 제어 방법에 대해서는 이미 잘 알려져 있으므로, 그 설명은 생략한다. 또한, 제어부(1a)는 스위치(33)의 개폐 제어도 행한다.
또한, 실시 형태 1과 마찬가지로, 충전 동작은 전기차가 정차하고 있는 상태나 사행 상태 등, 전력 변환부(8)와 모터(17)가 분리되어 있어도 문제가 없는 상태(역행 상태도 회생 운전 상태도 아닌 상태)에서 충전 개시 조작이 실행되고, 또한 전력 저장 장치(15)의 전압이 낮아져 있어서 충전이 필요하다고 판단한 경우에 행한다. 가선(2)으로부터 공급되는 교류 전압은 단상이어도 좋고 3상이어도 좋다.
또, 본 실시 형태의 추진 제어 장치에 있어서, 모터(17)를 구동하는 경우, 도 11에 나타낸 바와 같이, 제어부(1a)는 스위치(33)를 개방해서 가선(2)으로부터 전력 변환부(8)로의 교류 전압 공급을 차단한다. 또, 스위치(16)를 닫아서 모터(17)를 접속한다. 이 상태로 전력 변환부(8)를 인버터로서 동작시키고, 전력 저장 장치(15)로부터 공급되는 직류 전압을 모터(17) 구동용의 3상 교류 전압으로 변환한다. 전력 변환부(8)를 인버터로서 동작시키는 경우에 제어 수순은 실시 형태 1에서 설명한 바 대로이다.
이와 같이, 본 실시 형태의 추진 제어 장치는 전력 변환부(8)와 모터(17)를 접속해 둘 필요가 없는 경우, 전력 변환부를 컨버터로서 동작시키는 것에 의해, 가선으로부터 공급되는 교류 전압을 원하는 직류 전압으로 변환하여 전력 저장 장치를 충전하는 것으로 했다. 이것에 의해, 교류 전화 방식에 대응한 전기차에 있어서도 실시 형태 1과 마찬가지로, 추진 제어 장치의 소형화 및 경량화와 저비용화를 실현할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 추진 제어 장치를 구비한 차량이 복수 연결된 편성이 운용되는 경우, 실시 형태 2와 마찬가지로, 1 편성에 포함되는 추진 제어 장치 중 적어도 하나를 컨버터로서 동작시키고, 적어도 하나를 인버터로서 동작시키도록 해도 좋다. 이 경우, 가선 하의 교류 전화 구간에서는 전력 저장 장치의 전력을 소비하지 않고 주행할 수 있고, 에너지 절약화를 실현할 수 있다. 또한 충방전 횟수가 줄어 들므로 전력 저장 장치(15)의 장기 수명화를 도모할 수 있다.
또, 차량 기지나 역에서 정차하고 있는 상태에 있어서, 교류 전원을 가선으로부터 취하는 것이 아니라 별도로 전력 계통으로부터 취하도록 구성해도 좋다. 이것에 의해 가선이 없는 장소에서도, 전력 저장 장치(15)에 충전할 수 있고, 추가로 차량 기지나 역에 가선을 포함하는 충전 설비가 불필요하게 된다. 야간 등 전력 요금이 싼 시간대에 충전하면 더욱 저비용으로 충전할 수 있다.
실시 형태 6.
본 실시 형태에서는 실시 형태 1에서 설명한 추진 제어 장치의 변형예에 대해서 나타낸다. 도 12 및 도 13은 실시 형태 6의 추진 제어 장치의 구성예 및 동작을 나타내는 도면이다. 또한, 각 도면에 있어서 실시 형태 1에서 설명한 추진 제어 장치와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하고 있다. 도 12는 전력 저장 장치(15)를 충전하는 경우의 동작을 나타내고 있고, 도 13은 모터(17)를 구동하는 경우의 동작을 나타내고 있다.
도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 추진 제어 장치는 실시 형태 1의 추진 제어 장치(도 1 참조)의 스위치(9) 및 배터리 리액터(10)를 삭제하고, 추가로 전환부(11) 및 모터(17)를 전환부(11b) 및 모터(17b)로 치환한 것이다.
즉, 본 실시 형태의 추진 제어 장치에 있어서는 모터(17b)의 3상 결선을 스타 결선으로 하고, 중성점을 전환부(11b)에 접속한 구성으로 하고 있다.
이 구성을 채용한 경우, 실시 형태 1에서 필요로 하고 있던 배터리 리액터(10)를 모터(17b)의 코일로 대용할 수 있다.
본 실시 형태의 추진 제어 장치에 있어서, 전력 저장 장치(15)를 충전하는 경우, 즉 전력 변환부(8)를 DC／DC 컨버터로서 동작시키는 경우, 제어부(1)는 실시 형태 1과 동일한 수순으로 스위치(4, 5, 13, 14)를 제어한다. 또 전환부(11b)를 모터(17b)측(전력 변환부(8)의 출력측)으로 전환한다. 또 이 때, 스위치(16)는 닫는다(도 12 참조). 그리고 전력 변환부(8)가 DC／DC 컨버터로서 동작하도록 제어한다.
또한, 전력 저장 장치(15)의 충전 동작을 실행할 때에는 실시 형태 1과 마찬가지로, 제어부(1)가 전기차 상태(역행 중, 정차 중, 제동 중 등) 및 전력 저장 장치(15)의 전압(충전 상태)을 확인하고, 동작을 개시할지의 여부를 판단한다.
또, 전력 저장 장치(15)를 이용하여 모터(17b)를 구동하는 경우, 즉 전력 변환부(8)를 인버터로서 동작시키는 경우, 제어부(1)는 실시 형태 1과 동일한 수순으로 스위치(4, 16), 방전 스위치(18)를 제어한다. 또 전환부(11b)를 전력 변환부(8)의 입력측으로 전환한다(도 13 참조). 그리고 전력 변환부(8)가 인버터로서 동작하도록 제어한다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는 3상 결선을 스타 결선으로 한 모터(17b)를 채용하여, 전력 변환부를 DC／DC 컨버터로서 동작시키는 경우의 전력 변환부 출력을 모터(17b)의 코일을 이용하여 평활화하는 것으로 했다. 이것에 의해, DC／DC 컨버터 출력을 평활화하기 위한 전용 리액터(도 1에서 나타낸 배터리 리액터(10)에 상당)를 삭감할 수 있다.
실시 형태 7.
앞의 실시 형태 1 ~ 6에서는 가선(2)으로부터 전력의 공급을 받은 경우의 추진 제어 장치에 있어서, 전력 변환부를 DC／DC 컨버터 및 인버터로서 이용하거나, 또는 컨버터 및 인버터로서 이용하는 경우의 예에 대해서 설명했다. 이것에 대해서, 본 실시 형태에서는 차량 내에서 발전을 행하고, 얻어진 전력으로 모터를 구동하는 구성의 차량에 있어서, 전력 변환부를 2개의 용도(컨버터 및 인버터)에 이용하는 경우에 대해서 설명한다.
도 14 및 도 15는 실시 형태 7의 추진 제어 장치의 구성예 및 동작을 나타내는 도면이다. 또한, 각 도면에 있어서, 앞의 실시 형태에서 설명한 추진 제어 장치와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하고 있다. 도 14는 전력 저장 장치(15)를 충전하는 경우의 동작을 나타내고 있고, 도 15는 모터(17)를 구동하는 경우의 동작을 나타내고 있다.
도 14, 도 15는 각각, 실시 형태 5의 추진 제어 장치(도 10, 도 11 참조)의 집전 장치(3), 변압기(31) 및 리액터(32)(가선(2)으로부터 교류 전력을 취입하기 위한 블록)를 발전기(41) 및 디젤 엔진(42)으로 치환한 것이다. 발전기(41)는 디젤 엔진(42)으로부터 출력된 동력에 의해 구동하고 발전을 행하고, 3상 교류 전력을 생성한다. 이 3상 교류 전력은 스위치(33)가 닫혀져 있으면 전력 변환부(8)의 교류 단자측에 입력된다. 제어부(1c)는 실시 형태 5에서 설명한 제어부(1a)와 동일한 동작을 행하지만, 양자를 구별하기 위해서 제어부(1c)로 하고 있다.
