WO2021260864A1 - 電気車制御装置及び回生電力の制御方法 - Google Patents

電気車制御装置及び回生電力の制御方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2021260864A1
WO2021260864A1 PCT/JP2020/024904 JP2020024904W WO2021260864A1 WO 2021260864 A1 WO2021260864 A1 WO 2021260864A1 JP 2020024904 W JP2020024904 W JP 2020024904W WO 2021260864 A1 WO2021260864 A1 WO 2021260864A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electric vehicle
voltage
control device
speed
narrowing
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/024904
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
優樹 秋原
亮太 権藤
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to JP2022531335A priority Critical patent/JP7224549B2/ja
Priority to DE112020007340.8T priority patent/DE112020007340T5/de
Priority to PCT/JP2020/024904 priority patent/WO2021260864A1/ja
Publication of WO2021260864A1 publication Critical patent/WO2021260864A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/24—Electrodynamic brake systems for vehicles in general with additional mechanical or electromagnetic braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/10—Vehicle control parameters
    • B60L2240/12—Speed
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Definitions

  • the present invention relates to an electric vehicle control device for controlling the running of an electric vehicle and a method for controlling regenerative power.
  • TASC train automatic stop-position controller
  • Patent Document 1 discloses a technique for improving the stopping accuracy of an electric vehicle in an electric vehicle control device provided with a regenerative brake. Specifically, in Patent Document 1, when the distance to the next stop position of the own vehicle is shorter than the distance to the next stop position of the other vehicle, the regenerative voltage of the own vehicle is smaller than the regenerative voltage of the other vehicle. It is controlled to raise the height.
  • Patent Document 1 information on the current positions of the own vehicle and other vehicles is indispensable, and there is a problem that control cannot be performed without these position information.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain an electric vehicle control device capable of improving the stopping accuracy of an electric vehicle without using position information.
  • the electric vehicle control device includes a filter capacitor, a power converter, and a control device for controlling the operation of the power converter.
  • the filter capacitor smoothes the overhead wire voltage output from the overhead wire.
  • the power converter converts the DC power stored in the filter capacitor into AC power, and supplies the converted AC power to the motor mounted on the electric vehicle to drive the motor.
  • the control device includes a calculation unit that calculates a narrowing down start voltage, which is a set value for starting the narrowing down of the regenerative power generated during deceleration braking of the electric vehicle, based on the speed information representing the traveling speed of the electric vehicle. When the traveling speed drops below the first speed, the calculation unit changes the narrowing down start voltage to a second voltage higher than the default first voltage.
  • FIG. 3 is a third diagram used for explaining the operation of a main part in the control device of the embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an electric vehicle drive system 100 including an electric vehicle control device according to an embodiment.
  • the electric vehicle drive system 100 includes an overhead wire 1, a current collector 2, switches 3 and 4, a filter reactor 5, a filter capacitor 6, an inverter 7, a motor 8, and a control device 12. To prepare for.
  • the overhead wire 1 applies a DC power supply voltage between the DC bus 14a on the high potential side and the DC bus 14b on the low potential side.
  • the switches 3 and 4 and the filter reactor 5 are inserted into the DC bus 14a on the high potential side.
  • An example of the switch 3 is a high speed circuit breaker.
  • An example of the switch 4 is a breaker.
  • the filter capacitor 6 is connected between the DC bus 14a on the high potential side and the DC bus 14b on the low potential side.
  • the DC voltage output by the overhead wire 1 is applied to the filter capacitor 6 via the current collector 2 and the filter reactor 5.
  • the filter capacitor 6 smoothes the DC voltage output from the overhead wire 1.
  • the filter circuit is composed of the filter reactor 5 and the filter capacitor 6.
  • the inverter 7 is a power converter that converts the DC power stored in the filter capacitor 6 into AC power.
  • the inverter 7 supplies the converted AC power to the motor 8 mounted on the electric vehicle to drive the motor 8.
  • the motor 8 is a propulsion drive motor for applying a driving force to the electric vehicle.
  • an overhead wire is shown as an overhead wire 1
  • a pantograph-shaped current collector is shown as a current collector 2
  • the overhead line 1 may be the third rail used in a subway or the like
  • the current collector 2 may be a current collector for the third rail in accordance with this.
  • FIG. 1 shows a case where the overhead wire 1 is a DC overhead wire
  • the overhead wire 1 may be an AC overhead wire.
  • a transformer for stepping down the AC voltage to be received is provided between the current collector 2 and the switch 3 or between the switch 3 and the switch 4.
  • a converter that converts the AC voltage output from the transformer into a DC voltage is provided at the subsequent stage of the transformer.
  • the electric vehicle drive system 100 includes voltage detectors 9 and 10, a current detector 11, and a speed detector 16 as various sensors.
  • the voltage detector 9 detects the voltage between the DC bus 14a and 14b as the overhead line voltage.
