JP2019122122A - Control device and control method for controlling charge and discharge of power storage device provided in railway vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、概して、鉄道車両に備えられた蓄電装置の充放電の制御に関する。 The present invention generally relates to control of charging and discharging of a power storage device provided in a railway vehicle.
近年、地球温暖化といった環境問題を背景に、様々な産業分野において、省エネルギー化が一層重要になってきており、同じ輸送システムである自動車や航空機と比べてエネルギー効率が高いとされている鉄道においても、更なる消費電力量の削減が求められている。このような状況を踏まえて、軽負荷時の回生電力を蓄電池に吸収する電車や、エンジンと蓄電池を組み合わせたハイブリッド気動車など、蓄電池を搭載した鉄道車両が普及してきている。 In recent years, with the background of environmental problems such as global warming, energy saving has become even more important in various industrial fields, and in railways considered to have higher energy efficiency than cars and aircraft, which are the same transportation system. Also, further reduction of power consumption is required. Based on such a situation, railway cars equipped with storage batteries, such as trains that absorb regenerative electric power at light load into storage batteries, and hybrid vehicles that combine an engine and storage batteries, have become widespread.
このような鉄道車両に搭載される蓄電装置は、高電圧かつ大容量が要求されるため、複数の蓄電池(以下、電池セルと呼ぶ)を直列に接続して高電圧化し、更にこの直列体(以下、組電池と呼ぶ)を複数並列に接続して大容量化している。 Since a high voltage and a large capacity are required for a power storage device mounted on such a railway vehicle, a plurality of storage batteries (hereinafter referred to as battery cells) are connected in series to increase the Hereinafter, a plurality of battery packs are connected in parallel to increase the capacity.
このような電池セルを多直多並列に接続して構成される電池ブロックにおいては、組電池を充放電するとき、組電池に含まれる複数の電池セルのうち、初めに上限電圧又は下限電圧に到達した電池セルによって組電池全体の充放電可能範囲が決まる。 In a battery block configured by connecting such battery cells in multiple serial multiple parallels, when charging / discharging the assembled battery, the battery pack is first set to the upper limit voltage or the lower limit voltage among the plurality of battery cells included in the assembled battery. The chargeable / dischargeable range of the entire assembled battery is determined by the reached battery cell.
組電池に含まれる複数の電池セル間で充電率(以下、SOC(State Of Charge)と呼ぶ)にばらつきがあると、組電池の実使用範囲が狭くなり、電池セルの性能を十分に発揮することができなくなる場合がある。よって電池ブロック内の複数の電池セルのSOCを均等化しながら運用する必要がある。 If there is variation in the charging rate (hereinafter referred to as SOC (State Of Charge)) among a plurality of battery cells included in the assembled battery, the actual use range of the assembled battery becomes narrow, and the performance of the battery cell is sufficiently exhibited. You may not be able to Therefore, it is necessary to operate while equalizing the SOCs of the plurality of battery cells in the battery block.
複数の電池セルを多直多並列に接続して構成される電池ブロック内の電池セルのSOC均等化の手法(以下、バランシング制御と呼ぶ)としては、例えば下記の特許文献1に記載の技術がある。特許文献1には、電池セルが開放状態にある場合の電圧(以下、OCV(Open Circuit Voltage)と呼ぶ)に対しSOCが単調増加する特性を利用して、電池セル毎に電圧を検出し、最小電圧の電池セルとほぼ同じ電圧となるよう他の電池セルを放電することにより、各電池セルのSOCを均等化するバランシング制御方式が開示されている。 As a method (hereinafter, referred to as balancing control) of SOC equalization of battery cells in a battery block configured by connecting a plurality of battery cells in multiple direct parallel connection, for example, the technology described in Patent Document 1 below is there. In Patent Document 1, a voltage is detected for each battery cell using a characteristic in which the SOC monotonously increases with respect to a voltage when the battery cell is in an open state (hereinafter referred to as OCV (Open Circuit Voltage)). A balancing control method is disclosed in which the SOC of each battery cell is equalized by discharging the other battery cells so as to have substantially the same voltage as the battery cell of the minimum voltage.
また、各セル電圧を基にSOCを均等化する場合は、各電池セルのSOCに対応するOCVをなるべく正確に測定することが重要である。充放電中の電池セルは、OCVに電圧降下分に加わる。そして、充放電停止後も分極によりOCVに残留電圧が加わっている。そこで特許文献2には、電動車両のイグニッションスイッチがオフとなってから一定時間経過後にSOCの均等化を実施するバランシング制御方式が開示されている。 Moreover, when equalizing SOC based on each cell voltage, it is important to measure OCV corresponding to SOC of each battery cell as correctly as possible. Battery cells being charged and discharged add to the voltage drop on the OCV. And, even after charge and discharge stop, residual voltage is added to OCV by polarization. Therefore, Patent Document 2 discloses a balancing control method in which SOC equalization is performed after a predetermined time has elapsed since the ignition switch of the electric vehicle is turned off.
