WO2007132515A1

WO2007132515A1 - 電気車の制御装置

Info

Publication number: WO2007132515A1
Application number: PCT/JP2006/309650
Authority: WO
Inventors: Hidetoshi Kitanaka; Masaki Kono
Original assignee: Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Priority date: 2006-05-15
Filing date: 2006-05-15
Publication date: 2007-11-22
Also published as: CN101321645B; KR20080089571A; KR100973889B1; US20100147184A1; US7808195B2; JPWO2007132515A1; RU2383684C1; CA2642262C; EP2018995A4; CA2642262A1; CN101321645A; HK1125077A1; JP4940234B2; EP2018995A1; RU2008131597A

Abstract

【課題】直流給電回路のブレーキチョッパまたは電気２重層キャパシタを設けることなく、直流給電回路の回生エネルギーを消費することのできる電気車の制御装置を提案する。【手段】この発明による電気車の制御装置は、電気車を駆動する交流電動機と、この交流電動機を制御する可変電圧可変周波数形インバータを備え、さらに、直流給電回路に接続された補助電源装置と、この補助電源装置に接続された負荷を制御する負荷制御手段を備え、負荷制御手段は、前記可変電圧可変周波数形インバータからその動作状態を表わすインバータ状態信号を受け、このインバータ状態信号に応じて負荷を制御する。また、直流給電回路の直流給電状態を表わす直流給電情報を検出する検出手段を備え、負荷制御手段は、直流給電情報に応じて前記負荷を制御する。

Description

明細書

電気車の制御装置

技術分野

[0001] この発明は、交流電動機を駆動源とし、この交流電動機を可変電圧可変周波数形インバータにより制御する電気車の制御装置に関する。

背景技術

[0002] 電気車は、通常制動中には、回生制動による電気的制動を行ない、車両の慣性ェネルギーを電気エネルギーに変換して、回生エネルギーを架線すなわち直流給電線路に戻している。この回生制動では、直流給電線路側に回生能力があるか、または直流給電線路側に回生負荷となるカ行運転中の他の電気車が存在することが不可欠である。

[0003] ここで、カ行運転状態にある電気車で消費するパワーよりも、回生制動状態にある電気車の回生パワーが大きい場合には、架線電圧やインバータの前段に設けたフィルタキャパシタの電圧が増加し、過電圧となって保護機能が作動する場合がある。この問題を改善する手段として、回生制動状態にある電気車からの回生パワーを絞り込み、回生制動による制動力を低下させ、低下した制動力を機械的制動で補足するのが通例である。しかし、この場合、機械的制動によりブレーキシュ一が磨耗するため、ある一定期間でブレーキシュ一のメンテナンスを行なう必要が生じる。

[0004] このブレーキシュの磨耗を回避するため、インバータの直流側にスイッチング素子と抵抗力ゝらなるブレーキチヨツバを設けることが知られている。この場合、電気的制動による回生パワーが大きぐインバータの直流出力電圧が上昇したときに、ブレーキチヨツバを動作させ、回生パワーを消費させている。しかし、この場合、制御装置にブレーキチヨツバを追加するため、制御装置が大型化、製作コストが高くなる問題がめつに。

[0005] 特開 2003— 199204号公報（特許文献 1)の図 1には、ブレーキチヨツバに代わり、回生エネルギーを蓄積できる電気 2重層キャパシタを用いることが開示されている。この特許文献 1には、集電シユーを介して直流給電線路に接続される直流給電回路に平滑キャパシタを設け、この平滑キャパシタにより平滑ィ匕された直流電圧を可変電圧可変周波数インバータに供給する電気車の制御装置において、スイッチング素子を有する DCZDCコンバータを介して前記平滑キャパシタに並列に電気 2重層キャパシタを接続し、回生制動状態ではインバータからの回生エネルギーを電気 2重層キヤパシタに蓄積し、カ行運転状態または惰行運転状態には、この電気 2重層キャパシタに蓄積されたエネルギーを、給電線路またはインバータに給電して！/、る。

[0006] また、特開 2004— 104976号公報（特許文献 2)の図 10にも、ブレーキチヨッパ回路に代えて、回生エネルギーを蓄積する目的で、電気 2重層キャパシタを用いることが開示されている。

[0007] 特許文献 1 :特開 2003— 199204号公報 (請求項 1、図 1)

特許文献 2：特開 2004— 104976号公報（段落 0072、図 10)

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] 以上のように、従来の電気車の制御装置では、ブレーキシュ一の磨耗を回避し、回生エネルギーを有効利用するために、ブレーキチヨッパを取り付けること、また回生ェネルギーを蓄積できる電気 2重層キャパシタを用いることが知られている力ブレーキチヨッパまたは電気 2重層キャパシタを追加する必要があり、制御装置が大型化し、製作コストが高くなるという不都合があった。

[0009] この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、ブレーキチヨッパまたは電気 2重層キャパシタを追加することなぐ補助電源装置の負荷を利用して余剰な回生エネルギーを消費することができる改良された電気車の制御装置を提案することを目的としている。

課題を解決するための手段

[0010] この発明の第 1の観点による電気車の制御装置は、電気車を駆動する交流電動機と、この交流電動機を制御する可変電圧可変周波数形インバータを備え、前記可変電圧可変周波数形インバータは、電気車の直流給電回路に接続された直流側端子と、前記交流電動機に接続された交流側端子を有し、電気車のカ行運転状態では、前記直流給電回路から前記直流側端子に供給される直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を前記交流側端子から前記交流電動機に供給し、また電気車の回生制動状態では、前記交流電動機から前記交流側端子に供給される交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を前記直流側端子から前記直流給電回路に供給するように構成された電気車の制御装置であって、さらに、前記直流給電回路に接続された補助電源装置と、前記補助電源装置に接続された負荷を制御する負荷制御手段を備え、前記負荷制御手段は、前記可変電圧可変周波数形インバータからその動作状態を表わすインバータ状態信号を受け、このインバータ状態信号に応じて前記負荷を制御することを特徴とする。

[0011] また、この発明の第 2観点による電気車の制御装置は、電気車を駆動する交流電動機と、この交流電動機を制御する可変電圧可変周波数形インバータを備え、前記可変電圧可変周波数形インバータは、電気車の直流給電回路に接続された直流側端子と、前記交流電動機に接続された交流側端子を有し、電気車のカ行運転状態では、前記直流給電回路から前記直流側端子に供給される直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を前記交流側端子から前記交流電動機に供給し、また電気車の回生制動状態では、前記交流電動機から前記交流側端子に供給される交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を前記直流側端子から前記直流給電回路に供給するように構成された電気車の制御装置であって、さらに、前記直流給電回路に接続された補助電源装置と、前記補助電源装置に接続された負荷を制御する負荷制御手段と、前記直流給電回路の直流給電状態を表わす直流給電情報を検出する検出手段を備え、前記負荷制御手段は、前記直流給電情報に応じて前記負荷を制御することを特徴とする。

発明の効果

[0012] この発明の第 1の観点による電気車の制御装置では、負荷制御手段は、可変電圧可変周波数形インバータからその動作状態を表わすインバータ状態信号を受け、このインバータ状態信号に応じて補助電源装置に接続された負荷を制御するので、直流給電回路にブレーキチヨツバおよび電気 2重層キャパシタを設けることなぐ直流給電回路の回生エネルギーを補助電源装置の負荷で消費させることができる。

[0013] この発明の第 2の観点による電気車の制御装置では、負荷制御手段は、直流給電回路の直流給電情報を受け、この直流給電情報に応じて補助電源装置に接続された負荷を制御するので、直流給電回路にブレーキチヨッパおよび電気 2重層キャパシタを設けることなぐ直流給電回路の回生エネルギーを補助電源装置の負荷で消費させることがでさる。

発明を実施するための最良の形態

[0014] 以下この発明による電気車の制御装置のいくつかの実施の形態について、図面を参照して説明する。

[0015] 実施の形態 1.