  • the voltage detector 10 detects the filter capacitor voltage, which is the voltage of the filter capacitor 6.
  • the current detector 11 detects the motor current flowing between the inverter 7 and the motor 8.
  • the speed detector 16 detects the rotational speed of the motor 8.
  • the overhead wire voltage detected by the voltage detector 9, the filter capacitor voltage detected by the voltage detector 10, and the motor current detected by the current detector 11 are input to the control device 12. Further, the rotation speed detected by the speed detector 16 is input to the control device 12 as speed information indicating the traveling speed of the electric vehicle.
  • the motor speed or the position of the rotor of the motor is estimated without using a speed sensor or a position sensor, and the motor is controlled based on the estimated speed information or position information of the motor. Control is known. Therefore, the speed detector 16 is unnecessary in the electric vehicle to which the sensorless control is applied.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the control device 12 in the embodiment.
  • the control device 12 includes an inverter control unit 12A that controls the operation of the inverter 7, and a narrowing-down start voltage calculation unit 12B that is a calculation unit in the embodiment. Although the details will be described later, the narrowing down start voltage calculation unit 12B calculates the narrowing down start voltage RS based on the speed information output from the speed detector 16 and outputs it to the inverter control unit 12A.
  • the inverter control unit 12A generates a control signal GC for on / off control of the switching element 7a provided inside the inverter 7 based on the overhead wire voltage, the filter capacitor voltage, the motor current, and the speed information, and outputs the control signal GC to the inverter 7. .. Further, the inverter control unit 12A controls the narrowing down of the regenerative power generated at the time of deceleration braking of the electric vehicle based on the narrowing down start voltage RS and the filter capacitor voltage.
  • FIG. 3 is a first diagram used for explaining the operation of a main part in the control device 12 of the embodiment.
  • the horizontal axis shows the traveling speed of the electric vehicle
  • the vertical axis shows the narrowing start voltage.
  • the narrowing down start voltage is a set value for starting the narrowing down of the regenerative power generated during deceleration and braking of the electric vehicle.
  • the inverter control unit 12A controls to start the narrowing down of the regenerative power when the filter capacitor voltage reaches the narrowing down start voltage.
  • the narrowing down start voltage is set to the default first voltage V1 until the traveling speed decreases and reaches the first speed K1.
  • the narrowing start voltage is changed to the second voltage V2, which is higher than the first voltage V1.
  • the narrowing-down control of the regenerative power in the embodiment has the following operation mode. Until the traveling speed of the electric vehicle reaches the first speed K1, the inverter control unit 12A starts the narrowing control of the regenerative power when the filter capacitor voltage rises and reaches the first voltage V1. On the other hand, when the traveling speed of the electric vehicle is 1st speed K1 or less, the inverter control unit 12A starts the narrowing control of the regenerative power when the filter capacitor voltage reaches the 2nd voltage V2. That is, when the traveling speed of the electric vehicle is 1st speed K1 or less and the filter capacitor voltage is 1st voltage V1 or more and less than 2nd voltage V2, the regenerative power narrowing control is not performed.
  • FIG. 4 is a second diagram used for explaining the operation of a main part in the control device 12 of the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the relationship between the traveling speed of the electric vehicle and the regenerative power generated during deceleration braking of the electric vehicle.
  • the horizontal axis shows the traveling speed of the electric vehicle, and the vertical axis shows the regeneration. Power is shown.
  • the regenerative power generated during deceleration braking of the electric vehicle increases as the speed shifts from the high speed region to the medium speed region. Therefore, in these regions, it is affected by the limit value of the overhead wire voltage, and it should be avoided to increase the narrowing start voltage.
  • the regenerative power becomes smaller as the speed shifts from the medium speed region to the low speed region. Therefore, in the low speed region, the influence of the limit value of the overhead wire voltage can be reduced even if the narrowing start voltage is increased.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the flow of processing by the control device 12 of the embodiment.
  • the inverter control unit 12A detects the occurrence of regenerative braking due to the regenerative power generated during deceleration braking of the electric vehicle (step S11). Then, when the occurrence of the regenerative brake is detected, the inverter control unit 12A compares the traveling speed of the electric vehicle with the threshold value (step S12). When the traveling speed of the electric vehicle is larger than the threshold value (steps S12 and No), the process returns to step S11 and the process from step S11 is repeated.
  • the narrowing down start voltage calculation unit 12B sets the narrowing down start voltage, which is a set value for starting the narrowing down of the regenerative power, from the default first voltage.
  • the second voltage is changed to a higher voltage (step S13), and the processing flow of FIG. 5 is terminated.