본 실시 형태의 추진 제어 장치에 있어서, 전력 저장 장치(15)를 충전하는 경우, 제어부(1c)는 도 14에 나타낸 바와 같이, 스위치(33)를 닫아서 스위치(16)를 개방한다. 또, 모터(17)를 구동하는 경우, 제어부(1c)는 도 15에 나타낸 바와 같이, 스위치(33)를 개방하고 스위치(16)를 닫는다. 즉, 제어부(1c)는 전력 저장 장치(15)를 충전하는지 그렇지 않으면 모터(17)를 구동하는지에 따라서, 전력 변환부(8)의 교류 단자의 접속처를 전환한다. 이 제어 동작 이외의 부분에 대해서는 실시 형태 5의 추진 제어 장치와 마찬가지이다.
또한, 본 실시 형태의 추진 제어 장치를 구비한 차량이 복수 연결된 편성이 운용되는 경우, 실시 형태 2와 마찬가지로, 1 편성에 포함되는 추진 제어 장치 중 적어도 하나를 컨버터로서 동작시키고, 적어도 하나를 인버터로서 동작시키도록 해도 좋다.
이와 같이, 발전기를 구비한 차량에 있어서도, 전력 변환부를 컨버터 및 인버터로서 동작시킬 수 있다.
또한, 상기 설명에서는 철도 차량의 추진 제어 장치의 경우를 예로 설명했지만, 실시 형태 1 등 다른 차량과 제휴할 필요가 없는 실시 형태는 그 외의 직류 전력원과 접속해서 전력 저장 장치(리튬 이온 배터리, 니켈 수소 전지, 전기 2중층 캐패시터, 리튬 이온 캐패시터, 플라이 휠 등)를 탑재한 하이브리드 이동체(자동차, 자동 2륜 등)나 하이브리드 건설 기계(덤프 트럭, 불도져, 셔블카(shovel car)등), 또 선박의 분야에도 적용할 수 있다.
실시 형태 8.
도 16은 실시 형태 8의 추진 제어 장치의 구성예를 나타내는 도면이다. 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 추진 제어 장치는 도 6에 나타낸 실시 형태 4의 추진 제어 장치와 마찬가지로 보기(21)에 공급하는 전력을 필터 컨덴서(7)의 양단으로부터 얻는 구성으로 하고 있다. 그 한편, 전력 저장 장치(15)의 접속 구성을 변경하고 있다. 도 6에서는 전력 변환부(8)에 있어서의 제1 단자측(상기에서 말하는 입력측, 구체적으로는 스위치(4, 5)간의 직류 모선) 및 제2 단자측(상기에서 말하는 출력측, 구체적으로는 배터리 리액터(10))와의 접속에 전환부(11)를 이용하는 구성이었지만, 도 16에서 배터리 리액터(10)와는 직접 접속하고, 스위치(4, 5)간의 직류 모선과의 접속에는 스위치(22)를 통하여 접속하는 구성으로 하고 있다. 또한, 도 16에 있어서, 도 6에 나타낸 추진 제어 장치와 동일 또는 동등한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여해서 나타내고, 중복하는 설명을 생략한다.
상기와 같은 구성을 채용함으로써, 본 실시 형태의 추진 제어 장치를 구비한 전기차는 도 17 ~ 도 27에 나타낸 운용 방법이 가능하게 된다. 도 17 ~ 도 27에 있어서는 도 16에 나타낸 추진 제어 장치의 주요부만을 기재하고 있다. 또, 상기와 마찬가지로, 전력의 흐름을 일점 쇄선으로 나타내고 있다.
도 17은 전력 저장 장치(15)를 충전하는 경우의 동작을 나타내는 도면이다. 도시한 바와 같이, 전력 저장 장치(15)를 충전하는 경우, 스위치(4)를 온(닫힌 상태), 스위치(16)를 오프(열린 상태), 스위치(9)를 온(닫힌 상태), 스위치(22)를 오프(열린 상태)로 설정한다. 또한, 도시를 생략하고 있는 스위치(5)도 온으로 설정한다(이하, 특별히 부정하지 않는 이상 스위치(5)는 온으로 설정되어 있는 것으로서 설명함).
이와 같은 설정 상태에 있어서, SIV(20)는 가선(2)으로부터 공급된 직류 전압을 보기(21) 구동용의 3상 교류 전압으로 변환하여 보기(21)에 공급한다. 전력 변환부(8)는 강압 초퍼로서 동작하여 전력 저장 장치(15)를 충전한다. 이 도 17에 나타낸 동작(전력 저장 장치(15)의 충전 동작)은 실시 형태 1에서 설명한 추진 제어 장치와 마찬가지로, 전기차가 차량 기지나 역에서 정차하고 있는 상태, 또는 전화 구간에서 사행 운전을 행하고 있는 상태에 있어서 행한다.
다음에, 전력 공급원을 가선(2)으로부터 전력 저장 장치(15)로 전환하는 전환 시퀀스 및, 전력 공급원을 전력 저장 장치(15)로부터 가선(2)으로 전환하는 전환 시퀀스에 대해서, 도 18 ~ 도 28의 도면을 참조하여 설명한다.
우선, 전력 공급원을 가선(2)으로부터 전력 저장 장치(15)로 전환하는 전환 시퀀스에 대해서 설명한다. 도 18 ~ 도 22는 전력 공급원을 가선(2)으로부터 전력 저장 장치(15)로 전환하는 시퀀스를 설명하는 도면이다. 도 18에 있어서, 전력 공급원을 가선(2)으로부터 전력 저장 장치(15)로 전환하는 경우, 각 스위치는 도 17에 나타내는 상태를 유지하면서, 전력 변환부(8)를 승압 초퍼로서 동작시키고, SIV(20)의 입력 전압(＝전력 변환부(8)의 입력 전압)이 가선 전압에 거의 동등해지도록 전력 저장 장치(15)의 출력 전압을 승압한다.
다음에, 도 19에 나타내는 바와 같이, 스위치(4)를 온으로부터 오프로 제어함과 아울러, 팬터그래프 3을 하강시킨다. 또한 전력 변환부(8)의 승압비(제1 단자측의 전압／전력 저장 장치(15)의 전압)를 낮추고, 전력 변환부(8)에 있어서의 제1 단자측의 전압(＝SIV(20)의 입력 전압)을 전력 저장 장치(15)의 출력 전압 부근까지 저하시킨다. 이 제1 단자측 전압이 전력 저장 장치(15)의 출력 전압 부근까지 저하하면, 도 20에 나타내는 바와 같이, 스위치(22)를 오프로부터 온으로 제어함과 아울러, 전력 변환부(8)에 있어서의 도시하지 않은 상측 소자(상측 암 소자)를 온으로 제어하여 전력 변환부(8)의 제1 단자측과 제2 단자측을 단락(도통)시킨다. 이 도 20에 나타내는 상태는 전력 변환부(8)의 제1 단자측과 제2 단자측이 스위치(22)를 개재한 경로와 스위치(9)로 전력 변환부(8)의 상측 암 소자를 개재한 경로의 2개 경로에서 전기적으로 접속된 상태이다. 따라서, 어느 일방의 경로가 중단되었다고 해도 SIV(20)와 전력 저장 장치(15)와의 사이의 전기적 접속은 유지된다. 그래서 이 상태로부터 도 21에 나타내는 바와 같이, 스위치(9)를 온으로부터 오프로 제어함과 아울러, 전력 변환부(8)의 스위치 제어를 상측 소자와 하측 소자를 모두 오프로 한다.
도 18 및 도 19에 나타내는 상태에서, 전력 저장 장치(15)의 출력은 전력 변환부(8)를 통하여 SIV(20)에 공급되어 있었지만, 도 21에 나타내는 상태에서는 전력 저장 장치(15)의 출력은 전력 변환부(8)를 개재하지 않고 SIV(20)에 직접 공급되어 있다. 이와 같이 하여, SIV(20)로의 전력 공급원을 가선(2)으로부터 전력 저장 장치(15)로 전환할 때에 SIV(20)의 입력 전압이 중단되는 일은 없으며, 전력 공급원의 전환에 수반하는 순단(瞬斷)을 방지하여 보기(21)로의 전력 공급을 계속할 수 있다.