特許文献1、及び特許文献2に開示された従来技術の手法によれば、例えば正極材に3元系、負極材に非晶質炭素を用いたリチウムイオン電池の場合、どのSOC領域においてもOCVに対するSOCの傾き(以下、|ΔOCV/ΔSOC|と呼ぶ)が大きい。そのため、OCVの計測誤差がわずかであればSOC値の差異もわずかである。故に、精度よくSOCを均等化することは難しくない。 According to the method of the prior art disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, for example, in the case of a lithium ion battery using a ternary system for the positive electrode material and amorphous carbon for the negative electrode material, OCV is obtained in any SOC region The slope of SOC with respect to (hereinafter, referred to as | ΔOCV / ΔSOC |) is large. Therefore, if the measurement error of OCV is slight, the difference between SOC values is also slight. Therefore, it is not difficult to equalize the SOC accurately.
しかし、例えば負極材に黒鉛やチタン酸リチウムを用いたリチウムイオン電池の場合、中央のSOC50%前後のSOC領域において、|ΔOCV/ΔSOC|が小さい。そのため、中央付近のSOC領域でバランシング制御を実施した場合、僅かなOCVの計測誤差であっても大幅にSOC値が異なってしまう。故に、精度よくSOCを均等化することが困難である。ハイブリッド車両のように充電と放電の両方を行う車両では、通常、充電と放電のバランスを適切にするためにSOCは中央付近のSOC領域に維持されるが、SOCが中央付近のSOC領域であると、|ΔOCV/ΔSOC|が小さい中央付近のSOC領域を持つ電池が採用された場合、精度よくSOCを均等化することが困難である。 However, in the case of a lithium ion battery using, for example, graphite or lithium titanate as the negative electrode material, | ΔOCV / ΔSOC | is small in the SOC region around 50% of the central SOC. Therefore, when the balancing control is performed in the SOC region near the center, the SOC value is significantly different even with a slight measurement error of the OCV. Therefore, it is difficult to equalize the SOC accurately. In a vehicle that performs both charging and discharging, such as a hybrid vehicle, the SOC is usually maintained in the SOC region near the center in order to balance the charging and discharging, but the SOC is in the SOC region near the center In the case where a battery having an SOC region near the center where the | ΔOCV / ΔSOC | is small is adopted, it is difficult to equalize the SOC accurately.
本発明はこのような従来技術の実情からなされたもので、その目的は、鉄道車両に備えられる蓄電装置内の蓄電池の種類に関わらずに精度よくSOCを均等化することにある。 The present invention has been made from the circumstances of the prior art as described above, and its object is to equalize the SOC accurately regardless of the type of storage battery in the power storage device provided in the railway vehicle.
上記の目的を達成するために、鉄道車両に備えられる蓄電装置の充放電を制御する制御装置が、蓄電装置の充電率が第1閾値以上の場合に蓄電装置を放電し蓄電装置の充電率が第2閾値(第2閾値<第1閾値)以下の場合に蓄電装置を充電する充放電制御部と、鉄道車両が停車中である場合に当該停車中の場所が予め指定した停車場であるかの停車場判定を行う停車場判定部と、停車場判定の結果が真の場合に第1の閾値及び第2の閾値の少なくとも1つを変更する閾値決定部とを備える。 In order to achieve the above object, a control device for controlling charging and discharging of the storage device provided in the railway vehicle discharges the storage device when the charging rate of the storage device is equal to or more than the first threshold, and the charging rate of the storage device is A charge / discharge control unit that charges the power storage device if the second threshold (the second threshold <the first threshold) or less, and if the railway vehicle is at a stop, the stop location is a designated stop in advance A stop determination unit that performs stop determination, and a threshold determination unit that changes at least one of the first threshold and the second threshold when the result of the stop determination is true.
本発明に係る制御装置は、鉄道車両毎に備えられてもよいし、連結した複数の鉄道車両のうちの特定の鉄道車両(例えば運転台のある鉄道車両)にのみ備えられてもよい。 The control device according to the present invention may be provided for each rail car, or may be provided only for a specific rail car (for example, a rail car with a cab) among a plurality of connected rail cars.