  • the inverter control unit 12A performs regenerative power narrowing control using the second voltage changed in step S13.
  • the case where the traveling speed and the threshold value are equal is determined by "Yes”, but it may be determined by "No". That is, the case where the traveling speed and the threshold value are equal may be determined by either "Yes” or "No".
  • FIG. 6 is a third diagram used for explaining the operation of the main part in the control device 12 of the embodiment.
  • the upper part of FIG. 6 shows the relationship between the traveling speed of the electric vehicle and the braking force of the electric vehicle.
  • the lower part of FIG. 6 shows the relationship between the traveling speed of the electric vehicle and the narrowing start voltage.
  • the blending control is a control method in which an electric brake by a power conversion device and a mechanical brake by a mechanical brake control device are used in combination to control the stop of an electric vehicle by the total braking force.
  • FIG. 6 shows how the mechanical braking force is increased and the electric braking force is decreased when the traveling speed is Kb.
  • this traveling speed Kb is referred to as "blending speed”.
  • the value of the first voltage V1 is maintained as the narrowing start voltage until the traveling speed of the electric vehicle decreases and reaches the first speed K1. Then, when the traveling speed of the electric vehicle reaches the first speed K1, the traveling speed of the electric vehicle further decreases toward the second voltage V2, which is higher than the first voltage V1, until the traveling speed of the electric vehicle reaches the second speed K2. , The narrowing start voltage is increased linearly.
  • the value of the second speed K2 is smaller than the value of the first speed K1 and larger than the value of the blending speed Kb.
  • the narrowing down start voltage is linearly increased from the first voltage V1 to the second voltage V2, but the present invention is not limited to this.
  • the narrowing start voltage may be increased according to a non-linear function curve.
  • FIG. 7 is a block diagram showing an example of a hardware configuration that realizes the function of the control device 12 in the embodiment.
  • FIG. 8 is a block diagram showing another example of the hardware configuration that realizes the function of the control device 12 in the embodiment.
  • a processor 300 for performing an operation a memory 302 for storing a program read by the processor 300, and an interface for inputting / outputting signals. It can be configured to include 304.
  • the processor 300 may be an arithmetic unit such as an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, a CPU (Central Processing Unit), or a DSP (Digital Signal Processor).
  • the memory 302 includes a non-volatile or volatile semiconductor memory such as a RAM (Radom Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a flash memory, an EPROM (Erasable Project ROM), or an EEPROM (registered trademark) (Electrically EPROM). Examples thereof include magnetic discs, flexible discs, optical discs, compact discs, mini discs, and DVDs (Digital Versaille Disc).
  • the memory 302 stores a program that executes the function of the control device 12.
  • the processor 300 exchanges necessary information via the interface 304, and the processor 300 executes a program stored in the memory 302, whereby the function of the control device 12 described above can be executed.
  • the processor 300 and the memory 302 shown in FIG. 7 may be replaced with the processing circuit 303 as shown in FIG.
  • the processing circuit 303 corresponds to a single circuit, a composite circuit, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), or a combination thereof.
  • the control device is a setting value for starting the narrowing down of the regenerative power generated at the time of deceleration braking of the electric vehicle based on the speed information indicating the traveling speed of the electric vehicle. It is equipped with a calculation unit that calculates the start voltage. When the traveling speed drops below the first speed, the calculation unit changes the narrowing down start voltage to a second voltage higher than the default first voltage. This makes it possible to improve the stopping accuracy of the electric vehicle without using the position information.
  • the conventional technology is not a method that uses speed information. Therefore, even if the accuracy of the position information is good, if the speed during traveling is high, the regeneration may expire. On the other hand, since the method of the embodiment uses the information of the traveling speed of the electric vehicle, such a problem does not occur.
  • the first speed at which the narrowing down of the regenerative power is started is faster than the blending speed at which the blending control is started. By doing so, the narrowing down start voltage can be set without being affected by the blending control.
  • the narrowing start voltage changed when the running speed drops below the first speed is changed to the second voltage before the running speed reaches the blending speed.
  • the first, second, third and fourth steps shown below are executed.
  • the first step the generation of regenerative braking due to the regenerative power generated during deceleration braking of the electric vehicle is detected.
  • the traveling speed of the electric vehicle is compared with the threshold value.
  • the narrowing start voltage which is a set value for starting the narrowing of the regenerative power generated during deceleration braking of the electric vehicle, is higher than the default first voltage. Change to 2 voltage.
  • the fourth step the regenerative power is narrowed down and controlled by using the second voltage changed in the third step.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