또한, 전력 저장 장치(15)에 대한 충전은 상기의 실시 형태와 마찬가지로, 전기차의 사행 시 또는 정지 시에 실행된다. 사행 또는 정지 상태로부터 역행으로 천이하는 경우, 도 22에 나타내는 바와 같이, 스위치(16)를 온으로 하고, 전력 변환부(8)를 인버터로서 동작시킨다. 이 경우, 전력 저장 장치(15)의 전력은 보기(21)의 동작 전력 및 모터 구동용의 전력으로서 이용된다.
도 23 ~ 도 27은 전력 공급원을 전력 저장 장치(15)로부터 가선(2)으로 전환하는 시퀀스를 설명하는 도면이다. 이들 수순은 도 17 ~ 도 22와는 반대인 시퀀스로 된다.
전력 공급원을 전력 저장 장치(15)로부터 가선(2)으로 전환하는 경우, 도 23에 나타내는 바와 같이, 스위치(16)를 오프로 제어한다. 다음에, 도 24에 나타내는 바와 같이, 스위치(9)를 온으로 제어함과 아울러, 도시하지 않은 상측 소자를 온으로 제어하여 전력 변환부(8)의 제1 단자측과 제2 단자측을 단락(도통)시키고, 또한 도 25에 나타내는 바와 같이, 스위치(22)를 오프로 제어한다. 이 제어에 의해, 전력 저장 장치(15)로부터 SIV(20)로의 직접적인 전력 공급의 경로는 차단되지만, 전력 변환부(8)의 내부를 경유하는 전력 공급의 경로는 유지된다. 이 상태에 있어서, 팬터그래프를 상승시켜서 가선 전압을 검출하고, 가선 전압이 검출된 경우에는, 전력 변환부(8)를 승압 초퍼로서 동작시키고, SIV(20)의 입력 전압이 가선 전압에 거의 동등해지도록 전력 변환부(8)를 제어한다. SIV(20)의 입력 전압이 가선 전압에 거의 동등해지면, 도 26에 나타내는 바와 같이, 스위치(4)를 온으로 하여 가선 전압을 인가하고, 그 후 스위치(9)를 오프로 제어한다.
이와 같이 하여, SIV(20)로의 전력 공급원을 전력 저장 장치(15)로부터 가선(2)으로 전환할 때, SIV(20)의 입력 전압이 중단되는 일은 없으며, 전력 공급원의 전환에 수반하는 순단을 방지하여 보기(21)로의 전력 공급을 계속할 수 있다.
또한, 전력 저장 장치(15)로부터 가선(2)으로의 전력 공급원의 전환은 상기의 실시 형태와 마찬가지로, 비전화 구간으로부터 전화 구간에 진입한 경우나, 전력 저장 장치(15)의 방전 능력이 저하한 경우 등에 행해진다. 이들 경우, 도 27에 나타내는 바와 같이, 스위치(16)를 온으로 하고, 전력 변환부(8)를 인버터로서 동작시키는 것에 의해, 가선으로부터의 전력을 모터 구동용의 전력으로서 이용할 수 있다.
도 28은 도 17 ~ 도 27에 나타내는 일련의 시퀀스를 타임차트로서 나타낸 도면이고, 상부로부터, 가선 전압, 전력 변환부 입력 전압, 전력 저장 장치(15)의 출력 전압인 축전 전압, 전력 변환부의 동작 상태, 스위치(4, 9, 22, 16)의 상태를 나타내고 있다. 또한, 도 28의 타임차트에 있어서, 몇개의 점을 보충한다.
스위치(4)의 온으로부터 오프로의 제어는 도 19를 참조하여 설명하고 있지만, 스위치(4)를 오프로 제어해도 전력 변환부 입력 전압이 제로로 저하하는 것은 아니며, 필터 컨덴서(7)의 전압이 전력 변환부 입력 전압으로서 나타난다. 필터 컨덴서(7)의 전압은 SIV(20)가 이용하기 때문에, 전력 변환부 입력 전압은 서서히 저하하지만, 그 동안 전력 변환부(8)가 승압 초퍼로서 동작하므로, 전력 변환부 입력 전압은 축전 전압에서 하락이 멈춘다.
또, 전력 저장 장치(15)의 전력을 이용하는 역행 시의 동작은 도 22를 참조하여 설명하고 있지만, 회생 브레이크를 이용한 경우, 전력 변환부(8)는 회생 동작을 행하여 전력 저장 장치(15)를 충전한다.
이와 같이, 본 실시 형태의 추진 제어 장치는 SIV로의 전력 공급을 직류 전력 공급원으로부터 전력 저장 장치로 전환할 때, 및 SIV로의 전력 공급을 전력 저장 장치로부터 직류 전력 공급원으로 전환할 때, 전력 변환부의 입력측 단자(제1 단자)와 전력 변환부의 출력측 단자(제2 단자)와의 사이에 있어서 전력 변환부 내외의 도통을 취하면서, 전력 변환부의 승압비를 제어하여 전력 공급원의 전환을 행하고 있으므로, SIV로의 전력 공급을 중단시키는 일이 없어져서, 전력 공급원의 전환에 수반하는 순단을 방지하여 보기로의 전력 공급을 계속할 수 있다.
실시 형태 9.
앞의 실시 형태 1 ~ 8에서는 전력 저장 장치(15) 이외의 전력 공급원으로서, 직류 가선, 교류 가선 및, 차량 내의 발전 장치 중 어느 하나(직류 가선(실시 형태 1 ~ 4, 6, 8), 교류 가선(실시 형태 5), 차량 내의 발전 장치(실시 형태 7))를 전력 공급원으로 하는 추진 제어 장치에 대해서 설명했다. 이것에 대해서, 본 실시 형태에서는 이들 전력 공급원에 더하여 추가로 차량 외의 발전 장치를 구비하고, 이들 모든 전력 공급원으로부터의 전력을 이용하여 구동력을 얻는 추진 제어 장치에 대해서 설명한다. 또한, 직류 가선, 교류 가선, 차량 내의 발전 장치 및 차량 밖의 발전 장치의 모두를 구비하고 있을 필요는 없으며, 적어도 2개의 전력 공급원을 구비하는 구성도 본 발명의 요지에 포함된다. 또, 여러 가지의 전력 공급원 중에서, 직류 가선이나 직류 전력을 발전하는 발전 장치만을 전력 공급원으로 하는 구성도 본 발명의 요지에 포함된다. 또한 이하에 설명하는 연료 전지는 직류 전력을 발전하는 발전 장치로서의 일례이고, 다른 발전 장치(예를 들어 태양 전지)이어도 상관없다.
도 29는 실시 형태 9의 추진 제어 장치의 구성예를 나타내는 도면이다. 또한, 도 29에서는 도 7 ~ 9 및 도 17 ~ 28과 마찬가지로 주요부만의 구성으로 두고 있지만, 제어부를 가지는 것은 물론이며, 도 1, 도 4, 도 5 또는 도 10 ~ 도 16에 나타낸 추진 제어 장치와 동일 또는 동등한 기능을 가지는 것에 대해서는 이들과 동일 또는 동등한 요소를 가지고 구성된다.