本発明によれば、鉄道車両に備えられる蓄電装置内の蓄電池の種類に関わらずに精度よくSOCを均等化することができる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 According to the present invention, the SOC can be accurately equalized regardless of the type of the storage battery in the power storage device provided in the railway vehicle. Problems, configurations, and effects other than those described above will be apparent from the description of the embodiments below.
以下、本発明に係る鉄道車両用駆動システムを実施するための形態を図に基づいて説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form for implementing the drive system for rail vehicles concerning this invention is demonstrated based on figures.
以下に説明する実施形態では、エンジンと蓄電装置を搭載したハイブリッド気動車や力行中の鉄道車両が少ない軽負荷時に回生電力を蓄電装置に蓄電する軽負荷回生システムを搭載した鉄道車両(以下、軽負荷回生システム電車と呼ぶ)に対して適用した場合を例に挙げて説明する。しかし、本実施形態は、蓄電装置を電車に搭載して非電化区間を蓄電装置の放電電力で走行する蓄電池電車や、停電などの非常時に蓄電装置の放電電力で走行する非常走行システムを搭載した鉄道車両にも同様に適用できる。 In the embodiments to be described below, a hybrid railway vehicle equipped with an engine and a storage device or a railway vehicle equipped with a light load regeneration system for storing regenerative power in the storage device under light load when the number of railway vehicles under power is small The case where the present invention is applied to a regenerative system train will be described as an example. However, in the present embodiment, a storage battery train that carries a power storage device on a train and travels in a non-electrified section with the discharge power of the power storage device, and an emergency travel system that travels with discharge power of the power storage device in an emergency such as a power failure. The same applies to railway vehicles.
また以下に説明する実施形態は、蓄電装置を構成する蓄電池にリチウムイオン電池を適用した場合を例に挙げて説明するが、鉛電池やニッケル水素電池など、その他の蓄電池にも、同様に適用できる。 In the embodiment described below, although the case where a lithium ion battery is applied to a storage battery constituting a power storage device is described as an example, the present invention can be similarly applied to other storage batteries such as lead batteries and nickel hydrogen batteries. .
また以下に説明する実施形態では、「記憶部」は、1以上のメモリを含む。記憶部における少なくとも1つのメモリは、揮発性メモリであってもよいし不揮発性メモリであってもよい。 In the embodiments described below, the “storage unit” includes one or more memories. At least one memory in the storage unit may be volatile memory or non-volatile memory.
また以下に説明する実施形態では、「プロセッサ部」は、1以上のプロセッサである。少なくとも1つのプロセッサは、典型的には、CPU(Central Processing Unit)のようなマイクロプロセッサであるが、GUP(Graphics Processing Unit)のような他種のプロセッサでもよい。少なくとも1つのプロセッサは、処理の一部又は全部を行うハードウェア回路(例えばFPGA(Field-Programmable Gate Array)又はASIC(Application Specific Integrated Circuit))といった広義のプロセッサでもよい。 Also, in the embodiments described below, the "processor unit" is one or more processors. The at least one processor is typically a microprocessor such as a central processing unit (CPU), but may be another processor such as a graphics processing unit (GUP). The at least one processor may be a processor in a broad sense such as a hardware circuit (for example, a field-programmable gate array (FPGA) or an application specific integrated circuit (ASIC)) that performs part or all of the processing.
また以下に説明する実施形態では、「kkk部」(記憶部及びプロセッサ部を除く)の表現にて機能を説明することがあるが、機能は、1以上のコンピュータプログラムがプロセッサ部によって実行されることで実現されてもよいし、1以上のハードウェア回路によって実現されてもよい。各機能の説明は一例であり、複数の機能が1つの機能にまとめられたり、1つの機能が複数の機能に分割されたりしてもよい。また、kkk部は、kkk手段と呼ばれてもよい。 In the embodiments described below, the function may be described by the expression “kkk unit” (excluding the storage unit and the processor unit), but one or more computer programs are executed by the processor unit. May be realized by one or more hardware circuits. The description of each function is an example, and a plurality of functions may be combined into one function, or one function may be divided into a plurality of functions. Also, the kkk part may be called kkk means.
また、以下の説明では、「xxxテーブル」といった表現にて情報を説明することがあるが、情報は、どのようなデータ構造で表現されていてもよい。すなわち、情報がデータ構造に依存しないことを示すために、「xxxテーブル」を「xxx情報」と言うことができる。また、以下の説明において、各テーブルの構成は一例であり、1つのテーブルは、2以上のテーブルに分割されてもよいし、2以上のテーブルの全部又は一部が1つのテーブルであってもよい。
[第1実施形態]
Further, in the following description, information may be described by an expression such as “xxx table”, but the information may be expressed by any data structure. That is, the "xxx table" can be called "xxx information" to indicate that the information does not depend on the data structure. Also, in the following description, the configuration of each table is an example, and one table may be divided into two or more tables, or all or part of two or more tables may be one table. Good.
