[发明专利]铁道车辆的发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及铁道车辆的发电系统，特别涉及在引擎控制系统与发电控制系统之间不进行电气控制信息交换的情况下控制引擎发电机的动作或发电电力的铁道车辆的发电系统的技术。

背景技术

由于铁道车辆通过铁的车轮在铁轨上滚动而行驶，因此其特征在于行驶阻力比汽车小。特别是在最近的电气铁道车辆中，在制动时让主电动机作为发电机起作用来获得制动力，同时进行再生制动器控制，将制动时主电动机产生的电能返回给架线作为其他车辆的加速能量再利用的。具备该再生制动器的电气铁道车辆与不具备再生制动器的电气铁道车辆相比，能以约一半的能量消耗进行行驶，可以称为灵活运用行驶阻力小的铁道车辆特征的节能方法。

另一方面，在运输密度小的地方线路等，通过不需要架线、变电站等基础设施的内燃机车辆(diesel car)，以低成本实现精确的乘客服务。可是，由于内燃机车辆没有架线等与其他车辆交换能量的部件，因此没有进行电气铁道车辆这样的再生能量的再利用。因而，为了在内燃机车辆中实现节能，不得不依赖于低燃耗引擎的开发。

作为针对这样的内燃机车辆也能推进节能的一个方法，设计出将引擎和蓄电装置组合的混合动力内燃机车辆。混合动力内燃机车辆通过设置蓄电装置，可在蓄电装置中暂时吸收在制动时产生的再生能量，通过将所吸收的再生能量作为加速时需要的一部分能量再利用，由此能够实现节能。关于混合动力内燃机车辆，例如在专利文献1的铁道车辆的驱动装置中有所叙述。

图6示出专利文献1的图2所示的铁道车辆的驱动装置的设备构成图。

引擎51基于引擎控制器69的燃料喷射量指令F eng而输出轴转矩。发电机52以引擎51的轴转矩为输入，将其变换成三相交流电进行输出。转换器装置53以从发电机52输出的三相交流电为输入，将其变换成直流电进行输出。这里，转换器装置53经由PWM控制器(向量控制运算器)70输出的选通信号Vp进行电压控制，以便使其成为基于来自系统综合控制部59的指令Sc的直流电压。

系统综合控制部59以蓄电装置58的内部状态信号Sp1为输入，向引擎控制器69输出运转指令Se，向恒定电力控制器(电流指令发生器)71输出运转指令Sc，向未图示的逆变器装置输出运转指令Si，向未图示的断路器62a、62b、62c、62d输出动作指令Sb，向配置于蓄电装置58内的充放电控制装置输出动作指令Sp2，控制这些设备的综合动作状态，使得蓄电装置58的蓄电量处于一定范围内。

速度传感器63a检测发电机52的转速，在速度运算器64a中将其变换成发电机转子频率Fr_cnv。滤波电容器65针对由转换器装置53变换后的直流电特别是在高频处变动的电压分量进行平滑，以使直流部的电压稳定。电流传感器66检测自转换器装置53经由滤波电容器65流入直流部或者自直流部流出的电流。电阻器67分流流入直流部或自直流部流出的电流，电压传感器68根据电阻器67的两端电压与流经电阻器67的电流值成比例的原理，检测直流部的电位差。

引擎控制器69输入来自系统综合控制部59的动作指令Se和来自速度运算部64b的转速信号Fr_gen，输出对引擎51的输出进行调整的燃料喷射量指令F_eng。

恒定电力控制器71将来自系统综合控制部59的动作指令Sc、来自速度运算部64a的转速信号F_cnv、来自电流传感器66的直流部电流检测值Icnv、来自电压传感器68的直流部电压检测值Vcnv作为输入，输出决定后述的PWM控制器70的电压控制量的电压指令Vc_cnv。

PWM控制器70以来自恒定电力控制器71的电压指令Vc_cnv、来自速度运算部64b的Fr_cnv为输入，输出用于使构成转换器装置53的未图示的开关元件接通/断开以驱动PWM控制的开关元件选通信号Vp。

专利文献1：JP特开2008-54408号公报

专利文献1的铁道车辆的驱动装置，在系统综合控制部中，基于发电机的转速、电动机的转速和由蓄电装置获得的内部状态信号，判定是否需要引擎的发电电力，根据对引擎的运转指令和对转换器装置的运转指令控制发电状态，进而在不需要引擎的发电电力的情况下判定是否停止引擎，通过对引擎的运转指令来提供使引擎停止的指令。