다음에, 실시 형태 9의 추진 제어 장치의 구성에 대해서 설명한다. 본 실시 형태의 추진 제어 장치는 도 29에 나타내는 바와 같이, 전력 저장 장치(56)와, 전력 저장 장치(56)를 제외한 직류 전력 공급원으로서의 직류 가선(51) 및 연료 전지(53)와, 교류 전력 공급원으로서의 교류 가선(58) 및 교류 발전기(61)와, 직류 가선(51)으로부터 전력을 취입하는 집전 장치(52)와, 교류 가선(58)으로부터 전력을 취입하는 집전 장치(59)와, 집전 장치(59)로부터 취입한 교류 전압을 변압하는 변압기(60)와, 교류 발전기(61)의 동력원인 엔진(62)과, 쌍방향의 전력 플로우 제어가 가능한 전력 변환 기능을 가지고, 접속 상태에 따라서 승압 초퍼, 강압 초퍼, 인버터 및 컨버터 중 어느 하나로서 동작하는 전력 변환부(54)와, 전력 변환부(54)에 의해 구동되어 차륜(64)을 회전시키는 교류 모터(63)와, 전력 공급 경로를 이루는 회로를 개폐하기 위한 스위치(71, 72, 75, 79, 80)와, 전력 저장 장치(56), 직류 가선(51) 또는 연료 전지(53)로부터 공급되는 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하는 보조 전원 장치(SIV)(57)와, SIV(20)로부터 전력 공급을 받아서 동작하는 보기(65)와, 전력 저장 장치(56), 직류 가선(51), 연료 전지(53), 교류 가선(58) 및 교류 발전기(61) 중 적어도 하나를 전력 변환부(54)의 제1 단자측에 접속시키고, 전력 저장 장치(56), 직류 가선(51) 및 SIV(57) 중 적어도 하나를 전력 변환부(54)의 제2 단자측에 접속시키도록 접속처를 전환하는 전환기(73, 74, 76, 77, 78, 81, 82)와, 전력 변환부(54)가 승압 초퍼 또는 강압 초퍼로서 동작하는 경우에 필요하게 되고, 전환기(74, 76, 78)에 의해 회로상에 삽입되는 리액터(55)를 구비하여 구성된다. 또한, 실시 형태 8에 있어서의 예를 들어 도 16을 참조하면 분명하게 알 수 있는 바와 같이, 실시 형태 8의 구성은 도 29에 있어서, 전환기(82)가 A측으로 설정되어 있는 경우에 대응하고 있다. 즉, 실시 형태 8의 구성은 실시 형태 9의 구성 일부를 이루고 있다.
상기와 같은 구성을 채용함으로써, 본 실시 형태의 추진 제어 장치를 구비한 전기차는 도 30 ~ 도 43에 나타낸 운용 방법이 가능하게 된다. 또한, 도 30 ~ 도 43에 있어서는 상기와 마찬가지로, 전력의 흐름을 일점 쇄선으로 나타내고 있다.
(전력 저장 장치 충전：제1 충전 동작)
도 30은 전력 저장 장치(56)를 충전하는 경우의 동작(제1 충전 동작)을 나타내는 도면이다. 이 제1 충전 동작은 직류 가선(51)의 정격 전압이 전력 저장 장치(56)의 만충전 전압보다 높은 경우에 실행되는 동작이다. 도시한 바와 같이, 전력 저장 장치(56)를 충전하는 경우, 스위치(71)를 온(닫힌 상태), 스위치(72)를 오프(열린 상태), 전환기(73)를 A측, 전환기(74)를 A측, 스위치(75)를 온(닫힌 상태), 전환기(76)를 B측, 전환기(77)를 A측, 전환기(78)를 B측, 스위치(79)를 오프(열린 상태), 스위치(80)를 오프(열린 상태), 전환기(81)는 임의(A측 또는 B측 중 어느 쪽이어도 좋다고 하는 의미, 이하 동일함), 전환기(82)를 A측으로 설정한다.
이와 같은 설정 상태에 있어서, SIV(57)는 직류 가선(51)으로부터 공급된 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하여 보기(65)에 공급한다. 전력 변환부(54)는 강압 초퍼로서 동작하고, 직류 가선(51)으로부터 공급되는 전력을 이용하여 전력 저장 장치(56)를 충전한다. 이 도 30에 나타낸 동작(전력 저장 장치(56)의 충전 동작)은 실시 형태 1 등에서 설명한 추진 제어 장치와 마찬가지로, 전기차가 차량 기지나 역에서 정차하고 있는 상태, 또는 전화 구간에서 사행 운전을 행하고 있는 상태에 있어서 실행된다.
(전력 저장 장치 충전：제2 충전 동작)
도 31은 전력 저장 장치(56)를 충전하는 경우의 제2 충전 동작을 나타내는 도면이다. 이 제2 충전 동작은 직류 가선(51)의 정격 전압이 전력 저장 장치(56)의 전압보다 낮은 경우에 실행되는 동작이다. 도시한 바와 같이, 전력 저장 장치(56)를 충전하는 경우, 스위치(71)를 온, 스위치(72)를 오프, 전환기(73)를 A측, 전환기(74)를 B측, 스위치(75)를 온, 전환기(76)를 A측, 전환기(77)를 A측, 전환기(78)를 B측, 스위치(79)를 오프, 스위치(80)를 오프, 전환기(81)는 임의로, 전환기(82)를 A측으로 설정한다.
이와 같은 설정 상태에 있어서, SIV(57)는 직류 가선(51)으로부터 공급된 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하여 보기(65)에 공급한다. 전력 변환부(54)는 승압 초퍼로서 동작하고, 직류 가선(51)으로부터 공급되는 전력을 이용하여 전력 저장 장치(56)를 충전한다. 이 도 31에 나타낸 동작(전력 저장 장치(56)의 충전 동작)은 상기에서 설명한 추진 제어 장치와 마찬가지로, 전기차가 차량 기지나 역에서 정차하고 있는 상태, 또는 전화 구간에서 사행 운전을 행하고 있는 상태에 있어서 실행된다.
(전력 저장 장치 충전：제3 충전 동작)
도 32는 전력 저장 장치(56)를 충전하는 경우의 제3 충전 동작을 나타내는 도면이다. 이 제3 충전 동작은 연료 전지(53)의 전력을 이용하고, 또한 연료 전지(53)의 출력 전압이 전력 저장 장치(56)의 만충전 전압보다 높은 경우에 실행되는 동작이다. 도시한 바와 같이, 전력 저장 장치(56)를 충전하는 경우, 스위치(71)를 오프, 스위치(72)를 온, 전환기(73)를 B측, 전환기(74)를 A측, 스위치(75)를 온, 전환기(76)를 B측, 전환기(77)를 A측, 전환기(78)를 B측, 스위치(79)를 오프, 스위치(80)를 오프, 전환기(81)는 임의로, 전환기(82)를 A측으로 설정한다.
이와 같은 설정 상태에 있어서, SIV(57)는 연료 전지(53)로부터 공급된 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하여 보기(65)에 공급한다. 전력 변환부(54)는 강압 초퍼로서 동작하여 전력 저장 장치(56)를 충전한다. 이 도 32에 나타낸 동작(전력 저장 장치(56)의 충전 동작)은 상기에서 설명한 추진 제어 장치와 마찬가지로, 전기차가 차량 기지나 역에서 정차하고 있는 상태, 또는 전화 구간에서 사행 운전을 행하고 있는 상태에 있어서 실행된다.
(전력 저장 장치 충전：제4 충전 동작)
도 33은 전력 저장 장치(56)를 충전하는 경우의 제4 충전 동작을 나타내는 도면이다. 이 제4 충전 동작은 연료 전지(53)의 정격 전압이 전력 저장 장치(56)의 전압보다 낮은 경우에 실행되는 동작이다. 도시한 바와 같이, 전력 저장 장치(56)를 충전하는 경우, 스위치(71)를 오프, 스위치(72)를 온, 전환기(73)를 B측, 전환기(74)를 B측, 스위치(75)를 온, 전환기(76)를 A측, 전환기(77)를 A측, 전환기(78)를 B측, 스위치(79)를 오프, 스위치(80)를 오프, 전환기(81)는 임의로, 전환기(82)를 A측으로 설정한다.
이와 같은 설정 상태에 있어서, SIV(57)는 연료 전지(53)로부터 공급된 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하여 보기(65)에 공급한다. 전력 변환부(54)는 승압 초퍼로서 동작하여 전력 저장 장치(56)를 충전한다. 이 도 33에 나타낸 동작(전력 저장 장치(56)의 충전 동작)은 상기에서 설명한 추진 제어 장치와 마찬가지로, 전기차가 차량 기지나 역에서 정차하고 있는 상태, 또는 전화 구간에서 사행 운전을 행하고 있는 상태에 있어서 실행된다.