図 1は、この発明による電気車の制御装置の実施の形態 1を示すブロック図である。この実施の形態 1の電気車の制御装置 10は、電気車 1に搭載された制御装置である。電気車 1は、車輪 2と、集電シユー 3を備えている。車輪 2は、線路 4の上を走行し、集電シユー 3は、架線、すなわち直流給電線路 5に接触し、この直流給電線路 5から直流電力の供給を受ける。直流給電線路 5は、電気車 1を含む複数の電気車に直流電力を給電する。この直流給電線路 5の規定電圧 VDOは、例えば 1500 (V)または 7 50 (V)とされる。

[0016] 制御装置 10は、交流電動機 11と、インバータ 12と、直流給電回路 15と、交流給電回路 18と、補助電源装置 22と、負荷 25と、負荷制御手段 30を備えている。

[0017] 交流電動機 11は、電気車 1の駆動源であり、車輪 2を駆動する。この交流電動機 1 1は、例えば三相の交流誘導電動機である。インバータ 12は、可変電圧可変周波数形インバータ (WVF形インバータ)であり、例えばサイリスタを用いて構成される。ィンバータ 12は、一対の直流側端子 13と、三相の交流側端子 14を有する。直流側端子 13は、直流給電回路 15に接続される。この直流給電回路 15の直流電圧を VDとする。交流側端子 14は交流給電回路 18を通じて交流電動機 11に接続される。交流給電回路 18は、三相の交流給電回路である。交流給電回路 18の三相交流電圧を V ACとする。

[0018] 直流給電回路 15は、リアタトル 16と平滑キャパシタ 17を含み、インバータ 12の直流側端子 13と、集電シユー 3および車輪 2とを接続する。リアタトル 16の一端は集電シユー 3に接続され、その他端は、インバータ 12の直流側端子 13の正側端子に接続される。直流側端子 13の負側端子は、直接車輪 2に接続され、車輪 2と線路 4を通じてアースされる。平滑キャパシタ 17の一端は、リアタトル 16と直流側端子 13の正側端子との間に接続され、その他端は直流側端子 13の負側端子に接続される。この平滑キャパシタ 17は、一対の直流側端子 13の間に、並列に接続される。

[0019] インバータ 12には、電気車 1の運転台からカ行運転指令 FDと、回生制動指令 FB が与えられる。カ行運転指令 FDと回生制動指令 FBは、電気車の走行状態において、インバータ 12に与えられる。カ行運転指令 FDは、電気車 1をカ行運転する状態で与えられる。このカ行運転指令 FDが与えられると、インバータ 12は、直流給電回路 15からの直流電力を、三相交流電力に変換する変換動作を行ない、この変換動作に基づき、変換出力電圧を発生する。インバータ 12から出力される三相交流電圧 VACの交流電圧値および周波数は、カ行運転指令 FDの指令内容に応じて、制御される。インバータ 12から出力される三相交流電力は、交流給電回路 18を通じて交流電動機 11に供給され、交流電動機 11を駆動する。

[0020] 回生制動指令 FBは、電気車 1の走行中に、電気車 1を回生制動する状態で与えられる。この回生制動指令 FBが与えられると、インバータ 12は、交流給電回路 18から、交流電動機 11が発生する三相交流電力の供給を受けて、この三相交流電力を直流電力に変換する変換動作を行ない、この変換動作に基づき、変換出力電圧を発生する。インバータ 12から出力される直流電力は、インバータ 12から直流給電回路 1 5に供給される。

[0021] インバータ 12は、カ行運転指令 FDおよび回生制動指令 FBを受けないときに、ィンバータ停止状態 SCとなる。電気車 1が走行状態にあっても、惰行走行状態になれば、インバータ 12はインバータ停止状態 SCとなる。また、電気車 1が一時停止しても、インバータ 12はインバータ停止状態 SCとなる。このインバータ停止状態 SCでは、インバータ 12は直流電力と交流電力との間の変換動作を停止するので、変換出力電圧は発生しない。このインバータ停止状態 SCでは、インバータ 12の直流側端子 1 3に直流給電回路 15から直流電力が供給されるが、その直流電力を三相交流電力に変換することはない。また、インバータ停止状態 SCでは、交流電動機 11が三相交流電力を発生しても、この三相交流電力が直流電力に変換されることはな、。 [0022] 補助電源装置 22は、例えば定電圧定周波数形インバータであり、一対の直流側端子 23と、単相の一対の交流側端子 24を有する。この補助電源装置 22の直流側端子 23は、直流給電回路 15に接続され、その交流側端子 24は、負荷 25に接続される。

[0023] 負荷 25は、電気車 1の交流の電気機器であり、少なくとも電気車 1の車室内ヒータ一 26と車室内クーラー 27を含む。車室内ヒーター 26は、例えば電気車 1の車室内の座席の下に配置され、車室内クーラー 27は、電気車 1の車室内の天井に配置される。これらの車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27は、補助電源装置 22の交流側端子 24から単相交流電圧の供給を受け、負荷制御手段 30の制御によりオン、ォフされる。なお、負荷 25には、図示しないが、電気車 1の車室内照明ランプも含まれる。この照明ランプは、負荷制御手段 30によらずに、補助電源装置 22から常時単相交流電圧の給電を受けるように接続される。しかし、この照明ランプも、車室内ヒータ一 26、車室内クーラー 27とともに、負荷制御手段 30によりオン、オフすることもできる

[0024] 負荷制御手段 30は、例えばマイクロコンピュータにより構成され、 CPUとメモリを有する。この実施の形態 1の負荷制御手段 30は、インバータ 12から、インバータ状態信号 ICS - FDZFBを受けて、このインバータ状態信号 ICS - FD/FBに基づ!/、て、車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27をオン、オフ制御する。インバータ状態信号 ICS— FDZFBは、実施の形態 1では、インバータ 12にカ行運転指令 FDが与えられた状態、およびインバータ 12に回生制動指令 FBが与えられた状態を表わし、インバータ 12にカ行運転指令 FDが与えられた状態、およびインバータ 12に回生制動指令 FBが与えられた状態で、高レベル信号となる。

[0025] 図 2は、実施の形態 1における負荷制御手段 30の詳細を示すブロック図である。負荷制御手段 30は、電圧発生テーブル 31を有する。負荷制御手段 30は、インバータ状態信号 ICS— FDZFBを受け、電圧発生テーブル 31を利用して、負荷起動信号 LDS1、 LDS2を発生する。負荷起動信号 LDS1は、車室内ヒーター 26に対する起動信号であり、負荷起動信号 LDS2は、車室内クーラー 27に対する起動信号である。電圧発生テーブル 31は、インバータ状態信号 ICS— FDZFBに基づき、このインバータ状態信号 ICS— FDZFBが高レベル信号となったとき、言い換えれば、インバータ 12が変換出力電圧を発生しているときに、負荷起動信号 LDS1、 LDS2をオン信号とし、車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27を同時にオン状態とする。インバータ 12が、インバータ停止状態 SCとなれば、インバータ 12は変換出力電圧を発生せず、また、インバータ状態信号 ICS— FDZFBは低レベル信号となるので、負荷起動信号 LDS1、 LDS2はオフ信号となり、車室内ヒーター 26および車室内ヒーター 27は、ともにオフ状態とされる。

[0026] 次に動作について説明する。インバータ 12にカ行運転指令 FDが与えられと、インバータ 12は、直流給電回路 15からの直流電力を三相交流電力に変換して、交流電動機 11に供給するので、直流電圧 VDは低下する。また、インバータ 12に回生制動指令 FBが与えられると、直流給電線路 5側の回生負荷が少なければ、直流電圧 VD は上昇する。実施の形態 1では、インバータ 12にカ行運転指令 FDが与えられた状態、およびインバータ 12に回生制動指令 FBが与えられた状態において、インバータ状態信号 ICS— FDZFBが高レベル信号となり、このインバータ状態信号 ICS— FD ZFBに基づいて、負荷制御手段 30の負荷起動信号 LDS1、 LDS2がともにオン信号となって、車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27がオン状態となり、補助電源装置 22からこれらの車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27に同時に給電される。