電気車制御装置は、フィルタコンデンサ（６）、インバータ（７）、及びインバータ（７）の動作を制御する制御装置（１２）を備える。フィルタコンデンサ（６）は、架線（１）から出力される架線電圧を平滑する。インバータ（７）は、フィルタコンデンサ（６）に蓄積された直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を電気車に搭載されるモータ（８）に供給してモータ（８）を駆動する。制御装置（１２）は、電気車の走行速度を表す速度情報に基づいて、電気車の減速制動時に発生する回生電力の絞り込みを開始する設定値である絞り込み開始電圧を演算する絞り込み開始電圧演算部（１２Ｂ）を備える。絞り込み開始電圧演算部（１２Ｂ）は、走行速度が第１速度Ｋ１以下に低下した際に、絞り込み開始電圧を既定値である第１電圧Ｖ１よりも高い第２電圧Ｖ２に変更する。

Description

電気車制御装置及び回生電力の制御方法
　本発明は、電気車の走行を制御する電気車制御装置及び回生電力の制御方法に関する。
　鉄道事業者においては、定位置停止装置（Ｔｒａｉｎ　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｓｔｏｐ－ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：ＴＡＳＣ）の導入が進んでいる。ＴＡＳＣは、列車が駅に停車する際に自動的にブレーキをかけてホームの定位置に停止させるための運転支援装置である。ＴＡＳＣにおいては、停止精度の向上が急務となっている。
　下記特許文献１には、回生ブレーキを備えた電気車制御装置において、電気車の停止精度を向上するための技術が開示されている。具体的に、特許文献１では、自車の次の停車位置までの距離が他車の次の停車位置までの距離よりも近いとき、自車の回生失効電圧を他車の回生失効電圧よりも高くする制御を行っている。
特開２００１－２０４１０２号公報
　しかしながら、特許文献１の技術では、自車及び他車の現在位置の情報が必須であり、これらの位置情報がないと制御ができないという課題がある。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、位置情報を用いることなく、電気車の停止精度の向上を図ることができる電気車制御装置を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電気車制御装置は、フィルタコンデンサ、電力変換器、及び電力変換器の動作を制御する制御装置を備える。フィルタコンデンサは、架線から出力される架線電圧を平滑する。電力変換器は、フィルタコンデンサに蓄積された直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を電気車に搭載されるモータに供給してモータを駆動する。制御装置は、電気車の走行速度を表す速度情報に基づいて、電気車の減速制動時に発生する回生電力の絞り込みを開始する設定値である絞り込み開始電圧を演算する演算部を備える。演算部は、走行速度が第１速度以下に低下した際に、絞り込み開始電圧を既定値である第１電圧よりも高い第２電圧に変更する。
　本発明によれば、位置情報を用いることなく、電気車の停止精度の向上を図ることができるという効果を奏する。
実施の形態に係る電気車制御装置を含む電気車駆動システムの構成を示す図 実施の形態における制御装置の構成を示す図 実施の形態の制御装置における要部の動作説明に使用する第１の図 実施の形態の制御装置における要部の動作説明に使用する第２の図 実施の形態の制御装置による処理の流れを示すフローチャート 実施の形態の制御装置における要部の動作説明に使用する第３の図 実施の形態における制御装置の機能を実現するハードウェア構成の一例を示すブロック図 実施の形態における制御装置の機能を実現するハードウェア構成の他の例を示すブロック図
　以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態に係る電気車制御装置及び回生電力の制御方法について詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により、本発明が限定されるものではない。
実施の形態．
　図１は、実施の形態に係る電気車制御装置を含む電気車駆動システム１００の構成を示す図である。図１において、電気車駆動システム１００は、架線１と、集電装置２と、開閉器３，４と、フィルタリアクトル５と、フィルタコンデンサ６と、インバータ７と、モータ８と、制御装置１２とを備える。
　架線１は、高電位側の直流母線１４ａと低電位側の直流母線１４ｂとの間に直流電源電圧を印加する。開閉器３，４及びフィルタリアクトル５は、高電位側の直流母線１４ａに挿入される。開閉器３の例は、高速度遮断器である。開閉器４の例は、断流器である。フィルタコンデンサ６は、高電位側の直流母線１４ａと低電位側の直流母線１４ｂとの間に接続される。架線１が出力する直流電圧は、集電装置２及びフィルタリアクトル５を介してフィルタコンデンサ６に印加される。フィルタコンデンサ６は、架線１から出力される直流電圧を平滑する。フィルタリアクトル５とフィルタコンデンサ６とによって、フィルタ回路が構成される。インバータ７は、フィルタコンデンサ６に蓄積された直流電力を交流電力に変換する電力変換器である。インバータ７は、変換した交流電力を電気車に搭載されるモータ８に供給してモータ８を駆動する。モータ８は、電気車に駆動力を付与するための推進駆動用モータである。
　なお、図１では、架線１として架空電線を示し、集電装置２としてパンタグラフ状の集電装置をそれぞれ示しているが、これらに限定されない。架線１としては、地下鉄等で使用されている第三軌条でもよく、これに合わせ、集電装置２は第三軌条用の集電装置を用いてもよい。また、図１では、架線１が直流架線である場合を示しているが、架線１は交流架線でもよい。なお、架線１が交流架線である場合、集電装置２と開閉器３との間、もしくは開閉器３と開閉器４との間には、受電する交流電圧を降圧するための変圧器が設けられ、変圧器の後段には変圧器から出力される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータが設けられる。