First Embodiment
図1は、本発明の第1実施形態に係る制御装置を含んだ鉄道車両用駆動システムのシステム構成を示す図である。初めに、鉄道車両用駆動システム(以下、駆動システム)1Aの各機器の構成について説明する。尚、駆動システム1Aは、ハイブリッド気動車を想定した際の駆動システムである。 FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of a railway vehicle drive system including a control device according to a first embodiment of the present invention. First, the configuration of each device of a railway vehicle drive system (hereinafter, drive system) 1A will be described. Drive system 1A is a drive system at the time of assuming a hybrid diesel car.
駆動システム1Aは、エンジン2と、エンジン2によって駆動され交流電力を出力する発電機3と、発電機3からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ4と、コンバータ4からの直流電力を交流電力に変換する電動機用インバータ5と、電動機用インバータ5からの交流電力を基に鉄道車両を駆動する電動機6と、電動機6の出力を減速して輪軸8に伝達する減速機7と、コンバータ4からの直流電力を交流電力に変換する補機用インバータ9と、補機用インバータ9からの交流電力を基に車両の照明や空調装置等のサービスに用いる補機10と、充放電によりエンジン2の出力を平準化する蓄電装置11と、運転士のノッチ操作に応じて運転指令を生成する運転台12と、運転台12から送信された運転指令や蓄電装置11の状態などを基に、コンバータ4、電動機用インバータ5及び補機用インバータ9についての制御指令を生成する制御装置13と、を有する。 Drive system 1A includes engine 2, a generator 3 driven by engine 2 to output AC power, converter 4 converting AC power from generator 3 to DC power, and DC power from converter 4 to AC power From the motor inverter 5 for converting into a motor, the motor 6 for driving the railway vehicle based on AC power from the motor inverter 5, the reduction gear 7 for reducing the output of the motor 6 and transmitting it to the wheelset 8, and the converter 4 Of the engine 2 by charging and discharging the auxiliary equipment 10 used for services such as lighting of vehicles and air conditioners based on AC power from the auxiliary equipment inverter 9 for converting DC power of the A storage device 11 for leveling the output, a driver cab 12 for generating a drive command according to a notch operation by the driver, a drive command transmitted from the driver cab 12 and a state of the storage battery 11 Based on, a converter 4, a control unit 13 which generates a control command for the motor inverter 5 and the auxiliary inverter 9, a.
エンジン2は、制御装置13からのエンジンノッチ指令値に従って軸トルクを出力する。発電機3は、エンジン2の軸トルクを入力として、これを三相交流電力に変換して出力する。コンバータ4は、発電機3から出力される三相交流電力を入力として、これを指令された電力量に対応した直流電力に変換して出力する。 The engine 2 outputs shaft torque in accordance with the engine notch command value from the control device 13. The generator 3 receives the shaft torque of the engine 2 as input, converts it into three-phase AC power, and outputs it. Converter 4 receives the three-phase AC power output from generator 3 as an input, converts this into DC power corresponding to the instructed amount of power, and outputs it.
電動機用インバータ5は、コンバータ4を介して供給される直流電力を三相交流電力に変換して電動機6を駆動する。電動機6は、電動機用インバータ5が出力する三相交流電力を入力として、これを軸トルクに変換して出力する。減速機7は、電動機6の回転速度を、異なる歯数の歯車の組合せ等で減速し、それにより増幅した軸トルクで輪軸8を駆動して車両を加減速する。また、輪軸8には、車両速度を計測するための速度発電機(図示せず)が取り付けられている。 The motor inverter 5 converts the DC power supplied via the converter 4 into three-phase AC power to drive the motor 6. The motor 6 receives the three-phase AC power output from the motor inverter 5 as input, converts it into shaft torque, and outputs it. The reduction gear 7 reduces the rotational speed of the motor 6 by a combination of gears having different numbers of teeth, and drives the wheel set 8 with the amplified shaft torque to accelerate and decelerate the vehicle. In addition, a speed generator (not shown) for measuring a vehicle speed is attached to the wheelset 8.
補機用インバータ9は、コンバータ4と電動機用インバータ5間の直流電力を入力としてこれを三相交流電力に変換して出力する。補機10は、車両の照明や空調装置等のサービス機器であり、補機用インバータ9より供給された電力で稼働する。 The auxiliary inverter 9 receives DC power between the converter 4 and the motor inverter 5 as input, converts it into three-phase AC power, and outputs it. The accessory 10 is a service device such as lighting of a vehicle or an air conditioner, and operates with the power supplied from the inverter 9 for accessory.