[0027] 車室内ヒーター 26と車室内クーラー 27が同時に動作する状態においても、それらの調整設定温度を適切に設定することにより、車室内の温度を快適に調整することができる。例えば車室内ヒーター 26と車室内クーラー 27の調整温度を、ともに快適温度、例えば 20 (°C)に設定することにより、例えば夏季においては、車室内を車室外よりも冷房された状態とし、また冬季においては車室内を車室外よりも暖房された状態とし、快適な温度とすることができる。

[0028] インバータ 12にカ行運転指令 FDが与えられた状態では、インバータ 12と補助電源装置 22の負荷 25が、同じ直流給電線路 5に接続された他の電気車の回生負荷となり、この他の電気車の回生エネルギーを消費することができる。また、インバータ 12 に回生制動指令 FBが与えられた状態では、補助電源装置 22の負荷 25がインバータ 12の回生エネルギーを消費する。また、インバータ 12がインバータ停止状態 SCとなれば、インバータ状態信号 ICS— FDZFBが低レベル信号となり、負荷制御手段 3 0の負荷起動信号 LDS1、 LDS2がともにオフ信号となるので、補助電源装置 22の負荷 25の車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27はともにオフ状態とされる。

[0029] このように、実施の形態 1の電気車の制御装置 10においては、インバータ 12に力行運転指令 FDが与えられた状態では、負荷制御手段 30が、補助電源装置 22の負荷 25である車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27をともにオン状態とするので、インバータ 12と補助電源装置 22の負荷 25が他の電気車の回生負荷となり、他の電気車の回生エネルギーを消費することができる。また、インバータ 12に回生制動指令 FBが与えられた状態でも、負荷制御手段 30が、補助電源装置 22の負荷 25である車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27をともにオン状態とするので、補助電源装 22の負荷 25をインバータ 12の回生負荷とすることができ、直流給電線路 5側の回生負荷が足りなくても、補助電源装置 22の負荷 25をインバータ 12の回生負荷とすることができ、直流給電回路 15の電圧上昇を抑制できる。したがって、制御装置 1 0にブレーキチヨッパまたは電気 2重層キャパシタを追加することなぐ回生エネルギ一を消費でき、回生制動時に機械的制動を与えるブレーキシュ一の磨耗をなくすことができ、制御装置 10を小型化できる効果がある。

[0030] また、実施の形態 1では、負荷制御手段 30により、電気車 1の車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27を同時にオン、オフするが、車室内ヒーター 26と車室内クーラ一 27が同時に動作する状態でも、それらの調整設定温度を適切に設定することにより、電気車 1の車室内の温度を快適な温度に調整することができる。

[0031] 実施の形態 2.

図 3は、この発明による電気車の制御装置の実施の形態 2を示すブロック図であり、図 4は、この実施の形態 2で使用される負荷制御手段 30Aの詳細を示すブロック図である。

[0032] 実施の形態 1では、インバータ状態信号 ICS— FDZFBに基づき、負荷制御手段 3 0により、補助電源装置 22の負荷 25である車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27を同時にオン、オフ制御するようにした力この実施の形態 2では、直流給電回路 15の直流給電情報 DIFを検出する検出手段 20を直流給電回路 15に追加し、インバータ状態信号 ICS— FDZFBと直流給電情報 DIFとに基づき、負荷制御手段 30 Aにより、補助電源装置 22の負荷 25である車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27を同時にオン、オフ制御する。その他は、実施の形態 1と同じに構成される。

[0033] この実施の形態 2によれば、インバータ状態信号 ICS— FDZFBと、直流給電回路 15の直流給電情報 DIFとに基づき、補助電源装置 22の負荷 25である車室内ヒータ一 26および車室内クーラー 27を同時にオン、オフ制御するので、直流給電線路 5側の負荷状態に応じて、より的確に、補助電源装置 22の負荷 25である車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27を制御することができる。

[0034] 実施の形態 2の電気車の制御装置は、符号 10Aで示される。この電気車の制御装置 10Aでは、実施の形態 1の制御装置 10に検出手段 20が追加されている。この検出手段 20は、具体的には、電圧センサであり、平滑キャパシタ 17に印加される直流電圧 VDを検出し、この直流電圧 VDを表わす直流給電情報 DIFを負荷制御手段 30 Aに供給する。

[0035] 実施の形態 2における負荷制御手段 30Aは、図 4に示すように、電圧発生テープル 31にカ卩えて、電圧発生テーブル 32と、論理積回路 (AND回路） 33を有する。電圧発生テーブル 31の出力と、電圧発生テーブル 32の出力が、ともに論理積回路 33 に入力され、この論理積回路 33が負荷起動信号 LDS1、 LDS2を発生する。電圧発生テーブル 32には、検出手段 20からの直流給電情報 DIFが供給される。この電圧発生テーブル 32は、直流給電回路 15における直流電圧 VDが、直流給電線路 5の規定電圧 VDOよりも大きな所定電圧値 VD1を超えたときに、オン信号を出力する。例えば、直流給電線路 5の規定電圧 VDOが 1500 (V)である場合には、所定電圧値 VD1は 1850〜1900 (V)に設定され、規定電圧 VDOが 750 (V)である場合には、所定電圧値 VD1は、 850-900 (V)に設定される。

[0036] 負荷制御手段 30Aの電圧発生テーブル 32は、直流給電回路 15における直流電圧 VDが、所定電圧値 VD1を超えたときに、オン信号を出力する。具体的には、インバータ 12にカ行運転指令 FDが与えられた状態では、インバータ 12は直流電力を三相交流電力に変換し、交流電動機 11に給電するので、直流電圧 VDは低下する力直流給電線路 5に接続された他の複数の電気車からの回生エネルギーが大きい場合には、直流電圧 VDは、所定電圧値 VD1を超える。また、インバータ 12に回生制動指令 FBが与えられた状態では、インバータ 12は交流電動機 11が発生した三相交流電力を直流電力に変換して、直流給電回路 15に供給するので、直流給電線路 5側の回生負荷が小さければ、直流電圧 VDは上昇し、所定電圧値 VD1を超える

[0037] 電圧発生テーブル 31は、実施の形態 1と同様に、インバータ 12にカ行運転指令 F Dが与えられた状態、およびインバータ 12に回生制動指令 FBが与えられた状態において、インバータ状態信号 ICS— FDZFBに基づき、このインバータ状態信号 ICS — FDZFBが高レベル信号となったとき、言い換えれば、インバータ 12が変換出力電圧を発生しているときに、オン信号を出力する。論理積回路 33は、電圧発生テーブル 31、 32がともにオン信号を出力したときに、負荷起動信号 LDS1、 LDS2をオン信号とし、負荷 25の車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27をともにオン状態とする。

[0038] この実施の形態 2では、インバータ 12にカ行運転指令 FDが与えられた状態において、直流電圧 VDが所定電圧値 VD1を超えたとき、およびインバータ 12に回生制動指令 FBが与えられた状態において直流電圧 VDが所定電圧値 VD1を超えたとき、補助電源装置 22の出力電圧に基づいて、負荷 25の車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27を同時に起動し、直流給電回路 15の直流電力を、効果的に消費することがでさる。

[0039] インバータ 12にカ行運転指令 FDが与えられた状態、およびインバータ 12に回生制動指令 FBが与えられた状態においても、直流給電回路 15における直流電圧 VD が所定電圧値 VD1以下に低下したときには、電圧発生テーブル 32からオン信号が出力されなくなるので、負荷起動信号 LDS1、 LDS2はともにオフ信号となり、負荷 2 5の車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27への給電が停止される。インバータ 1 2が、インバータ停止状態 SCとなれば、電圧発生テーブル 31からオン信号が出力されなくなるので、同様に、負荷 25の車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27への給電は停止される。