　電気車駆動システム１００は、各種のセンサとして、電圧検出器９，１０と、電流検出器１１と、速度検出器１６とを備える。電圧検出器９は、直流母線１４ａ，１４ｂ間の電圧を架線電圧として検出する。電圧検出器１０は、フィルタコンデンサ６の電圧であるフィルタコンデンサ電圧を検出する。電流検出器１１は、インバータ７とモータ８との間に流れるモータ電流を検出する。速度検出器１６は、モータ８の回転速度を検出する。
　電圧検出器９によって検出された架線電圧、電圧検出器１０によって検出されたフィルタコンデンサ電圧及び電流検出器１１によって検出されたモータ電流は、制御装置１２に入力される。また、速度検出器１６によって検出された回転速度は、電気車の走行速度を表す速度情報として、制御装置１２に入力される。
　なお、電気車においては、速度センサ又は位置センサを用いずに、モータ速度又はモータの回転子の位置を推定し、推定したモータの速度情報又は位置情報に基づいてモータを制御する技術であるセンサレス制御が公知である。このため、センサレス制御が適用される電気車においては、速度検出器１６は不要である。
　図２は、実施の形態における制御装置１２の構成を示す図である。制御装置１２は、インバータ７の動作を制御するインバータ制御部１２Ａと、実施の形態における演算部である絞り込み開始電圧演算部１２Ｂとを備える。詳細は後述するが、絞り込み開始電圧演算部１２Ｂは、速度検出器１６から出力される速度情報に基づいて、絞り込み開始電圧ＲＳを演算してインバータ制御部１２Ａに出力する。
　インバータ制御部１２Ａは、架線電圧、フィルタコンデンサ電圧、モータ電流及び速度情報に基づいて、インバータ７の内部に設けられるスイッチング素子７ａをオンオフ制御するための制御信号ＧＣを生成してインバータ７に出力する。また、インバータ制御部１２Ａは、絞り込み開始電圧ＲＳ及びフィルタコンデンサ電圧に基づいて、電気車の減速制動時に発生する回生電力の絞り込みを制御する。
　図３は、実施の形態の制御装置１２における要部の動作説明に使用する第１の図である。図３において、横軸には電気車の走行速度が示され、縦軸には絞り込み開始電圧が示されている。絞り込み開始電圧は、電気車の減速制動時に発生する回生電力の絞り込みを開始する設定値である。インバータ制御部１２Ａは、フィルタコンデンサ電圧が絞り込み開始電圧に達すると、回生電力の絞り込みを開始する制御を行う。
　電気車の減速制動時において、電気車の走行速度は低下する。図３に示されるように、走行速度が低下して第１速度Ｋ１に達するまでの間、絞り込み開始電圧は、既定値である第１電圧Ｖ１に設定される。一方、電気車の走行速度が第１速度Ｋ１以下に低下すると、絞り込み開始電圧は、第１電圧Ｖ１よりも高い第２電圧Ｖ２に変更される。
　従って、実施の形態における回生電力の絞り込み制御は、以下の動作態様となる。電気車の走行速度が第１速度Ｋ１に達するまでの間においては、インバータ制御部１２Ａは、フィルタコンデンサ電圧が上昇して第１電圧Ｖ１に達すると、回生電力の絞り込み制御を開始する。一方、電気車の走行速度が第１速度Ｋ１以下の場合、インバータ制御部１２Ａは、フィルタコンデンサ電圧が第２電圧Ｖ２に達すると、回生電力の絞り込み制御を開始する。即ち、電気車の走行速度が第１速度Ｋ１以下の場合、フィルタコンデンサ電圧が第１電圧Ｖ１以上、且つ第２電圧Ｖ２未満では、回生電力の絞り込み制御は、行われない。
　次に、絞り込み開始電圧を図３のように設定する理由について、図４を参照して説明する。図４は、実施の形態の制御装置１２における要部の動作説明に使用する第２の図である。図４は、電気車の走行速度と電気車の減速制動時に発生する回生電力との関係を模式的に示す図であり、横軸には電気車の走行速度が示され、縦軸には回生電力が示されている。
　図４に示されるように、電気車の減速制動時に発生する回生電力は、高速度領域から中速度領域に移行するにつれて大きくなる。このため、これらの領域では、架線電圧の制限値の影響を受けるので、絞り込み開始電圧を上昇させることは避けるべきである。一方、中速度領域から低速度領域に移行するにつれて、回生電力は小さくなる。従って、低速度領域では、絞り込み開始電圧を上昇させても、架線電圧の制限値の影響を小さくすることができる。
　なお、実施の形態に係る電気車制御装置の機能は、フローチャートの形式で表すことができる。図５は、実施の形態の制御装置１２による処理の流れを示すフローチャートである。
　インバータ制御部１２Ａは、電気車の減速制動時に発生する回生電力による回生ブレーキの発生を検知する（ステップＳ１１）。そして、回生ブレーキの発生が検知されると、インバータ制御部１２Ａは、電気車の走行速度を閾値と比較する（ステップＳ１２）。電気車の走行速度が閾値よりも大きい場合（ステップＳ１２，Ｎｏ）、ステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１からの処理を繰り返す。
　電気車の走行速度が閾値以下に低下した場合（ステップＳ１２，Ｙｅｓ）、絞り込み開始電圧演算部１２Ｂは、回生電力の絞り込みを開始する設定値である絞り込み開始電圧を既定値である第１電圧よりも高い第２電圧に変更して（ステップＳ１３）、図５の処理フローを終了する。
　図５の処理フローを終了すると、インバータ制御部１２Ａは、上記ステップＳ１３において変更された第２電圧を使用して回生電力の絞り込み制御を行う。なお、上記ステップＳ１２の判定処理では、走行速度と閾値とが等しい場合を“Ｙｅｓ”で判定しているが、“Ｎｏ”で判定してもよい。即ち、走行速度と閾値とが等しい場合を“Ｙｅｓ”又は“Ｎｏ”の何れで判定してもよい。
　次に、ブレンディング制御を考慮した絞り込み開始電圧の設定方法について、図６を参照して説明する。図６は、実施の形態の制御装置１２における要部の動作説明に使用する第３の図である。図６の上段部には、電気車の走行速度と電気車におけるブレーキ力との関係が示されている。図６の下段部には、電気車の走行速度と絞り込み開始電圧との関係が示されている。なお、ブレンディング制御とは、電力変換装置による電気ブレーキと、機械ブレーキ制御装置による機械ブレーキとを併用し、トータルのブレーキ力によって電気車の停止制御を行う制御手法である。