蓄電装置11は、複数のリチウムイオン電池セル(以下、電池セルと呼ぶ)を直並列に接続し、高圧化及び大容量化した電池ブロック11Aと、各電池セルの電圧(以下、セル電圧と呼ぶ)を測定し、電池ブロック11A内の電池セルのSOCにばらつきが生じた場合に、SOCの均等化を図る機能を有するセルコントローラ11Bとを有する。 Power storage device 11 connects a plurality of lithium ion battery cells (hereinafter referred to as battery cells) in series and in parallel, and increases the voltage and capacity of battery block 11A, and the voltage of each battery cell (hereinafter referred to as cell voltage) ), And has a cell controller 11B having a function to equalize the SOC when variations occur in the SOC of the battery cells in the battery block 11A.
運転台12は、時刻、出力制限状態を表示する表示器のような出力装置(図示せず)や、ボタンのような入力装置を備える。出力装置及び入力装置の少なくとも一部は、マンマシンインターフェースである。 The driver's cab 12 is provided with an output device (not shown) such as a display for displaying a time, an output restriction state, and an input device such as a button. At least a part of the output device and the input device is a man-machine interface.
制御装置13は、運転指令や蓄電装置11のSOCなどを基に、エンジン2、コンバータ4、電動機用インバータ5及び補機用インバータ9の少なくとも1つへ制御信号を出力し、駆動システム1A全体の電力フローを制御する。 Control device 13 outputs a control signal to at least one of engine 2, converter 4, motor inverter 5 and auxiliary machine inverter 9 based on the operation command and the SOC of power storage device 11, etc. Control power flow.
ここで、セルコントローラ11B及び制御装置13の少なくとも1つは、マイコン、アナログ回路、及びIC素子により構成される電子回路でよい。 Here, at least one of the cell controller 11B and the control device 13 may be an electronic circuit constituted by a microcomputer, an analog circuit, and an IC element.
図2は、本発明の第1実施形態に係る制御装置の機能構成を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing a functional configuration of the control device according to the first embodiment of the present invention.
制御装置13は、記憶部13Aを有する。制御装置13の機能としては、SOC推定部13B、バランシング判定部13C、駅コード判定部13D、停車場判定部13E、計時部13T、閾値決定部13Y、及び、充放電制御部13Xがある。充放電制御部13Xは、駆動制御部13F及び補機制御部13Gを有する。 The control device 13 has a storage unit 13A. The functions of the control device 13 include an SOC estimation unit 13B, a balancing determination unit 13C, a station code determination unit 13D, a stop determination unit 13E, a clock unit 13T, a threshold determination unit 13Y, and a charge / discharge control unit 13X. The charge and discharge control unit 13X includes a drive control unit 13F and an accessory control unit 13G.
記憶部13Aには、後述の指令値対応テーブル、SOC閾値1(第1の閾値の一例)、SOC閾値2(第2の閾値の一例)、走行距離−駅コード対応テーブル、駅コード−-停車場対応テーブル、SOC−OCVテーブルなどのデータが予め格納されている。また、記憶部13Aには、制御装置13の停止シーケンスで、SOC推定部13Bで推定したSOCがSOC推定部13BによりSOC初期値として格納される(矢印201)。また、制御装置13の次回起動シーケンスで、SOC推定部13Bにより記憶部13AからSOC初期値が読み出される。更に、記憶部13Aには、計時部13Tにより測定された時刻(例えば、年月日時分秒で表現される時刻)を示す日時情報も必要に応じて格納されてよい(矢印270)。計時部13Tにより測定された時刻は、記憶部13Aに格納されることに代えて又は加えて、バランシング判定部13Cや停車場判定部13Eといった機能に入力されてもよい。 The storage unit 13A includes a command value correspondence table, an SOC threshold 1 (an example of a first threshold), an SOC threshold 2 (an example of a second threshold), a travel distance-station code correspondence table, a station code--stop, which will be described later. Data such as the correspondence table and the SOC-OCV table are stored in advance. In the storage unit 13A, the SOC estimated by the SOC estimation unit 13B is stored as an SOC initial value by the SOC estimation unit 13B in the stop sequence of the control device 13 (arrow 201). Further, in the next startup sequence of the control device 13, the SOC initial value is read from the storage unit 13A by the SOC estimation unit 13B. Furthermore, date and time information indicating the time measured by the clock unit 13T (for example, the time represented by the year, month, day, hour and minute) may be stored in the storage unit 13A as required (arrow 270). The time measured by the clock unit 13T may be input to functions such as the balancing determination unit 13C and the parking lot determination unit 13E instead of or in addition to being stored in the storage unit 13A.