(전력 저장 장치의 전력을 이용한 모터 구동)
도 34는 전력 저장 장치(56)의 전력을 이용하여 교류 모터(63)를 구동하는 경우의 동작을 나타내는 도면이다. 도시한 바와 같이, 전력 저장 장치(56)의 전력을 이용하여 교류 모터(63)를 구동하는 경우, 스위치(71)를 오프, 스위치(72)를 오프, 전환기(73, 74)는 임의로, 스위치(75)를 온, 전환기(76)를 A측, 전환기(77)를 B측, 전환기(78)를 B측, 스위치(79)를 오프, 스위치(80)를 온, 전환기(81)는 임의로, 전환기(82)를 B측으로 설정한다.
이와 같은 설정 상태에 있어서, SIV(57)는 전력 저장 장치(56)로부터 공급된 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하여 보기(65)에 공급한다. 전력 변환부(54)는 인버터로서 동작하고, 전력 저장 장치(56)로부터 공급된 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하여 교류 모터(63)를 구동한다. 이 도 34에 나타낸 동작(교류 모터(63)의 구동 동작)은 상기에서 설명한 추진 제어 장치와 마찬가지로, 역행 시, 브레이크 제어 시 등에 있어서 실행된다.
(직류 가선의 전력을 이용한 모터 구동)
도 35는 직류 가선(51)의 전력을 이용하여 교류 모터(63)를 구동하는 경우의 동작을 나타내는 도면이다. 도시한 바와 같이, 직류 가선(51)의 전력을 이용하여 교류 모터(63)를 구동하는 경우, 스위치(71)를 온, 스위치(72)를 오프, 전환기(73)를 A측, 전환기(74)를 A측, 스위치(75)를 오프, 전환기(76)는 임의로, 전환기(77)를 B측, 전환기(78)를 B측, 스위치(79)를 오프, 스위치(80)를 온, 전환기(81)는 임의로, 전환기(82)를 A측으로 설정한다.
이와 같은 설정 상태에 있어서, SIV(57)는 직류 가선(51)으로부터 공급된 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하여 보기(65)에 공급한다. 전력 변환부(54)는 인버터로서 동작하고, 직류 가선(51)으로부터 공급된 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하여 교류 모터(63)를 구동한다. 이 도 35에 나타낸 동작(교류 모터(63)의 구동 동작)은 상기에서 설명한 추진 제어 장치와 마찬가지로, 역행 시, 브레이크 제어 시 등에 있어서 실행된다.
(연료 전지의 전력을 이용한 모터 구동)
도 36은 연료 전지(53)의 전력을 이용하여 교류 모터(63)를 구동하는 경우의 동작을 나타내는 도면이다. 도시한 바와 같이, 연료 전지(53)의 전력을 이용하여 교류 모터(63)를 구동하는 경우, 스위치(71)를 오프, 스위치(72)를 온, 전환기(73)를 B측, 전환기(74)를 A측, 스위치(75)를 오프, 전환기(76)는 임의로, 전환기(77)를 B측, 전환기(78)를 B측, 스위치(79)를 오프, 스위치(80)를 온, 전환기(81)는 임의로, 전환기(82)를 A측으로 설정한다.
이와 같은 설정 상태에 있어서, SIV(57)는 연료 전지(53)로부터 공급된 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하여 보기(65)에 공급한다. 전력 변환부(54)는 인버터로서 동작하고, 연료 전지(53)로부터 공급된 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하여 교류 모터(63)를 구동한다. 이 도 36에 나타낸 동작(교류 모터(63)의 구동 동작)은 상기에서 설명한 추진 제어 장치와 마찬가지로, 역행 시, 브레이크 제어 시 등에 있어서 실행된다.
(직류 가선에 의한 교류 가선으로의 전력 공여)
도 37은 직류 가선(51)의 전력을 교류 가선(58)에 공여하는 경우의 동작을 나타내는 도면이다. 도시한 바와 같이, 직류 가선(51)의 전력을 교류 가선(58)에 공여하는 경우, 스위치(71)를 온, 스위치(72)를 오프, 전환기(73)를 A측, 전환기(74)를 A측, 스위치(75)를 오프, 전환기(76)는 B측, 전환기(77)를 B측, 전환기(78)를 A측, 스위치(79)를 온, 스위치(80)를 오프, 전환기(81)를 A측, 전환기(82)를 A측으로 설정한다.
이와 같은 설정 상태에 있어서, SIV(57)는 직류 가선(51)으로부터 공급된 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하여 보기(65)에 공급한다. 전력 변환부(54)는 인버터로서 동작하고, 직류 가선(51)으로부터 공급된 직류 전압을 단상 교류 전압으로 변환하여 변압기(60)에 인가한다. 변압기(60)는 교류 가선(58)에 있어서 필요하게 되는 원하는 교류 전압으로 변환하고, 집전 장치(59)를 통하여 교류 가선(58)에 인가한다. 이 제어에 의해, 교류 전원에 접속되지 않는 교류 가선(58)에 대한 직류 가선(51)에 의한 전력 공여가 가능하게 된다. 또, 전압이 저하한 교류 가선(58)에 대한 직류 가선(51)에 의한 전력 공여가 가능하게 된다.
(교류 가선 및 전력 저장 장치 상호간의 전력 변환)
도 38은 교류 가선(58) 및 전력 저장 장치(56) 상호간에 전력 변환을 행하는 경우의 동작을 나타내는 도면이다. 도시한 바와 같이, 교류 가선(58) 및 전력 저장 장치(56) 상호간에 전력 변환을 행하는 경우, 스위치(71)를 오프, 스위치(72)를 오프, 전환기(73, 74)는 임의로, 스위치(75)를 온, 전환기(76)를 A측, 전환기(77)를 B측, 전환기(78)를 A측, 스위치(79)를 온, 스위치(80)를 오프, 전환기(81)를 A측, 전환기(82)를 B측으로 설정한다.
이와 같은 설정 상태에 있어서, SIV(57)는 전력 저장 장치(56)로부터 공급된 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하여 보기(65)에 공급한다. 전력 변환부(54)는 컨버터로서 동작하고, 전력 저장 장치(56)로부터 공급된 직류 전압을 단상 교류 전압으로 변환하여 변압기(60)에 인가한다. 변압기(60)는 인가된 교류 가선(58)에 있어서 필요하게 되는 원하는 교류 전압으로 변환하고, 집전 장치(59)를 통하여 교류 가선(58)에 인가한다. 또, 전력 변환부(54)는 컨버터로서 동작하고, 교류 가선(58)으로부터 공급되는 전력을 이용하여 전력 저장 장치(56)를 충전한다. 이 제어에 의해, 전력 저장 장치(56)에 의한, 교류 전원에 접속되지 않는 교류 가선(58)에 대한 전력 공여와, 전압이 저하한 교류 가선(58)에 대한 전압 공여가 가능하게 된다. 이 제어와는 반대로, 축전 전압이 저하한 전력 저장 장치(56)에 대한 교류 가선(58)에 의한 충전 제어가 가능하게 된다.
(전력 저장 장치 충전：제5 충전 동작)
도 39는 전력 저장 장치(56)를 충전하는 경우의 충전 동작(제5 충전 동작)을 나타내는 도면이다. 이 제5 충전 동작은 교류 발전기(61)의 발전 전량을 이용하여 전력 저장 장치(56)를 충전하는 경우에 실행되는 동작이다. 도시한 바와 같이, 전력 저장 장치(56)를 충전하는 경우, 스위치(71)를 오프, 스위치(72)를 오프, 전환기(73, 74)는 임의로, 스위치(75)를 온, 전환기(76)를 A측, 전환기(77)를 B측, 전환기(78)를 A측, 스위치(79)를 온, 스위치(80)를 오프, 전환기(81)를 B측, 전환기(82)를 B측으로 설정한다.