　図６の上段部には、走行速度がＫｂのときに、機械ブレーキ力を上昇させ、電気ブレーキ力を減少させる様子が示されている。本明細書では、この走行速度Ｋｂを「ブレンディング速度」と呼ぶ。
　図６の下段部には、電気車の走行速度が低下して第１速度Ｋ１に達するまでの間、絞り込み開始電圧は、第１電圧Ｖ１の値が維持される。そして、電気車の走行速度が第１速度Ｋ１に達すると、電気車の走行速度が更に低下して第２速度Ｋ２に達するまでの間、第１電圧Ｖ１よりも高い第２電圧Ｖ２に向けて、絞り込み開始電圧を直線的に上昇させる。なお、第２速度Ｋ２の値は、第１速度Ｋ１の値よりも小さく、且つ、ブレンディング速度Ｋｂの値よりも大きい。
　図６のように設定すれば、ブレンディング制御の影響を受けない絞り込み開始電圧の設定が可能になる。なお、図６では、第１電圧Ｖ１から第２電圧Ｖ２に向けて、絞り込み開始電圧をリニアに上昇させているが、これに限定されない。絞り込み開始電圧を非線形の関数曲線に従って上昇させるようにしてもよい。
　次に、実施の形態における制御装置１２の機能を実現するためのハードウェア構成について、図７及び図８の図面を参照して説明する。図７は、実施の形態における制御装置１２の機能を実現するハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図８は、実施の形態における制御装置１２の機能を実現するハードウェア構成の他の例を示すブロック図である。
　上述した制御装置１２における機能を実現する場合には、図７に示されるように、演算を行うプロセッサ３００、プロセッサ３００によって読みとられるプログラムが保存されるメモリ３０２、及び信号の入出力を行うインタフェース３０４を含む構成とすることができる。
　プロセッサ３００は、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、又はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）といった演算手段であってもよい。また、メモリ３０２には、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　ＥＰＲＯＭ）といった不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ）を例示することができる。
　メモリ３０２には、制御装置１２の機能を実行するプログラムが格納されている。プロセッサ３００は、インタフェース３０４を介して必要な情報を授受し、メモリ３０２に格納されたプログラムをプロセッサ３００が実行することにより、上述した制御装置１２の機能を実行することができる。
　また、図７に示すプロセッサ３００及びメモリ３０２は、図８のように処理回路３０３に置き換えてもよい。処理回路３０３は、単一回路、複合回路、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
　以上説明したように、実施の形態によれば、制御装置は、電気車の走行速度を表す速度情報に基づいて、電気車の減速制動時に発生する回生電力の絞り込みを開始する設定値である絞り込み開始電圧を演算する演算部を備える。この演算部は、走行速度が第１速度以下に低下した際には、絞り込み開始電圧を既定値である第１電圧よりも高い第２電圧に変更する。これにより、位置情報を用いることなく、電気車の停止精度の向上を図ることができる。
　従来技術では、自車及び他車の現在位置の情報が必須であり、これらの位置情報がないと制御ができないという課題があった。これに対して、実施の形態の手法は、位置情報を用いる必要がないので、位置情報を有していない旧型の電気車であっても、適用が可能である。
　また、従来技術は、速度情報を用いる手法ではない。このため、位置情報の精度が良くても、走行時の速度が速い場合には、回生失効してしまうおそれがある。これに対し、実施の形態の手法は、電気車の走行速度の情報を用いるので、このような課題は生じない。
　なお、回生電力の絞り込みを開始する第１速度は、ブレンディング制御を開始するブレンディング速度よりも速いことが望ましい。このようにすれば、ブレンディング制御の影響を受けることなく、絞り込み開始電圧の設定を行うことができる。
　また、走行速度が第１速度以下に低下した際に変更された絞り込み開始電圧は、走行速度がブレンディング速度に達する前に第２電圧に変更されることが望ましい。このようにすれば、絞り込み開始電圧を第２電圧に向けて徐々に変更する場合であっても、ブレンディング制御の影響を受けることなく、絞り込み開始電圧の設定を行うことができる。
　また、実施の形態に係る回生電力の制御方法では、以下に示す、第１、第２、第３及び第４ステップを実行する。第１ステップでは電気車の減速制動時に発生する回生電力による回生ブレーキの発生を検知する。第２ステップでは、回生ブレーキの発生が検知された際に、電気車の走行速度を閾値と比較する。第３ステップでは、走行速度が閾値以下に低下したときに、電気車の減速制動時に発生する回生電力の絞り込みを開始する設定値である絞り込み開始電圧を既定値である第１電圧よりも高い第２電圧に変更する。第４ステップでは、第３ステップにおいて変更された第２電圧を使用して回生電力の絞り込み制御を行う。これらの第１、第２、第３及び第４ステップにより、位置情報を用いることなく、電気車の停止精度の向上を図ることができる。
　なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１　架線、２　集電装置、３，４　開閉器、５　フィルタリアクトル、６　フィルタコンデンサ、７　インバータ、７ａ　スイッチング素子、８　モータ、９，１０　電圧検出器、１１　電流検出器、１２　制御装置、１２Ａ　インバータ制御部、１２Ｂ　絞り込み開始電圧演算部、１４ａ，１４ｂ　直流母線、１６　速度検出器、１００　電気車駆動システム、３００　プロセッサ、３０２　メモリ、３０３　処理回路、３０４　インタフェース。