SOC推定部13Bは、電池ブロック11Aに具備された電流センサ(図示せず)で計測したバッテリ電流を特定する(矢印202)。また、SOC推定部13Bは、記憶部13Aから満充電容量、及びSOC初期値を読み出す(矢印203)。SOC推定部13Bは、バッテリ電流、満充電容量、及びSOC初期値を基に、SOCを算出し、算出したSOCを駆動制御部13Fに出力する(矢印204)。SOCの算出式は、数1の通りである。
ここで、SOC0はSOC初期値、Iはバッテリ電流、Qmaxはバッテリ(電池ブロック11A)の満充電容量である。 Here, SOC 0 is an SOC initial value, I is a battery current, and Qmax is a full charge capacity of a battery (battery block 11A).
バランシング判定部13Cは、各電池セルの電圧(以下、セル電圧)を特定し(矢印205)、記憶部13AからSOC−OCVテーブルを読み出し(矢印206)、各セル電圧とSOC−OCVテーブルとを基に、セル電圧を均等化するバランシング制御の実施可否を判定する。その判定結果が真の場合に、バランシング判定部13Cは、バランシング目標電圧をセルコントローラ11Bに送信する(矢印207)。第1実施形態では簡略化のため、セルコントローラ11Bを一つのブロックとして書いているが、実際の大規模な蓄電装置11においてはセルコントローラ11Bが複数搭載されていることが多いため、一度、制御装置13に複数のセルコントローラ11Bでそれぞれ取得した各セル電圧を集約し、バランシング目標電圧を規定して各セルコントローラ11Bに送信することで、電池ブロック11A内の全電池セルの容量均等化を図ることができる。 The balancing determination unit 13C specifies the voltage (hereinafter, cell voltage) of each battery cell (arrow 205), reads the SOC-OCV table from the storage unit 13A (arrow 206), and calculates each cell voltage and the SOC-OCV table. Based on the determination, it is determined whether to perform balancing control to equalize the cell voltage. If the determination result is true, the balancing determining unit 13C transmits the balancing target voltage to the cell controller 11B (arrow 207). In the first embodiment, the cell controller 11B is written as one block for the sake of simplicity. However, since a large number of cell controllers 11B are often mounted in an actual large-scale storage device 11, control is performed once. The cell voltages acquired respectively by the plurality of cell controllers 11B in the device 13 are collected, and the balancing target voltage is defined and transmitted to each cell controller 11B, thereby achieving capacity equalization of all the battery cells in the battery block 11A. be able to.
図3は、本発明の第1実施形態に係るバランシング判定部の制御処理の流れを示すフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart showing a flow of control processing of the balancing determination unit according to the first embodiment of the present invention.
まず、バランシング判定部13Cは、全電池セルのセル電圧をセルコントローラ11Bから受信する(S101)。 First, the balancing determination unit 13C receives cell voltages of all battery cells from the cell controller 11B (S101).
次に、バランシング判定部13Cは、S102〜S104でバランシングを実施するのに適した条件が満たされているか判定する。バランシング制御の実施可否の判定(後述のS106)では、例えば、OCV(電池セルが開放状態にある場合の電圧)に対し、SOCが単調増加する特性を利用して、SOCのばらつきが判定される。そのため、バランシング制御は、起動時の回路が開放状態にある高電圧リレー投入前に判定するのが望ましく、また、分極の影響が小さいと考えられる前回システム停止から一定時間(例えば数時間)経過後に実施するのが最適である。そこで、S102において、バランシング判定部13Cは、起動時の高電圧リレー投入前か判定する。S102の判定結果が真の場合に、S103において、バランシング判定部13Cは、前回のシステム停止からの経過時間がP時間(P>0、例えばP=3)以上か判定する。S103の判定結果が真の場合に、S104において、バランシング判定部13Cは、停車場フラグ(Fst)が“1”(指定停車場)かを判定する。Fstは、停車場判定部13Eから入力される(図2の矢印211)。S104の判定結果が真の場合に、バランシングを実施するのに適した条件が満たされているとの評価であるため、処理がS105に移行する。S102〜S104の少なくとも1つの判定結果が偽の場合に、処理がS108に移行する。 Next, the balancing determination unit 13C determines in S102 to S104 whether a condition suitable for performing balancing is satisfied. In the determination (S106 to be described later) whether or not to execute balancing control, for example, variation in SOC is determined using the characteristic that the SOC monotonously increases with respect to OCV (voltage when the battery cell is in the open state) . Therefore, it is desirable to determine the balancing control before turning on the high voltage relay whose circuit is open at startup, and after a predetermined time (for example, several hours) has passed since the last system stop whose polarization effect is considered to be small. It is best to do. Therefore, in S102, the balancing determination unit 13C determines whether or not the high voltage relay has been turned on at startup. If the determination result in S102 is true, the balancing determination unit 13C determines in S103 whether the elapsed time since the previous system stop is P time (P> 0, for example, P = 3) or more. If the determination result in S103 is true, the balancing determination unit 13C determines in S104 whether the parking lot flag (Fst) is "1" (designated parking lot). Fst is input from the stop determination unit 13E (arrow 211 in FIG. 2). If the determination result in S104 is true, the process proceeds to S105 because the evaluation is that the condition suitable for performing the balancing is satisfied. When at least one determination result of S102 to S104 is false, the process proceeds to S108.
