[發明專利]鐵道車輛的發電系統

有效

• 申請號: 201110245220.7
• 申請日: 2011-08-25
• 公開（公告）號: CN102416878A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 島田基巳;豐田瑛一
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: B60L11/14
• 分類號: B60L11/14;H02P9/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 張寶榮

技術領域

本發明涉及鐵道車輛的發電系統，特別涉及在引擎控制系統與發電控制系統之間不進行電氣控制信息交換的情況下控制引擎發電機的動作或發電電力的鐵道車輛的發電系統的技術。

背景技術

由于鐵道車輛通過鐵的車輪在鐵軌上滾動而行駛，因此其特征在于行駛阻力比汽車小。特別是在最近的電氣鐵道車輛中，在制動時讓主電動機作為發電機起作用來獲得制動力，同時進行再生制動器控制，將制動時主電動機產生的電能返回給架線作為其他車輛的加速能量再利用的。具備該再生制動器的電氣鐵道車輛與不具備再生制動器的電氣鐵道車輛相比，能以約一半的能量消耗進行行駛，可以稱為靈活運用行駛阻力小的鐵道車輛特征的節能方法。

另一方面，在運輸密度小的地方線路等，通過不需要架線、變電站等基礎設施的內燃機車輛(diesel?car)，以低成本實現精確的乘客服務?？墒?，由于內燃機車輛沒有架線等與其他車輛交換能量的部件，因此沒有進行電氣鐵道車輛這樣的再生能量的再利用。因而，為了在內燃機車輛中實現節能，不得不依賴于低燃耗引擎的開發。

作為針對這樣的內燃機車輛也能推進節能的一個方法，設計出將引擎和蓄電裝置組合的混合動力內燃機車輛。混合動力內燃機車輛通過設置蓄電裝置，可在蓄電裝置中暫時吸收在制動時產生的再生能量，通過將所吸收的再生能量作為加速時需要的一部分能量再利用，由此能夠實現節能。關于混合動力內燃機車輛，例如在專利文獻1的鐵道車輛的驅動裝置中有所敘述。

圖6示出專利文獻1的圖2所示的鐵道車輛的驅動裝置的設備構成圖。

引擎51基于引擎控制器69的燃料噴射量指令F?eng而輸出軸轉矩。發電機52以引擎51的軸轉矩為輸入，將其變換成三相交流電進行輸出。轉換器裝置53以從發電機52輸出的三相交流電為輸入，將其變換成直流電進行輸出。這里，轉換器裝置53經由PWM控制器(向量控制運算器)70輸出的選通信號Vp進行電壓控制，以便使其成為基于來自系統綜合控制部59的指令Sc的直流電壓。

系統綜合控制部59以蓄電裝置58的內部狀態信號Sp1為輸入，向引擎控制器69輸出運轉指令Se，向恒定電力控制器(電流指令發生器)71輸出運轉指令Sc，向未圖示的逆變器裝置輸出運轉指令Si，向未圖示的斷路器62a、62b、62c、62d輸出動作指令Sb，向配置于蓄電裝置58內的充放電控制裝置輸出動作指令Sp2，控制這些設備的綜合動作狀態，使得蓄電裝置58的蓄電量處于一定范圍內。

速度傳感器63a檢測發電機52的轉速，在速度運算器64a中將其變換成發電機轉子頻率Fr_cnv。濾波電容器65針對由轉換器裝置53變換后的直流電特別是在高頻處變動的電壓分量進行平滑，以使直流部的電壓穩定。電流傳感器66檢測自轉換器裝置53經由濾波電容器65流入直流部或者自直流部流出的電流。電阻器67分流流入直流部或自直流部流出的電流，電壓傳感器68根據電阻器67的兩端電壓與流經電阻器67的電流值成比例的原理，檢測直流部的電位差。

引擎控制器69輸入來自系統綜合控制部59的動作指令Se和來自速度運算部64b的轉速信號Fr_gen，輸出對引擎51的輸出進行調整的燃料噴射量指令F_eng。

恒定電力控制器71將來自系統綜合控制部59的動作指令Sc、來自速度運算部64a的轉速信號F_cnv、來自電流傳感器66的直流部電流檢測值Icnv、來自電壓傳感器68的直流部電壓檢測值Vcnv作為輸入，輸出決定后述的PWM控制器70的電壓控制量的電壓指令Vc_cnv。

PWM控制器70以來自恒定電力控制器71的電壓指令Vc_cnv、來自速度運算部64b的Fr_cnv為輸入，輸出用于使構成轉換器裝置53的未圖示的開關元件接通/斷開以驅動PWM控制的開關元件選通信號Vp。

專利文獻1：JP特開2008-54408號公報

專利文獻1的鐵道車輛的驅動裝置，在系統綜合控制部中，基于發電機的轉速、電動機的轉速和由蓄電裝置獲得的內部狀態信號，判定是否需要引擎的發電電力，根據對引擎的運轉指令和對轉換器裝置的運轉指令控制發電狀態，進而在不需要引擎的發電電力的情況下判定是否停止引擎，通過對引擎的運轉指令來提供使引擎停止的指令。