[0040] 実施の形態 2では、実施の形態 1と同様に、制御装置 10Aに、ブレーキチヨッパまたは電気 2重層キャパシタを追加することなぐ回生エネルギーを効果的に消費でき、回生制動時に機械的制動を与えるブレーキシュ一の磨耗をなくすことができ、制御装置 10Aを小型化できる効果が得られるともに、直流給電回路 15の直流給電情報 DIFにも基づいて、補助電源装置 22の負荷 25の車室内クーラーおよび車室内ヒーターを起動するので、直流給電線路 5側の負荷が少ない時のみに、補助電源装置 2 2の負荷 25を起動することができ、効果的にエネルギーを消費できる効果が得られる

[0041] なお、実施の形態 2では、検出手段 20を電圧センサとし、平滑コンデンサ 17の電圧から直流電圧 VDを検出した力リアタトル 16の入力側において、直流給電線路 5 の直流電圧を検出することもでき、この場合にも同じ効果を得ることができる。また、リァクトル 16と直列に電流センサを設け、検出手段 20の電圧センサ出力と、電流センサ出力に基づき直流給電回路 15の直流電力を演算し、この直流電力を直流給電情報 DIFとすれば、より正確な直流給電情報 DIFを得ることができる。

[0042] 実施の形態 3.

図 5は、この発明による電気車の制御装置の実施の形態 3を示すブロック図であり、図 6は、この実施の形態 3で使用される負荷制御手段 30Bの詳細を示すブロック図である。この実施の形態 3の電気車の制御装置は符号 10Bで示される。この電気車の制御装置 10Bは、実施の形態 2における負荷制御手段 30Aを負荷制御手段 30B〖こ置換えたものであり、その他は実施の形態 2と同じに構成される。

[0043] 実施の形態 3で使用される負荷制御手段 30Bは、実施の形態 2で使用された負荷制御手段 30Aと同様に、電圧発生テーブル 31、 32と、論理積回路 33を有するが、電圧発生テーブル 31には、インバータ状態信号 ICS— FDが入力される。このインバータ状態信号 ICS— FDは、インバータ 12に与えられるカ行指令信号 FDを表わす信号であり、インバータ状態信号 ICS— FDは、インバータ 12にカ行指令信号 FDが与えられた状態で高レベル信号となり、インバータ 14に回生制動指令 FBが与えられた状態、およびインバータ 12がインバータ停止状態 SCとなった状態では、ともに低レベル信号となる。

[0044] 負荷制御手段 30Bの電圧発生テーブル 31は、インバータ 12にカ行指令指令 FD が与えられた状態で、インバータ状態信号 ICS— FDが高レベル信号となったとき、言い換えれば、インバータ 12が交流の変換出力電圧を発生しているときに、オン信号を出力する。インバータ 12に回生制動指令 FBが与えられた状態、およびインバータ 12がインバータ停止状態 SCとなった状態では、インバータ状態信号 ICS— FDが低レベル信号となるので、電圧発生テーブル 31はオフ信号を出力する。負荷制御手段 30Bの電圧発生テーブル 32は、実施の形態 2と同様に、直流給電回路 15における直流電圧 VDが所定電圧値 VD1を超えたときに、オン信号を出力する。インバータ 12にカ行運転指令 FDが与えられた状態では、インバータ 12は直流給電回路 15からの直流電力を三相交流電力に変換し、交流電動機 11に給電するので、直流電圧 VDは低下するが、直流給電線路 5に接続された他の複数の電気車からの回生電力が大きい場合には、直流電圧 VDは、所定電圧値 VD1を超える。

[0045] 実施の形態 3の論理積回路 33は、電圧発生テーブル 31、 32がともにオン信号を発生した状態で、負荷起動信号 LDS1、 LDS2をオン信号として、補助電源装置 22 の負荷 25の車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27を同時に起動する。この実施の形態 3では、インバータ 12にカ行運転指令 FDが与えられた状態において、直流電圧 VDが所定電圧値 VD1を超えたときに、負荷起動信号 LDS1、 LDS2がオン信号となって負荷 25の車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27が同時に起動され、直流給電回路 15の直流エネルギーを効果的に消費する。

[0046] したがって、実施の形態 3でも、実施の形態 1と同様に、制御装置 10Bに、ブレーキチヨッパまたは電気 2重層キャパシタを追加することなぐ回生エネルギーを効果的に消費でき、回生制動時に機械的制動を与えるブレーキシュ一の磨耗をなくすことができ、制御装置 10Bを小型化できる効果が得られるともに、直流給電回路 15の直流給電情報 DIFに応じて車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27を同時に起動するので、直流給電線路 5側の負荷が少ない時のみに、補助電源装置 22の負荷 25の車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27を起動することができる。

[0047] 実施の形態 4.

図 7は、この発明による電気車の制御装置の実施の形態 4を示すブロック図であり、図 8は、この実施の形態 4における負荷制御手段 30Cの詳細を示すブロック図である。この実施の形態 3の電気車の制御装置は符号 IOCで示される。この電気車の制御装置 10Cは、実施の形態 2における負荷制御手段 30Aを負荷制御手段 30Cに置換えたものであり、その他は実施の形態 2と同じに構成される。

[0048] 実施の形態 4で使用される負荷制御手段 30Cは、実施の形態 2で使用された負荷制御手段 30Aと同様に、電圧発生テーブル 31、 32と、論理積回路 33を有するが、電圧発生テーブル 31には、インバータ状態信号 ICS— FBが入力される。このインバータ状態信号 ICS— FBは、インバータ 12に与えられる回生制動指令 FBを表わす信号であり、インバータ状態信号 ICS— FBは、インバータ 14に回生制動指令 FBが与えられた状態で高レベル信号となり、インバータ 12にカ行運転指令 FDが与えられた状態、およびインバータ 12がインバータ停止状態 SCとなった状態では、ともに低レベル信号となる。

[0049] 負荷制御手段 30Cの電圧発生テーブル 31は、インバータ 12に回生制動指令 FB が与えられた状態で、インバータ状態信号 ICS— FBが高レベル信号となったとき、言い換えれば、インバータ 12が直流変換出力電圧を発生しているときに、オン信号を出力する。インバータ 12にカ行運転指令 FDが与えられた状態、およびインバータ 12がインバータ停止状態 SCとなった状態では、インバータ状態信号 ICS— FBは低レベル信号となるので、電圧発生テーブル 31はオフ信号を出力する。負荷制御手段 30Cの電圧発生テーブル 32は、実施の形態 2と同様に、例えば直流給電回路 15における直流電圧 VDが所定電圧値 VD1を超えたときに、オン信号を出力する。インバータ 12に回生制動指令 FBが与えられた状態では、インバータ 12は交流電動機 11 が発生した三相交流電力を直流電力に変換して、直流給電回路 15に供給するので、直流給電線路 5側の回生負荷が小さければ、直流給電回路 15の直流電圧 VDは上昇し、所定電圧値 VD1を超える。

[0050] 実施の形態 4の論理積回路 33は、電圧発生テーブル 31、 32がともにオン信号を発生した状態で、負荷起動信号 LDS1、 LDS2をオン信号として、補助電源装置 22 の負荷 25の車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27を同時に起動する。この実施の形態 4では、インバータ 12に回生制動指令 FBが与えられた状態において、直流電圧 VDが所定電圧値 VD1を超えたときに、負荷起動信号 LDS1、 LDS2がオン信号となって車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27が同時に起動され、直流給電回路 15の回生エネルギーを効果的に消費する。

[0051] したがって、実施の形態 4でも、実施の形態 1と同様に、制御装置 10Cに、ブレーキチヨッパまたは電気 2重層キャパシタを追加することなぐ回生エネルギーを効果的に消費でき、回生制動時に機械的制動を与えるブレーキシュ一の磨耗をなくすことができ、制御装置 10Cを小型化できる効果が得られるともに、直流給電回路 15の直流給電情報 DIFに応じて車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27を起動するので、直流給電線路 5側の負荷が少ない時のみに、補助電源装置 22の負荷 25の車室内ヒ一ター 26および車室内クーラー 27を起動することができる。

[0052] 実施の形態 5.