S105において、バランシング判定部13Cは、バランシング制御の実施可否の判定を行う。S105において、バランシング判定部13Cは、記憶部13AからSOC−OCVテーブルを読み出し、全電池セルのセル電圧のうち、最高値と最低値をそれぞれセルSOCに変換する。図4は、本発明の第1実施形態に係るSOC−OCVテーブルの一例を示す図である。図4は、蓄電池を正極に3元系、負極に非晶質炭素を用いたリチウムイオン電池のSOC−OCV特性を示すSOC−OCVテーブルの一例を示す図である。全電池セルのセル電圧の最高値及び最低値がそれぞれ3.78V及び3.60Vであると仮定した場合、全電池セルのセルSOCの最高値及び最低値はそれぞれ65%及び50%となる。 In S105, the balancing determination unit 13C determines whether to execute balancing control. In S105, the balancing determination unit 13C reads the SOC-OCV table from the storage unit 13A, and converts the highest value and the lowest value of the cell voltages of all the battery cells into the cell SOC. FIG. 4 is a diagram showing an example of the SOC-OCV table according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a view showing an example of an SOC-OCV table showing SOC-OCV characteristics of a lithium ion battery using a storage battery as a positive electrode and a ternary system as a positive electrode and amorphous carbon as a negative electrode. Assuming that the maximum value and the minimum value of the cell voltages of all the battery cells are 3.78 V and 3.60 V, respectively, the maximum value and the minimum value of the cell SOCs of all the battery cells are 65% and 50%, respectively.
次に、図3に示すように、S106において、バランシング判定部13Cは、セルSOC最高値とセルSOC最低値の差分(セルSOC差)がQ%(Q>0、例えばQ=10)以上か判定する。S106の判定結果が真の場合に、バランシング制御が実施すべき状態のため、処理がS107に移行する。S106の判定結果が偽の場合に、処理がS108に移行する。 Next, as shown in FIG. 3, in S106, the balancing determination unit 13C determines whether the difference between the cell SOC maximum value and the cell SOC minimum value (cell SOC difference) is Q% (Q> 0, eg, Q = 10) or more. judge. If the determination result in S106 is true, the process proceeds to S107 because the state is that balancing control should be performed. If the determination result in S106 is false, the process proceeds to S108.
S107において、バランシング判定部13Cは、バランシング目標電圧として全電池セルのセル電圧の最低値を設定する。 In S107, the balancing determination unit 13C sets the minimum value of the cell voltages of all the battery cells as the balancing target voltage.
一方、S108において、バランシング判定部13Cは、バランシング制御を実施するのに不適切な条件が満たされているため、バランシング目標電圧として“−1”(無効値)を設定する。 On the other hand, in S108, the balancing determination unit 13C sets “−1” (invalid value) as the balancing target voltage because the condition unsuitable for performing the balancing control is satisfied.
最後に、バランシング判定部13Cは、S107又はS108で設定したバランシング目標電圧をセルコントローラ11Bに送信する(S109)。 Finally, the balancing determination unit 13C transmits the balancing target voltage set in S107 or S108 to the cell controller 11B (S109).
セルコントローラ11Bでは、バランシング判定部13Cより受信したバランシング目標電圧を基に、セルコントローラ11Bの基板上に搭載しているバランシングスイッチ(図示せず)と放電抵抗(図示せず)を用いて各電池セルのSOCを均等化する。 The cell controller 11B uses the balancing switch (not shown) and the discharge resistor (not shown) mounted on the substrate of the cell controller 11B based on the balancing target voltage received from the balancing determination unit 13C. Equalize the SOC of the cell.
図5は、本発明の第1実施形態に係るセルコントローラの制御処理の流れを示すフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart showing a flow of control processing of the cell controller according to the first embodiment of the present invention.