Claims (4)

  1. 　架線から出力される架線電圧を平滑するフィルタコンデンサと、前記フィルタコンデンサに蓄積された直流電力を交流電力に変換し、変換した前記交流電力を電気車に搭載されるモータに供給して前記モータを駆動する電力変換器と、前記電力変換器の動作を制御する制御装置と、を備えた電気車制御装置であって、
    　前記制御装置は、前記電気車の走行速度を表す速度情報に基づいて、前記電気車の減速制動時に発生する回生電力の絞り込みを開始する設定値である絞り込み開始電圧を演算する演算部を備え、
    　前記演算部は、前記走行速度が第１速度以下に低下した際に、前記絞り込み開始電圧を既定値である第１電圧よりも高い第２電圧に変更する
    　ことを特徴とする電気車制御装置。
  2. 　前記制御装置は、
    　電気ブレーキと機械ブレーキとを併用し、トータルのブレーキ力によって前記電気車の停止制御を行うブレンディング制御を行い、
    　前記回生電力の絞り込みを開始する前記第１速度の値は、前記ブレンディング制御を開始するブレンディング速度の値よりも大きい
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電気車制御装置。
  3. 　前記電気車の減速制動時において、前記走行速度が第１速度以下に低下した際に変更された前記絞り込み開始電圧は、前記走行速度が前記ブレンディング速度に達する前に前記第２電圧に変更される
    　ことを特徴とする請求項２に記載の電気車制御装置。
  4. 　電気車における回生電力の制御方法であって、
    　前記電気車の減速制動時に発生する回生電力による回生ブレーキの発生を検知する第１ステップと、
    　前記回生ブレーキの発生が検知された際に、前記電気車の走行速度を閾値と比較する第２ステップと、
    　前記走行速度が閾値以下に低下したときに、前記電気車の減速制動時に発生する回生電力の絞り込みを開始する設定値である絞り込み開始電圧を既定値である第１電圧よりも高い第２電圧に変更する第３ステップと、
    　第３ステップにおいて変更された前記第２電圧を使用して前記回生電力の絞り込み制御を行う第４ステップと、
    　を含むことを特徴とする回生電力の制御方法。
PCT/JP2020/024904 2020-06-24 2020-06-24 電気車制御装置及び回生電力の制御方法 WO2021260864A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022531335A JP7224549B2 (ja) 2020-06-24 2020-06-24 電気車制御装置及び回生電力の制御方法
DE112020007340.8T DE112020007340T5 (de) 2020-06-24 2020-06-24 Elektrofahrzeugsteuerung und verfahren zum steuern einer regenerativen elektrischen leistung
PCT/JP2020/024904 WO2021260864A1 (ja) 2020-06-24 2020-06-24 電気車制御装置及び回生電力の制御方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2020/024904 WO2021260864A1 (ja) 2020-06-24 2020-06-24 電気車制御装置及び回生電力の制御方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021260864A1 true WO2021260864A1 (ja) 2021-12-30