이와 같은 설정 상태에 있어서, 전력 변환부(54)는 컨버터로서 동작하고, 교류 발전기(61)로부터 공급되는 전력을 이용하여 전력 저장 장치(56)를 충전한다. 또, SIV(57)는 전력 변환부(54)에서 변환된 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하여 보기(65)에 공급한다. 이 도 39에 나타낸 동작(전력 저장 장치(56)의 충전 동작)은 직류 가선(51), 연료 전지(53) 또는 교류 가선(58)으로부터의 전력을 얻을 수 없는 경우나, 전력 저장 장치(56)의 축전 전압이 저하한 경우 등에 있어서 적합하다. 또, 이들 전력원 중 적어도 하나의 전력이 얻어지는 경우에도, 교류 발전기(61)의 전력을 이용하여 전력 저장 장치(56)를 충전해도 상관없다.
(전력 저장 장치로부터의 엔진 시동)
도 40은 전력 저장 장치(56)의 전력을 이용하여 엔진 시동을 행하는 경우의 동작을 나타내는 도면이다. 도시한 바와 같이, 전력 저장 장치(56)의 전력을 이용하여 엔진 시동을 행하는 경우, 스위치(71)를 오프, 스위치(72)를 오프, 전환기(73, 74)는 임의로, 스위치(75)를 온, 전환기(76)를 A측, 전환기(77)를 B측, 전환기(78)를 A측, 스위치(79)를 온, 스위치(80)를 오프, 전환기(81)를 B측, 전환기(82)를 B측으로 설정한다.
이와 같은 설정 상태에 있어서, SIV(57)는 전력 저장 장치(56)로부터 공급된 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하여 보기(65)에 공급한다. 전력 변환부(54)는 인버터로서 동작하고, 전력 저장 장치(56)로부터 공급된 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하여 교류 발전기(61)를 모터로서 구동하고, 교류 발전기(61)에 접속된 엔진(62)을 시동한다.
(전력 저장 장치로부터의 엔진 브레이크)
또, 도 40은 전력 저장 장치(56)의 전력을 이용하여 엔진 브레이크를 거는 경우의 접속 구성으로도 이루어진다. 전기차가 브레이크를 걸은 경우, 예를 들어 전력 저장 장치(56)가 만충전된 상태에서는 전력 회생을 행할 수 없다. 이 때문에, 전기차는 공기 브레이크를 이용하여 전기차를 정지시킬 필요가 있고, 브레이크 패드의 소모가 빨리 된다. 한편, 도 40에 나타내는 구성의 경우, 예를 들어 전기차가 역에 정차하고 있을 때, 또는 사행 시에 있어서, 전력 저장 장치(56)의 전력을 이용하여 교류 발전기(61)를 모터로서 구동하고, 엔진(62)을 엔진 브레이크로서 동작시키는 것에 의해, 전력 저장 장치(56)의 전력을 소비시키는 것이 가능하다. 이 제어에 의해, 전력 저장 장치(56)의 전압은 저하하므로, 전기차가 회생 브레이크를 이용한 때의 회생 전력을 전력 저장 장치(56)에 수입할 수 있고, 전력의 유효 활용을 도모하면서, 브레이크 패드의 소모를 억제하는 것이 가능하게 된다.
(연료 전지로부터의 엔진 시동)
도 41은 연료 전지(53)의 전력을 이용하여 엔진 시동을 행하는 경우의 동작을 나타내는 도면이다. 도시한 바와 같이, 연료 전지(53)의 전력을 이용하여 엔진 시동을 행하는 경우, 스위치(71)를 오프, 스위치(72)를 온, 전환기(73)를 B측, 전환기(74)를 A측, 스위치(75)를 오프, 전환기(76)를 B측, 전환기(77)를 B측, 전환기(78)를 A측, 스위치(79)를 온, 스위치(80)를 오프, 전환기(81)를 B측, 전환기(82)를 A측으로 설정한다.
이와 같은 설정 상태에 있어서, SIV(57)는 연료 전지(53)로부터 공급된 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하여 보기(65)에 공급한다. 전력 변환부(54)는 인버터로서 동작하고, 연료 전지(53)로부터 공급된 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하여 교류 발전기(61)를 모터로서 구동하고, 교류 발전기(61)에 접속된 엔진(62)을 시동한다.
(연료 전지로부터의 엔진 브레이크)
또, 도 41은 연료 전지(53)의 전력을 이용하여 엔진 브레이크를 거는 경우의 접속 구성으로도 이루어진다. 예를 들어, 전력 저장 장치(56)가 만충전된 상태이고, 또 보기(65)도 무부하 상태인 경우에는 연료 전지(53)의 발전 전력을 충분히 활용할 수 없다. 한편, 도 41에 나타내는 구성의 경우, 연료 전지(53)의 전력을 이용하여 교류 발전기(61)를 모터로서 구동하고, 엔진(62)을 엔진 브레이크로서 동작시키는 것에 의해, 연료 전지(53)의 전력을 소비시키는 것이 가능하다. 이 제어에 의해, 연료 전지(53)를 최저 전력으로 운전해야 되는 경우에도 전력을 소비할 수 있고, 연료 전지(53)를 안전하고, 안정적으로 운전하는 것이 가능하게 된다.
(직류 가선으로부터의 엔진 시동)
도 42는 직류 가선(51)의 전력을 이용하여 엔진 시동을 행하는 경우의 동작을 나타내는 도면이다. 도시한 바와 같이, 직류 가선(51)의 전력을 이용하여 엔진 시동을 행하는 경우, 스위치(71)를 온, 스위치(72)를 오프, 전환기(73)를 A측, 전환기(74)를 A측, 스위치(75)를 오프, 전환기(76)를 B측, 전환기(77)를 B측, 전환기(78)를 A측, 스위치(79)를 온, 스위치(80)를 오프, 전환기(81)를 B측, 전환기(82)를 A측으로 설정한다.
이와 같은 설정 상태에 있어서, SIV(57)는 직류 가선(51)으로부터 공급된 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하여 보기(65)에 공급한다. 전력 변환부(54)는 인버터로서 동작하고, 직류 가선(51)으로부터 공급된 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하여 교류 발전기(61)를 모터로서 구동하고, 교류 발전기(61)에 접속된 엔진(62)을 시동한다.
(직류 가선으로부터의 엔진 브레이크)
또, 도 42는 직류 가선(51)의 전력을 이용하여 엔진 브레이크를 거는 경우, 보다 상세하게는 직류 가선(51) 하의 다른 전기차의 회생 전력을 이용하여 엔진 브레이크를 거는 경우의 접속 구성으로도 이루어진다. 예를 들어 다른 전기차가 브레이크를 걸은 경우에, 전력 저장 장치(56)가 만충전된 상태에서는 다른 전기차의 회생 전력을 이용하여 전력 저장 장치(56)에 충전할 수 없다. 한편, 도 42에 나타내는 구성의 경우, 예를 들어 전기차가 역에 정차하고 있을 때, 또는 사행 시에 있어서, 다른 전기차의 회생 전력을 이용하여 교류 발전기(61)를 모터로서 구동하고, 엔진(62)을 엔진 브레이크로서 동작시키는 것에 의해, 다른 전기차의 회생 전력을 소비시키는 것이 가능하다. 이 제어에 의해, 직류 가선(51) 하의 다른 전기차가 안정적으로 전력 회생을 행할 수 있고, 다른 전기차의 브레이크 패드의 소모를 억제할 수도 있다.
(연료 전지에 의한 교류 가선으로의 전력 공여)
도 43은 연료 전지(53)의 전력을 교류 가선(58)에 공여하는 경우의 동작을 나타내는 도면이다. 도시한 바와 같이, 연료 전지(53)의 전력을 교류 가선(58)에 공여하는 경우, 스위치(71)를 오프, 스위치(72)를 온, 전환기(73)를 B측, 전환기(74)를 A측, 스위치(75)를 오프, 전환기(76)는 B측, 전환기(77)를 B측, 전환기(78)를 A측, 스위치(79)를 온, 스위치(80)를 오프, 전환기(81)를 A측, 전환기(82)를 A측으로 설정한다.