図 9は、この発明による電気車の制御装置の実施の形態 5を示すブロック図であり、図 10は、この実施の形態 5において使用される負荷制御手段 30Dの詳細を示すブロック図である。

[0053] この実施の形態 5の電気車の制御装置は符号 10Dで示される。この電気車の制御装置 10Dは、負荷制御手段 30Dを有し、この負荷制御手段 30Dにより、補助電源装置 22の負荷 25に含まれた車室内ヒーター 26と車室内クーラー 27を制御する。負荷制御手段 30Dには、インバータ 12からインバータ状態信号 ICSが供給されるが、このインバータ状態信号 ICSは、インバータ状態信号 ICS—FDZFBZSCと、インバータ状態信号 ICS— FDZFBを含む。負荷制御手段 30Dは、これらのインバータ状態信号 ICS— FDZFBZSCおよび ICS— FDZFBに基づき、車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27をオン、オフ制御するとともに、それらの負荷状態を制御する。その他は、実施の形態 1と同じに構成される。

[0054] インバータ状態信号 ICS—FDZFBZSCは、インバータ 12にカ行運転指令 FDが与えられた状態、インバータ 12に回生制動指令 FBが与えられた状態、およびインバータ 12がインバータ停止状態 SCとなった状態のいずれの状態でも、高レベル信号となる。

[0055] 負荷制御手段 30Dは、図 10に示すように、 4つの電圧発生テーブル 34、 35、 36、 37を有する。電圧発生テーブル 34には、インバータ状態信号 ICS— FDZFBZSC が供給される。インバータ状態信号 ICs— FDZFBZSCは、インバータ 12にカ行運転指令 FDが与えられた状態、インバータ 12に回生制動指令 FBが与えられた状態、およびインバータ 12がインバータ停止状態 SCとなった状態のいずれの状態でも、高レベル信号となるので、電圧発生テーブル 34は、インバータ 12が変換出力電圧を発発生しているときにも、また変換出力電圧を発生していないときにも、常時負荷起動信号 LDSaをオン信号とする。

電圧発生テーブル 35には、インバータ状態信号 ICS— FD/FBが供給される。このインバータ状態信号 ICS— FDZFBは、インバータ 12にカ行運転指令 FDが与えられた状態、およびインバータ 12に回生制動指令 FBが与えられた状態で高レベル信号となる。電圧発生テーブル 35は、このインバータ状態信号 ICS— FDZFBに基づき、このインバータ状態信号 ICS— FD/FBが高レベル信号となったとき、言い換えれば、インバータ 12が変換出力電圧を発生しているときに、負荷起動信号 LDSb をオン信号とする。

[0056] 電圧発生テーブル 36、 37には、インバータ状態信号 ICS— FDZFBが供給される。電圧発生テーブル 36は、このインバータ状態信号 ICS— FDZFBに基づき、このインバータ状態信号 ICS— FDZFBが高レベル信号となったとき、言い換えれば、ィンバータ 12が変換出力電圧を発生しているときに、高負荷信号 LDTaをオン信号とする。また、電圧発生テーブル 37も、電圧発生テーブル 36と同様に、インバータ状態信号 ICS— FDZFBに基づき、このインバータ状態信号 ICS— FDZFBが高レべル信号となったとき、言い換えれば、インバータ 12が変換出力電圧を発生しているときに、高負荷信号 LDTbをオン信号とする。高負荷信号 LDTa、 LDTbは、それぞれがオン信号となったときに、車室内ヒーター 26と車室内クーラー 27を、低負荷状態から高負荷状態に変化させる。

[0057] 負荷制御手段 30Dから出力される負荷起動信号 LDSa、 LDSb,および高負荷信号 LDTa、 LDTbは、夏季には、次の第 1状態に設定される。

負荷起動信号 LDSa :車室内クーラー 27に対する起動信号

負荷起動信号 LDSb：車室内ヒーター 26に対する起動信号

高負荷信号 LDTa :車室内クーラー 27を高負荷状態に変化させる信号高負荷信号 LDTb：車室内ヒーター 26を高負荷状態に変化させる信号

[0058] 具体的には、夏季において、インバータ状態信号 ICS— FDZFBZSCに基づき、電圧発生テーブル 34の負荷起動信号 LDSaが常時オン信号となり、この負荷起動信号 LDSaのオン信号により、車室内クーラー 27が常時起動される。インバータ 12 にカ行運転指令 FDまたは回生制動指令 FBが与えられると、インバータ状態信号 IC S— FDZFBが高レベル信号となるので、電圧発生テーブル 35、 36、 37から出力される負荷起動信号 LDSb、高負荷信号 LDTa、 LDTbがすべてオン信号となる。この負荷起動信号 LDSbのオン信号により、車室内ヒーター 26が起動される。また、高負荷信号 LDTaのオン信号により車室内クーラー 27の調整設定温度が下げられ、車室内クーラー 27が高負荷状態に変化する。また、高負荷信号 LDTbのオン信号により、車室内ヒーター 26の調整設定温度が上げられ、車室内ヒーター 26が高負荷状態となる。

[0059] 言い換えれば、夏季においては、インバータ状態信号 ICS— FDZFBZSCに基づき、車室内クーラー 27が常時オン状態とされ、車室内を常時冷房するが、この車室内クーラー 27のオン状態において、インバータ 12にカ行運転指令 FDまたは回生制動指令 FBが与えられると、インバータ状態信号 ICS— FDZFBに基づき、車室内クーラー 27は高負荷状態に変化し、また車室内ヒーター 26が高負荷状態で動作する。車室内ヒーター 26が高負荷状態になることにより、車室内ヒーター 26の消費エネルギ一が増大する。また車室内クーラー 27が高負荷状態となることにより、車室内ク一ラー 27の消費エネルギーも増大する。この車室内クーラー 27と車室内ヒーター 26 の高負荷状態での動作により、直流給電回路 15の回生エネルギーを、より大きく消費することができる。

[0060] 負荷制御手段 30Dから出力される負荷起動信号 LDSa、 LDSb,および高負荷信号 LDTa、 LDTbは、冬季には、次の第 2状態に設定される。

負荷起動信号 LDSa :車室内ヒーター 26に対する起動信号

負荷起動信号 LDSb：車室内クーラー 27に対する起動信号

高負荷信号 LDTa :車室内クーラー 27を高負荷状態に変化させる信号高負荷信号 LDTb：車室内ヒーター 26を高負荷状態に変化させる信号 [0061] 具体的には、冬季において、インバータ状態信号 ICS— FDZFBZSCに基づき、電圧発生テーブル 34の負荷起動信号 LDSaが常時オン信号となり、この負荷起動信号 LDSaのオン信号により、車室内ヒーター 26が常時起動される。インバータ 12にカ行運転指令 FD、または回生制動指令 FBが与えられると、インバータ状態信号 IC S— FDZFBが高レベル信号となるので、電圧発生テーブル 35、 36、 37の負荷起動信号 LDSb、高負荷信号 LDTa、 LDTbがすべてオン信号となる。負荷起動信号 LDSbのオン信号により、車室内クーラー 27が起動される。また、高負荷信号 LDTa のオン信号により車室内クーラー 27の調整設定温度が下げられ、車室内クーラー 27 が高負荷状態に変化する。また、高負荷信号 LDTbのオン信号により、車室内ヒータ一 26の調整設定温度が上げられ、車室内ヒーター 26が高負荷状態となる。