Family

ID=79282062

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/024904 WO2021260864A1 (ja) 2020-06-24 2020-06-24 電気車制御装置及び回生電力の制御方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7224549B2 (ja)
DE (1) DE112020007340T5 (ja)
WO (1) WO2021260864A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022131330A1 (de) 2022-11-28 2024-05-29 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Bremssystem für ein mittels einer elektrischen Maschine antreibbares Kraftfahrzeug

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002252902A (ja) * 2001-02-23 2002-09-06 Railway Technical Res Inst 電動機制御装置および電気車電動機の制御方法
JP2007043849A (ja) * 2005-08-04 2007-02-15 Toshiba Corp 車両駆動制御装置
JP2011055664A (ja) * 2009-09-03 2011-03-17 Railway Technical Res Inst 回生ブレーキ制御方法及び回生ブレーキ制御装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001204102A (ja) 2000-01-17 2001-07-27 Hitachi Ltd 電力回生ブレーキ制御装置
JP2009225630A (ja) * 2008-03-18 2009-10-01 Toshiba Corp 負荷調整装置を有する電気車

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002252902A (ja) * 2001-02-23 2002-09-06 Railway Technical Res Inst 電動機制御装置および電気車電動機の制御方法
JP2007043849A (ja) * 2005-08-04 2007-02-15 Toshiba Corp 車両駆動制御装置
JP2011055664A (ja) * 2009-09-03 2011-03-17 Railway Technical Res Inst 回生ブレーキ制御方法及び回生ブレーキ制御装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022131330A1 (de) 2022-11-28 2024-05-29 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Bremssystem für ein mittels einer elektrischen Maschine antreibbares Kraftfahrzeug

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2021260864A1 (ja) 2021-12-30
JP7224549B2 (ja) 2023-02-17
DE112020007340T5 (de) 2023-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101865954B1 (ko) 소음 저감을 위한 친환경 자동차의 인버터 제어 방법
JP4573835B2 (ja) 電気車制御装置
WO2021260864A1 (ja) 電気車制御装置及び回生電力の制御方法
WO2020008575A1 (ja) 鉄道車両用制御装置および離線判定方法
JP4969344B2 (ja) 電気車の電力変換装置
JP6851504B2 (ja) 電気車制御装置
JP4256238B2 (ja) 電力変換装置
WO2021106149A1 (ja) 推進制御装置および推進制御方法
JP6854925B2 (ja) 電気車制御装置
KR102074142B1 (ko) 철도차량의 제동장치 및 방법
JP2844154B2 (ja) 電気車の運転制御方式
WO2023286122A1 (ja) 推進制御装置及びフィルタコンデンサ電圧の制御方法
JP5879870B2 (ja) ロボットシステム
JP5294946B2 (ja) 電気車制御装置および抑速ブレーキ制御方法
JP3622410B2 (ja) インバータによる電動機の制御方法
JP7438754B2 (ja) 制御装置
WO2023170779A1 (ja) 空転滑走判別装置、ブレーキ制御システム、および空転滑走判別方法
JP2845093B2 (ja) 交流電気車の制御装置
JP2005312126A (ja) 電気車制御装置
JP2671540B2 (ja) 電気車制御装置
WO2021205586A1 (ja) 電力変換装置
JP6937913B2 (ja) 鉄道車両用制御装置
CN112793617A (zh) 电力机车的停车方法、装置及系统
JP3153655B2 (ja) 電気車制御装置
JPH0373201B2 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20942187

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022531335

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20942187

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1