이와 같은 설정 상태에 있어서, SIV(57)는 연료 전지(53)로부터 공급된 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하여 보기(65)에 공급한다. 전력 변환부(54)는 인버터로서 동작하고, 연료 전지(53)로부터 공급된 직류 전압을 단상 교류 전압으로 변환하여 변압기(60)에 인가한다. 변압기(60)는 교류 가선(58)에 있어서 필요하게 되는 원하는 교류 전압으로 변환하고, 집전 장치(59)를 통하여 교류 가선(58)에 인가한다. 이 제어에 의해, 교류 전원에 접속되지 않는 교류 가선(58)에 대한 연료 전지(53)에 의한 전력 공여가 가능하게 된다. 또, 전압이 저하한 교류 가선(58)에 대한 연료 전지(53)에 의한 전력 공여가 가능하게 된다.
도 44는 도 30 ~ 도 43에 나타낸 동작을 표 형식으로 일람하게 한 도면이고, 전력 변환부(54)의 동작 상태, 스위치(71, 72, 75, 79, 80) 및 전환기(73, 74, 76, 77, 78, 81, 82)의 설정 상태, 상술한 각 도면과의 대응 관계 등을 나타내고 있다. 도시의 내용은 상술한 대로이고, 상세 설명은 생략한다. 또한, 비고란에 있어서, 「전지」라고 한 것은 「전력 저장 장치(56)」를 의미하고 있다.
이와 같이, 본 실시 형태의 추진 제어 장치는 전력 저장 장치로부터의 직류 전력이 제1 단자측으로부터 입력된 경우에는, 상기 전력 변환부를 인버터로서 동작시키고, 당해 직류 전력을 원하는 교류 전력으로 변환하여 제2 단자측으로부터 출력하고, 전력 저장 장치를 제외한 직류 전력 공급원으로부터의 직류 전력이 제1 단자측으로부터 입력된 경우에는, 전력 변환부를 인버터로서 동작시키고, 당해 직류 전력을 원하는 직류 전력 또는 교류 전력으로 변환하여 제2 단자측으로부터 출력하고, 전력 저장 장치를 제외한 직류 전력 공급원으로부터의 직류 전력이 제1 단자측으로부터 입력된 경우에는, 전력 변환부를 강압 초퍼로서 동작시키고, 당해 직류 전력을 원하는 직류 전력으로 변환하여 제2 단자측으로부터 출력하고, 전력 저장 장치를 제외한 직류 전력 공급원으로부터의 직류 전력이 제2 단자측으로부터 입력된 경우에는, 전력 변환부를 승압 초퍼로서 동작시키고, 당해 직류 전력을 원하는 직류 전력으로 변환하여 제1 단자측으로부터 출력하는 것으로 했으므로, 하나의 전력 변환부에서, 전력 저장 장치, 복수의 직류 전력 공급원(직류 가선, 연료 전지, 태양 전지 등) 및 복수의 교류 전력 공급원(교류 가선, 교류 발전기) 등의 전력 공급원을 자재 또한 효율적으로 제어할 수 있음과 아울러, 장치 사이즈를 삭감해서, 장치 비용을 억제할 수 있다.
또한, 도 29 ~ 도 43에서는 전력 변환부(54)가 강압 초퍼, 승압 초퍼, 인버터 및 컨버터의 각 동작을 행할 때에 하나의 리액터(55)와 겸용하는 구성에 대해서 개시했지만, 각 동작마다 개별의 리액터를 마련하도록 해도 좋다. 개별 리액터를 마련하는 것에 의해, 강압 초퍼, 승압 초퍼, 인버터 및 컨버터의 각 동작에 바람직한 것을 선택하는 동작이 가능하게 된다.
[산업상의 이용 가능성]
이상과 같이, 본 발명은 전력 저장 장치를 구비하는 전기차의 추진 제어 장치로서 유용하다.
1, 1a, 1c 제어부
2 가선
3 집전 장치
4, 4A, 4B, 5, 9, 13, 14, 16, 16A, 16B, 18, 19, 22, 33, 71, 72, 75, 79, 80 스위치
6 필터 리액터
7 필터 컨덴서
8, 8A, 8B 전력 변환부
10 배터리 리액터
11, 11A, 11B, 11b 전환부
12 배터리 필터 컨덴서
15, 15A, 15B, 101 전력 저장 장치
17, 17A, 17B, 17b 모터
20, 57 보조 전원 장치(SIV)
31 변압기
32, 55 리액터
41 발전기
42 디젤 엔진
51 직류 가선
52, 59 집전 장치
53 연료 전지
54 전력 변환부
56 전력 저장 장치
58 교류 가선
60 변압기
61 교류 발전기
62 엔진
63 교류 모터
64 차륜
65 보기
73, 74, 76, 77, 78, 81, 82 전환기
100 인터페이스(접속부)
R1, R2충전 저항
R3 방전 저항
CTU, CTV, CTW, CTB 전류 검출기

Claims (35)

  1. 전력 저장 장치를 가지는 전기차의 추진 제어 장치로서,
    쌍방향의 전력 플로우 제어가 가능하고, 상기 전력 저장 장치 및 상기 전력 저장 장치를 제외한 직류 전력 공급원과 접속 가능한 제1 단자와, 상기 전력 저장 장치 및 상기 전기차를 구동하는 모터와 접속 가능한 제2 단자를 포함하며, 상기 전력 저장 장치로부터의 직류 전력이 상기 제1 단자측으로부터 입력된 경우에는 당해 직류 전력을 원하는 교류 전력으로 변환하여 상기 제2 단자측으로부터 출력하고, 상기 직류 전력 공급원으로부터의 직류 전력이 상기 제1 단자측으로부터 입력된 경우에는 당해 직류 전력을 원하는 직류 전력 또는 교류 전력으로 변환하여 상기 제2 단자측으로부터 출력하고, 상기 직류 전력 공급원으로부터의 직류 전력이 상기 제2 단자측으로부터 입력된 경우에는 당해 직류 전력을 원하는 직류 전력으로 변환하여 상기 제1 단자측으로부터 출력하는 전력 변환부와,
    상기 전력 변환부의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는
    상기 제1 단자측으로부터 입력된 상기 전력 저장 장치로부터의 직류 전력을 원하는 교류 전력으로 변환하여 상기 제2 단자측으로부터 출력할 때에는 상기 전력 변환부를 인버터로서 동작시키고,
    상기 제1 단자측으로부터 입력된 상기 직류 전력 공급원으로부터의 직류 전력을 원하는 직류 전력으로 변환하여 상기 제2 단자측으로부터 출력할 때에는 상기 전력 변환부를 강압(降壓) 초퍼로서 동작시키고,
    상기 제1 단자측으로부터 입력된 상기 직류 전력 공급원으로부터의 직류 전력을 원하는 교류 전력으로 변환하여 상기 제2 단자측으로부터 출력할 때에는 상기 전력 변환부를 인버터로서 동작시키고,
    상기 제2 단자측으로부터 입력된 상기 직류 전력 공급원으로부터의 직류 전력을 원하는 직류 전력으로 변환하여 상기 제1 단자측으로부터 출력할 때에는 상기 전력 변환부를 승압(昇壓) 초퍼로서 동작시키는 것을 특징으로 하는 전기차의 추진 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력 변환부의 상기 제2 단자측에는 리액터가 마련되어 있고,
    상기 제어부는 상기 직류 전력 공급원의 전압이 상기 전력 저장 장치의 축전 전압보다 높은 경우에는 상기 직류 전력 공급원의 직류 전력을 상기 제1 단자측으로부터 상기 전력 변환부에 입력시키고,
    상기 전력 변환부는 상기 제2 단자측으로부터 상기 리액터를 통하여 출력하는 직류 전력을 이용하여 상기 전력 저장 장치를 충전하는 것을 특징으로 하는 전기차의 추진 제어 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력 변환부의 상기 제2 단자측에는 리액터가 마련되어 있고,
    상기 제어부는 상기 직류 전력 공급원의 전압이 상기 전력 저장 장치의 축전 전압보다 낮은 경우에는 상기 직류 전력 공급원의 직류 전력을 상기 리액터를 통하여 상기 제2 단자측으로부터 상기 전력 변환부에 입력시키고,
    상기 전력 변환부는 상기 제1 단자측으로부터 출력하는 직류 전력을 이용하여 상기 전력 저장 장치를 충전하는 것을 특징으로 하는 전기차의 추진 제어 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전력 저장 장치의 직류 전력을 상기 전기차의 동력으로서 이용하는 경우에는 당해 전력 저장 장치의 직류 전력을 상기 제1 단자측으로부터 상기 전력 변환부에 입력시키고,