[0062] 言い換えれば、冬季においては、インバータ状態信号 ICS— FDZFBZSCに基づき、車室内ヒーター 26が常時動作して、車室内を常時暖房するが、この車室内ヒ一ター 26のオン状態において、インバータ 12にカ行運転指令 FDまたは回生制動指令 FBが与えられると、インバータ状態信号 ICS— FDZFBに基づき、車室内ヒーター 26は高負荷状態に変化し、また車室内クーラー 27が高負荷状態で動作する。車室内ヒーター 26が高負荷状態になることにより、車室内ヒーター 26の消費エネルギ一が増大する。また車室内クーラー 27が高負荷状態となることにより、車室内クーラー 27の消費エネルギーも増大する。この車室内ヒーター 26と車室内クーラー 27の高負荷状態での動作により、直流給電回路 15の回生エネルギーを、より大きく消費することができる。

[0063] この実施の形態 5では、インバータ 12にカ行運転指令 FD、または回生制動指令 F Bが与えられると、車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27をともに高負荷状態で動作させるので、直流給電回路 15の回生エネルギーを効果的に消費し、したがって、実施の形態 5でも、実施の形態 1と同様に、制御装置 10Dにブレーキチヨッパまたは電気 2重層キャパシタを追加することなぐ回生エネルギーを効果的に消費でき、回生制動時に機械的制動を与えるブレーキシュ一の磨耗をなくすことができ、制御装置 10Dを小型化できる効果が得られる。また、車室内ヒーター 26と車室内クーラー 27の調整設定温度を同時に変更することによって、快適な車室内温度を実現しつつ、直流給電回路 15の回生エネルギーを更に消費させることできる効果がある。

[0064] なお、春季および秋季においては、前記夏季または冬季のいずれかと同じ状態に設定される。この場合、車室内ヒーター 26または車室内クーラー 27が電圧発生テーブル 34により常時起動されるが、インバータ停止状態 SCでは、その調整設定温度は春季または秋季に対応して設定され、電圧発生テーブル 34の出力 LDSaで起動される車室内ヒーター 26または車室内クーラー 27は低負荷状態とされる。

[0065] 実施の形態 6.

図 11は、この発明による電気車の制御装置の実施の形態 6を示すブロック図、図 1 2は実施の形態 6で使用される負荷制御手段 30Eの詳細を示すブロック図である。

[0066] この実施の形態 6の電気車の制御装置は符号 10Eで示される。この電気車の制御装置 10Eは、負荷制御手段 30Eを有し、この負荷制御手段 30Eにより、補助電源装置 22の負荷 25である車室内ヒーター 26と車室内クーラー 27を制御する。負荷制御手段 30Eには、インバータ 12からインバータ状態信号 ICSと、検出手段 20からの直流給電情報 DIFが供給される。インバータ状態信号 ICSは、インバータ状態信号 IC S— FDZFBZSCと、インバータ状態信号 ICS— FDZFBを含む。負荷制御手段 3

OEは、これらのインバータ状態信号 ICS— FDZFBZSC、 ICS— FDZFBおよび直流給電情報 DIFに基づき、車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27をオン、ォフ制御するとともに、それらの負荷状態を制御する。その他は、実施の形態 1と同じに構成される。

[0067] 負荷制御手段 30Eは、図 12に示すように、 4つの電圧発生テーブル 41、 42、 43、 44を有する。電圧発生テーブル 41には、インバータ状態信号 ICS— FDZFBZSC が供給される。インバータ状態信号 ICs— FDZFBZSCは、インバータ 12にカ行運転指令 FDが与えられた状態、インバータ 12に回生制動指令 FBが与えられた状態、およびインバータ 12がインバータ停止状態 SCとなった状態のいずれの状態でも、高レベル信号となるので、電圧発生テーブル 41は、インバータ 12が変換出力電圧を発生しているときにも、変換出力電圧を発生していないときにも、常時負荷起動信号 L DSaをオン信号とする。

電圧発生テーブル 42には、インバータ状態信号 ICS— FDZFBが供給される。このインバータ状態信号 ICS— FDZFBは、インバータ 12にカ行運転指令 FDが与えられた状態、およびインバータ 12に回生制動指令 FBが与えられた状態で、高レべル信号となる。電圧発生テーブル 42は、このインバータ状態信号 ICS— FDZFBに基づき、このインバータ状態信号 ICS— FDZFBが高レベル信号となったとき、言い換えれば、インバータ 12が変換出力電圧を発生しているときに、負荷起動信号 LDS bをオン信号とする。

[0068] 電圧発生テーブル 43、 44〖こは、直流給電情報 DIFが供給される。電圧発生テーブル 43は、直流給電情報 DIFに基づき、ヒーター設定温度制御信号 LDT1を発生し、また電圧発生テーブル 44は、クーラー設定温度制御信号 LDT2を発生する。直流給電情報 DIFは、実施の形態 2と同様に、直流給電回路 15の直流電圧 VDを表わす信号である。電圧発生テーブル 43は、直流給電情報 DIFに基づき、直流電圧 VD が所定電圧値 VD1を超えたときに、その超過電圧値 (VD— VD1)の大きさに比例してヒーター設定温度制御信号 LDT1を大きくし、車室内ヒーター 26に対する調整設定温度を上昇させ、車室内ヒーター 26を高負荷状態に制御する。また、電圧発生テ一ブル 44は、直流給電情報 DIFに基づき、直流電圧 VDが所定電圧値 VD1を超えたときに、その超過電圧値 (VD— VD1)の大きさに比例してクーラー設定温度制御信号 LDT2を低下させ、車室内クーラー 27に対する調整設定温度を低くし、車室内クーラー 27を高負荷状態に制御する。

[0069] 実施の形態 5では、インバータ状態信号 ICS— FDZFBに基づき、車室内ヒーター 26または車室内クーラー 27をオン、オフ制御し、併せて車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27の負荷状態を変化させるように制御した力この実施の形態 6では、インバータ状態信号 ICS— FDZFBと直流給電情報 DIFとを負荷制御手段 30Eに供給し、インバータ状態信号 ICS— FDZFBに基づき、車室内ヒーター 26または車室内クーラー 27をオン、オフ制御し、併せて直流給電情報 DIFに基づき、車室内ヒ一ター 26および車室内クーラー 27の負荷状態を変化させる。

[0070] 負荷制御手段 30Eから出力される負荷起動信号 LDSa、 LDSbは、夏季には、次の第 1状態に設定される。

負荷起動信号 LDSa :車室内クーラー 27に対する起動信号負荷起動信号 LDSb：車室内ヒーター 26に対する起動信号

[0071] 具体的には、夏季において、インバータ状態信号 ICS— FDZFBZSCに基づき、電圧発生テーブル 41の負荷起動信号 LDSaが常時オン信号となり、この負荷起動信号 LDSaのオン信号により、車室内クーラー 27が常時起動される。インバータ 12 にカ行運転指令 FD、または回生制動指令 FBが与えられると、電圧発生テーブル 4 2の負荷起動信号 LDSbがオン信号となる。この負荷起動信号 LDSbのオン信号により、車室内ヒーター 26が起動される。また、直流電圧 VDが所定電圧値値 VD1を超えると、その超過電圧値 (VD— VD1)の大きさに比例して、ヒーター設定温度制御信号 LDT1が上昇し、車室内ヒーター 26の消費エネルギーが超過電圧値 (VD—VD1 )に比例して増大する。同時に、クーラー設定温度制御信号 LDT2が低下して、車室内クーラー 27の消費エネルギーが超過電圧値 (VD—VD1)に比例して増大する。

[0072] 言い換えれば、夏季においては、インバータ状態信号 ICS— FDZFBZSCに基づき、車室内クーラー 27が常時作動し、車室内を常時冷房するが、この車室内クーラー 27のオン状態において、インバータ 12にカ行運転指令 FDまたは回生制動指令 FBが与えられると、インバータ状態信号 ICS— FDZFBに基づき、車室内ヒータ一 26がオン状態とされ、併せて直流電圧 VDが所定電圧値 VD1を超えると、その超過電圧値 (VD—VD1)の大きさに比例して、車室内クーラー 27および車室内ヒータ一 26が高負荷状態となり、この車室内クーラー 27と車室内ヒーター 26の高負荷状態での動作により、直流給電回路 15の回生エネルギーを効果的に消費することができる。