    상기 전력 변환부는 상기 제2 단자측으로부터 출력하는 교류 전력을 이용하여 상기 전기차를 구동하는 것을 특징으로 하는 전기차의 추진 제어 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 상기 직류 전력 공급원의 직류 전력을 상기 전기차의 동력으로서 이용하는 경우에는 당해 직류 전력 공급원의 직류 전력을 상기 제1 단자측으로부터 상기 전력 변환부에 입력시키고,
    상기 전력 변환부는 상기 제2 단자측으로부터 출력하는 교류 전력을 이용하여 상기 전기차를 구동하는 것을 특징으로 하는 전기차의 추진 제어 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력 변환부는 교류 전력 공급원으로부터의 교류 전력이 상기 제2 단자측으로부터 입력된 경우에는 당해 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 상기 제1 단자측으로부터 출력하고,
    상기 제어부는 상기 제2 단자측으로부터 입력된 상기 교류 전력 공급원으로부터의 교류 전력을 원하는 직류 전력으로 변환하여 상기 제1 단자측으로부터 출력할 때에는 상기 전력 변환부를 컨버터로서 동작시키는 것을 특징으로 하는 전기차의 추진 제어 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어부는 상기 교류 전력 공급원의 교류 전력을 이용하여 상기 전력 저장 장치를 충전하는 경우에는 당해 교류 전력 공급원의 교류 전력을 상기 제2 단자측으로부터 상기 전력 변환부에 입력시키고,
    상기 전력 변환부는 상기 제1 단자측으로부터 출력하는 직류 전력을 이용하여 상기 전력 저장 장치를 충전하는 것을 특징으로 하는 전기차의 추진 제어 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 교류 전력 공급원으로서 교류 발전기를 적어도 포함할 때,
    상기 제어부는 상기 전력 저장 장치의 직류 전력을 이용하여 상기 교류 발전기의 동력원인 엔진을 시동하는 경우에는 당해 전력 저장 장치의 직류 전력을 상기 제1 단자측으로부터 상기 전력 변환부에 입력시키고, 상기 제2 단자측으로부터 출력하는 교류 전력을 이용하여 상기 교류 발전기를 구동하여 상기 엔진을 시동하는 것을 특징으로 하는 전기차의 추진 제어 장치.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 교류 전력 공급원으로서 교류 발전기를 적어도 포함할 때,
    상기 제어부는 상기 직류 전력 공급원의 직류 전력을 이용하여 상기 교류 발전기의 동력원인 엔진을 시동하는 경우에는 당해 직류 전력 공급원의 직류 전력을 상기 제1 단자측으로부터 상기 전력 변환부에 입력시키고, 상기 제2 단자측으로부터 출력하는 교류 전력을 이용하여 상기 교류 발전기를 구동하여 상기 엔진을 시동하는 것을 특징으로 하는 전기차의 추진 제어 장치.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 교류 전력 공급원으로서 교류 가선(架線)을 적어도 포함할 때,
    상기 제어부는 상기 직류 전력 공급원의 전력을 상기 교류 가선에 공여하는 경우에는 당해 직류 전력 공급원의 직류 전력을 상기 제1 단자측으로부터 상기 전력 변환부에 입력시키고, 상기 제2 단자측으로부터 출력하는 교류 전력을 상기 교류 가선에 공여하는 것을 특징으로 하는 전기차의 추진 제어 장치.
  11. 청구항 6에 있어서,
    상기 교류 전력 공급원으로서 교류 가선을 적어도 포함할 때,
    상기 제어부는 상기 전력 저장 장치의 전력을 상기 교류 가선에 공여하는 경우에는 당해 전력 저장 장치의 직류 전력을 상기 제1 단자측으로부터 상기 전력 변환부에 입력시키고, 상기 제2 단자측으로부터 출력하는 교류 전력을 상기 교류 가선에 공여하는 것을 특징으로 하는 전기차의 추진 제어 장치.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 교류 전력 공급원에는 교류 가선 또는 교류 발전기 중 적어도 하나가 포함되는 것을 특징으로 하는 전기차의 추진 제어 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 직류 전력 공급원에는 직류 가선, 연료 전지 또는 태양 전지 중 적어도 하나가 포함되는 것을 특징으로 하는 전기차의 추진 제어 장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력 저장 장치 또는 상기 직류 전력 공급원이 출력하는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 보기(補機)에 공급하는 보조 전원 장치를 구비하고, 상기 제어부의 제어에 의해 상기 보조 전원 장치로의 전력 공급이 상기 직류 전력 공급원측으로 전환되어 있는 상태에 있어서, 상기 보조 전원 장치로의 전력 공급을 상기 직류 전력 공급원으로부터 상기 전력 저장 장치로 전환할 때,
    상기 제어부는
    상기 전력 변환부를 승압 초퍼로서 동작시키고, 상기 제2 단자로부터 입력되는 상기 전력 저장 장치의 전압을 승압하고, 상기 제1 단자로부터 출력되는 전압이 상기 직류 전력 공급원의 출력 전압에 동등해지도록 상기 전력 변환부의 승압비를 제어하고,
    상기 직류 전력 공급원과 상기 전력 변환부의 접속을 분리하고, 상기 전력 변환부에 있어서의 상기 제1 단자의 전압과 상기 제2 단자의 전압이 동등해지도록 상기 전력 변환부의 승압비를 낮추고,
    상기 제1 단자의 전압과 상기 제2 단자의 전압이 동등해진 시점에서 상기 제1 단자와 상기 제2 단자를 상기 전력 변환부의 외부에서 도통시켜서 상기 보조 전원 장치와 상기 전력 저장 장치를 도통시킴과 아울러, 상기 전력 변환부에 있어서의 상측 암 소자를 온 제어하여 상기 제1 단자와 상기 제2 단자를 상기 전력 변환부의 내부에 있어서도 도통시키고,
    상기 보조 전원 장치와 상기 전력 저장 장치의 도통을 유지하면서, 상기 전력 변환부의 외부에 있어서의 상기 제1 단자와 상기 제2 단자와의 사이의 도통을 해제하는 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 전기차의 추진 제어 장치.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력 저장 장치 또는 상기 직류 전력 공급원이 출력하는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 보기에 공급하는 보조 전원 장치를 구비하고, 상기 제어부의 제어에 의해 상기 보조 전원 장치로의 전력 공급이 상기 전력 저장 장치측으로 전환되어 있는 상태에 있어서, 상기 보조 전원 장치로의 전력 공급을 상기 전력 저장 장치로부터 상기 직류 전력 공급원으로 전환할 때,
    상기 제어부는
    상기 제1 단자와 상기 제2 단자를 상기 전력 변환부의 외부에서 도통시키고, 상기 전력 변환부에 있어서의 상측 암 소자를 온 제어하여 상기 제1 단자와 상기 제2 단자를 상기 전력 변환부의 내부에 있어서 도통시킨 후에, 상기 전력 변환부의 외부에 있어서의 상기 제1 단자와 상기 제2 단자와의 사이의 도통을 해제하고,
    상기 전력 변환부를 승압 초퍼로서 동작시키고, 상기 제2 단자로부터 입력되는 상기 전력 저장 장치의 전압을 승압하고, 상기 제1 단자로부터 출력되는 전압이 상기 직류 전력 공급원의 출력 전압에 동등해지도록 상기 전력 변환부의 승압비를 제어하고,
    상기 제1 단자로부터 출력되는 전압이 상기 직류 전력 공급원의 출력 전압에 동등해진 시점에서 상기 직류 전력 공급원과 상기 제1 단자를 접속함과 아울러, 상기 제2 단자와 상기 전력 저장 장치의 접속을 분리하는 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 전기차의 추진 제어 장치.
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