[0073] 負荷制御手段 30Eから出力される負荷起動信号 LDSa、 LDSbは、冬季には、次の第 2状態に設定される。

負荷起動信号 LDSa :車室内ヒーター 26に対する起動信号

負荷起動信号 LDSb：車室内クーラー 27に対する起動信号

[0074] 具体的には、冬季において、インバータ状態信号 ICS— FDZFBZSCに基づき、電圧発生テーブル 41の負荷起動信号 LDSaが常時オン信号となり、この負荷起動信号 LDSaのオン信号により、車室内ヒーター 26が常時起動される。インバータ 12にカ行運転指令 FD、または回生制動指令 FBが与えられると、電圧発生テーブル 42 の負荷起動信号 LDSbがオン信号となる。この負荷起動信号 LDSbのオン信号により、車室内クーラー 27が起動される。また、直流電圧 VDが所定電圧値値 VD1を超えると、その超過電圧値 (VD— VD1)の大きさに比例して、ヒーター設定温度制御信号 LDT1が上昇し、またクーラー設定温度制御信号 LDT2が低下して、車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27が高負荷状態とされる。

[0075] 言い換えれば、冬季においては、インバータ状態信号 ICS— FDZFBZSCに基づき、車室内ヒーター 26が常時オン状態となり、車室内を常時暖房するが、この車室内ヒーター 26のオン状態において、インバータ 12にカ行運転指令 FDまたは回生制動指令 FBが与えられると、インバータ状態信号 ICS— FDZFBに基づき、車室内ク一ラー 27がオン状態とされ、併せて直流電圧 VDが所定電圧値 VD1を超えると、その超過電圧値 (VD— VD1)の大きさに比例して、車室内クーラー 27および車室内ヒ一ター 26が高負荷状態となり、この車室内クーラー 27と車室内ヒーター 26の高負荷状態での動作により、直流給電回路 15の回生エネルギーを効果的に消費することができる。

[0076] この実施の形態 6では、インバータ 12にカ行運転指令 FDが与えられた状態、およびインバータ 12に回生制動指令 FBが与えられた状態において、併せて直流電圧 V Dが所定電圧値 VD1を超えると、車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27をともに高負荷状態で動作させるので、直流給電回路 15の回生エネルギーを効果的に消費し、したがって、実施の形態 6でも、実施の形態 1と同様に、制御装置 10Eにブレーキチヨッパまたは電気 2重層キャパシタを追加することなぐ回生エネルギーを効果的に消費でき、回生制動時に機械的制動を与えるブレーキシュ一の磨耗をなくすことができ、制御装置 10Eを小型化できる効果が得られる。また、車室内ヒーター 26と車室内クーラー 27の調整設定温度を同時に変更することによって、快適な車室内温度を実現しつつ、直流給電回路 15の回生エネルギーを更に消費させることできる効果がある。

[0077] なお、実施の形態 6にお、ても、春季および秋季にお、ては、前記夏季または冬季のいずれかと同じ状態に設定される。この場合、車室内ヒーター 26または車室内クーラー 27が電圧発生テーブル 41により常時起動される力インバータ停止状態 SCでは、その調整設定温度は春季または秋季に対応して設定され、電圧発生テーブル 4 1の出力 LDSaで起動される車室内ヒーター 26または車室内クーラー 27は低負荷状態とされる。

[0078] 実施の形態 7.

図 13は、この発明による電気車の制御装置に実施の形態 7を示すブロック図であり、図 14は実施の形態 7で使用される負荷制御手段 30Fの詳細を示すブロック図である。

[0079] この実施の形態 7の電気車の制御装置は符号 10Fで示される。この電気車の制御装置 10Fは、負荷制御手段 30Fにより、補助電源装置 22の負荷 25である車室内ヒ一ター 26および車室内クーラー 27を制御する。負荷制御手段 30Fは、実施の形態 6の負荷制御手段 30Eと同様に、 4つの電圧発生テーブル 41、 42、 43、 44を有する 1S 電圧発生テーブル 42には、直流給電情報 DIFが供給される。電圧発生テープル 42は、直流給電情報 DIFに基づき、負荷起動信号 LDSbをオン信号とする。その他は、実施の形態 6と同じに構成される。

[0080] この実施の形態 7では、夏季において、インバータ状態信号 ICS— FDZFBZSC に基づき、電圧発生テーブル 41の負荷起動信号 LDSaが常時オン信号となり、この負荷起動信号 LDSaのオン信号により、車室内クーラー 27が常時起動される。直流電圧 VDが所定電圧値 VD1を超えると、電圧発生テーブル 42の負荷起動信号 LDS bがオン信号となり、この負荷起動信号 LDSbのオン信号により、車室内ヒーター 26 が起動される。また、直流電圧 VDが所定電圧値値 VD1を超えると、その超過電圧値 (VD— VD1)の大きさに比例して、ヒーター設定温度制御信号 LDT1が上昇し、またクーラー設定温度制御信号 LDT2が低下して、車室内ヒーター 26および車室内クーラー 27が高負荷状態とされる。

[0081] 言い換えれば、夏季においては、インバータ状態信号 ICS— FDZFBZSCに基づき、車室内クーラー 27が常時作動し、車室内を常時冷房するが、この車室内クーラー 27のオン状態において、直流電圧 VDが所定電圧値 VD1を超えると、直流給電情報 DIFに基づき、車室内ヒーター 26がオン状態とされ、併せて直流電圧 VDが所定電圧値 VD1を超えると、その超過電圧値 (VD— VD1)の大きさに比例して、車室内クーラー 27および車室内ヒーター 26が高負荷状態となり、この車室内クーラー 27 と車室内ヒーター 26の高負荷状態での動作により、直流給電回路 15の回生エネルギーを効果的に消費することができる。

[0082] 実施の形態 7では、冬季において、インバータ状態信号 ICS— FDZFBZSCに基づき、電圧発生テーブル 41の負荷起動信号 LDSaが常時オン信号となり、この負荷起動信号 LDSaのオン信号により、車室内ヒーター 26が常時起動される。直流電圧 VDが所定電圧値 VD1を超えると、電圧発生テーブル 42の負荷起動信号 LDSbがオン信号となり、この負荷起動信号 LDSbのオン信号により、車室内クーラー 27が起動される。また、直流電圧 VDが所定電圧値値 VD1を超えると、その超過電圧値 (V D— VD1)の大きさに比例して、ヒーター設定温度制御信号 LDT1が上昇し、またク一ラー設定温度制御信号 LDT2が低下して、車室内ヒーター 26および車室内クーラ一 27が高負荷状態とされる。

[0083] 言い換えれば、冬季においては、インバータ状態信号 ICS— FDZFBZSCに基づき、車室内ヒーター 26が常時オン状態となり、車室内を常時暖房するが、この車室内ヒーターのオン状態において、直流電圧 VDが所定電圧値 VD1を超えると、直流給電情報 DIFに基づき、車室内クーラー 27がオン状態とされ、併せて直流電圧 VD が所定電圧値 VD1を超えると、その超過電圧値 (VD—VD1)の大きさに比例して、車室内クーラー 27および車室内ヒーター 26が高負荷状態となり、この車室内クーラ一 27と車室内ヒーター 26の高負荷状態での動作により、直流給電回路 15の回生ェネルギーを効果的に消費することができる。

[0084] この実施の形態 7では、直流電圧 VDが所定電圧値 VD1を超えると、車室内ヒータ一 26および車室内クーラー 27をともに高負荷状態で動作させるので、直流給電回路 15の回生エネルギーを効果的に消費し、したがって、実施の形態 7でも、実施の形態 1と同様に、制御装置 10Fにブレーキチヨッパまたは電気 2重層キャパシタを追加することなぐ回生エネルギーを効果的に消費でき、回生制動時に機械的制動を与えるブレーキシュ一の磨耗をなくすことができ、制御装置 10Fを小型化できる効果が得られる。また、車室内ヒーター 26と車室内クーラー 27の調整設定温度を同時に変更することによって、快適な車室内温度を実現しつつ、直流給電回路 15の回生ェネルギーを更に消費させることできる効果がある。

[0085] なお、実施の形態 7にお、ても、春季および秋季にお、ては、前記夏季または冬季のいずれかと同じ状態に設定される。この場合、車室内ヒーター 26または車室内クーラー 27が電圧発生テーブル 41により常時起動される力インバータ停止状態 SCでは、その調整設定温度は春季または秋季に対応して設定され、電圧発生テーブル 4 1の出力 LDSaで起動される車室内ヒーター 26または車室内クーラー 27は低負荷状態とされる。

産業上の利用可能性

[0086] この発明による電気車の制御装置は、インバータを搭載した各種の電気車にお!ヽて利用される。

図面の簡単な説明

[0087] [図 1]この発明による電気車の制御装置の実施の形態 1を示すブロック図である。

[図 2]実施の形態 1における負荷制御手段の詳細を示すブロック図である。

[図 3]この発明による電気車の制御装置の実施の形態 2を示すブロック図である。

[図 4]実施の形態 2における負荷制御手段の詳細を示すブロック図である。

[図 5]この発明による電気車の制御装置の実施の形態 3を示すブロック図である。

[図 6]実施の形態 3における負荷制御手段の詳細を示すブロック図である。

[図 7]この発明による電気車の制御装置の実施の形態 4を示すブロック図である。

[図 8]実施の形態 4における負荷制御手段の詳細を示すブロック図である。

[図 9]この発明による電気車の制御装置の実施の形態 5を示すブロック図である。

[図 10]実施の形態 5における負荷制御手段の詳細を示すブロック図である。

[図 11]この発明による電気車の制御装置の実施の形態 6を示すブロック図である。

[図 12]実施の形態 6における負荷制御手段の詳細を示すブロック図である。

[図 13]この発明による電気車の制御装置の実施の形態 7を示すブロック図である。

[図 14]実施の形態 7における負荷制御手段の詳細を示すブロック図である。

符号の説明

[0088] 1 :電気車、 10、 10A〜： LOF:制御装置、 11 :交流電動機、

12 :インバータ、 13 :直流側端子、 14 :交流側端子、 :直流給電回路、 18:交流給電回路、

:検出手段、 22:補助電源装置、 25:負荷、 26:車室内ヒーター、:車室内クーラー、 30、 30A〜30F:負荷制御手段、

、 32、 34〜37、 41〜44：電圧発生テーブル、 33:論理積回路。

Claims

請求の範囲

[1] 電気車を駆動する交流電動機と、この交流電動機を制御する可変電圧可変周波数形インバータを備え、前記可変電圧可変周波数形インバータは、電気車の直流給電回路に接続された直流側端子と、前記交流電動機に接続された交流側端子を有し、電気車のカ行運転状態では、前記直流給電回路から前記直流側端子に供給される直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を前記交流側端子から前記交流電動機に供給し、また電気車の回生制動状態では、前記交流電動機から前記交流側端子に供給される交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を前記直流側端子力前記直流給電回路に供給するように構成された電気車の制御装置であって、さらに、

前記直流給電回路に接続された補助電源装置と、

前記補助電源装置に接続された負荷を制御する負荷制御手段を備え、前記負荷制御手段は、前記可変電圧可変周波数形インバータからその動作状態を表わすインバータ状態信号を受け、このインバータ状態信号に応じて前記負荷を制御することを特徴とする電気車の制御装置。

[2] 請求項 1記載の電気車の制御装置であって、前記負荷制御手段が、前記インバータ状態信号に応じて前記負荷をオン、オフ制御することを特徴とする電気車の制御装置。

[3] 請求項 2記載の電気車の制御装置であって、前記インバータ状態信号が、前記ィンバータにカ行運転指令と回生制動指令が与えられた状態を表わす信号であるときに、前記負荷制御手段が前記負荷をオン状態に制御することを特徴とする電気車の制御装置。

[4] 請求項 1記載の電気車の制御装置であって、さらに、前記直流給電回路の直流給電状態を表わす直流給電情報を検出する検出手段を備え、前記負荷制御手段は、前記インバータ状態信号と前記直流給電情報に応じて前記負荷をオン、オフ制御することを特徴とする電気車の制御装置。

[5] 請求項 4記載の電気車の制御装置であって、前記インバータ状態信号が、前記ィンバータにカ行運転指令と回生制動指令の少なくとも一方が与えられた状態を表わす信号であり、しかも前記直流給電情報が前記直流給電回路の直流電圧を表わし、この直流電圧が所定電圧値を超えたときに、前記負荷制御手段が前記負荷をオン状態に制御することを特徴とする電気車の制御装置。

[6] 請求項 1記載の電気車の制御装置であって、前記負荷制御手段が、前記インバータ状態信号に応じて前記負荷の負荷状態を変化させることを特徴とする電気車の制御装置。

[7] 請求項 6記載の電気車の制御装置であって、さらに、前記直流給電回路の直流給電状態を表わす直流給電情報を検出する検出手段を備え、前記負荷制御手段は、前記インバータ状態信号と前記直流給電情報に応じて前記負荷の負荷状態を変化させることを特徴とする電気車の制御装置。

[8] 請求項 6記載の電気車の制御装置であって、前記インバータ状態信号が、前記ィンバータにカ行運転指令と回生制動指令の少なくとも一方が与えられた状態を表わす信号であるときに、前記負荷制御手段が前記負荷を高負荷状態に変化させることを特徴とする電気車の制御装置。

[9] 電気車を駆動する交流電動機と、この交流電動機を制御する可変電圧可変周波数形インバータを備え、前記可変電圧可変周波数形インバータは、電気車の直流給電回路に接続された直流側端子と、前記交流電動機に接続された交流側端子を有し、電気車のカ行運転状態では、前記直流給電回路から前記直流側端子に供給される直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を前記交流側端子から前記交流電動機に供給し、また電気車の回生制動状態では、前記交流電動機から前記交流側端子に供給される交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を前記直流側端子力前記直流給電回路に供給するように構成された電気車の制御装置であって、さらに、

前記直流給電回路に接続された補助電源装置と、

前記補助電源装置に接続された負荷を制御する負荷制御手段と、

前記直流給電回路の直流給電状態を表わす直流給電情報を検出する検出手段を備え、

前記負荷制御手段は、前記直流給電情報に応じて前記負荷を制御することを特徴とする電気車の制御装置。

[10] 請求項 9記載の電気車の制御装置であって、前記負荷制御手段は、前記直流給電情報に応じて前記負荷をオン、オフ制御することを特徴とする電気車の制御装置。

[11] 請求項 10記載の電気車の制御装置であって、前記直流給電情報が前記直流給電回路の直流電圧を表わし、この直流電圧が所定電圧値を超えたときに、前記負荷制御手段が前記負荷をオン状態に制御することを特徴とする電気車の制御装置。

[12] 請求項 9記載の電気車の制御装置であって、前記負荷制御手段が、前記直流給電情報に応じて前記負荷の負荷状態を変化させることを特徴とする電気車の制御装置。

[13] 請求項 12記載の電気車の制御装置であって、前記直流給電情報が前記直流給電回路の直流電圧を表わし、この直流電圧が所定電圧値を超えたときに、前記負荷制御手段が前記負荷を高負荷状態に制御することを特徴とする電気車の制御装置

[14] 請求項 1または 9記載の電気車の制御装置であって、前記負荷が、前記補助電源装置の出力電圧を電源とする車室内ヒーターと車室内クーラーを含むことを特徴とする電気車の制御装置。