S201で、セルコントローラ11Bは、バランシング判定部13Cからバランシング目標電圧を受信する。S202において、セルコントローラ11Bは、バランシング目標電圧が“−1”(無効値)の場合、容量調整を行わずに本制御を終了とする。一方、S202において、バランシング目標電圧が“−1”(無効値)でない場合、処理がS203に移行する。セルコントローラ11Bは、記憶部13Aと同様にSOC−OCVテーブルをメモリ(図示せず)に保有しており、S203で、SOC−OCVテーブルを参照し、各セル電圧及びバランシング目標電圧それぞれ各セルSOC、バランシング目標SOCに変換する。次に、S204で、セルコントローラ11Bは、電池セル毎にΔSOC(セルSOCとバランシング目標SOCの差)を計算し、ΔSOC、満充電容量及び容量調整電流からそれぞれ必要放電時間を算出する。ここで、「容量調整電流」とは、セルコントローラ11Bの基板上に搭載しているバランシングスイッチを“ON”とした際に、放電抵抗に印加される電流値である。最後に、S205で、セルコントローラ11Bは、電池セル毎に必要放電時間分だけバランシングスイッチをそれぞれ“ON”とすることで、各電池セルの容量を均等化する。 At S201, the cell controller 11B receives the balancing target voltage from the balancing determination unit 13C. In S202, when the balancing target voltage is “−1” (invalid value), the cell controller 11B ends the control without performing the capacity adjustment. On the other hand, when the balancing target voltage is not “−1” (invalid value) in S202, the process proceeds to S203. The cell controller 11B holds the SOC-OCV table in a memory (not shown) as in the storage unit 13A, and in S203, refers to the SOC-OCV table to determine each cell voltage and each balancing target voltage for each cell SOC. , Convert to balancing target SOC. Next, in S204, the cell controller 11B calculates ΔSOC (the difference between the cell SOC and the balancing target SOC) for each battery cell, and calculates the necessary discharge time from the ΔSOC, the full charge capacity, and the capacity adjustment current. Here, the “capacity adjustment current” is a current value applied to the discharge resistor when the balancing switch mounted on the substrate of the cell controller 11B is turned “ON”. Finally, in S205, the cell controller 11B equalizes the capacities of the respective battery cells by setting the balancing switches to "ON" for the necessary discharge time for each battery cell.
図6は、本発明の第1実施形態に係る電池セルの必要放電時間演算を説明するための図である。セルコントローラ11Bが管理する電池セルはセル1〜7(No.1〜No.7の7個の電池セル)であり、バランシング目標SOCはセル5の50%と仮定した時のセル2の必要放電時間を一例とする。ここで、電池セルの満充電容量を10Ah、セルコントローラ11Bの容量調整電流を50mAとする。まず、セル2のセルSOCは65%であることから、セル2のΔSOCは15%である。これより、セル2をバランシング目標SOCとするために必要な放電容量(以下、必要放電容量と呼ぶ)の計算式は、数2の通りである。
数2において、満充電容量10Ah、ΔSOC15%より、セル2の必要放電容量は1,500mAhとなる(必要放電容量=10Ah(満充電容量)×0.15(ΔSOC)=1.5Ah=1,500mAh)。また、必要放電容量より、バランシング目標SOCとするために必要なバランシングスイッチの“ON”継続時間(以下、必要放電時間と呼ぶ)の計算式は、数3の通りである。
数3において、必要放電容量1,500mAh、容量調整電流50mAより、セル2の必要放電時間は30時間となる(必要放電時間=1,500mAh(必要放電容量)÷50mA(容量調整電流)=30h)。同様にして、各電池セルについて必要放電時間を計算し、この時間分バランシングスイッチを“ON”とすることで、電池ブロック11A内の全電池セルの容量均等化を図る。 The required discharge time of the cell 2 is 30 hours based on the required discharge capacity of 1,500 mAh and the capacity adjustment current of 50 mA in Equation 3. (Required discharge time = 1,500 mAh (required discharge capacity) ÷ 50 mA (capacity adjustment current) = 30 h ). Similarly, the required discharge time is calculated for each battery cell, and the balancing switch is turned “ON” for this time to achieve capacity equalization of all the battery cells in the battery block 11A.
図4では、正極に3元系、負極に非晶質炭素を用いたリチウムイオン電池のSOC−OCVテーブルが例として挙げられた。しかし、SOC−OCV特性は電池種や正極及び負極の材料の組合せにより変化する。 In FIG. 4, the SOC-OCV table of a lithium ion battery using a ternary system for the positive electrode and amorphous carbon for the negative electrode was taken as an example. However, the SOC-OCV characteristics change depending on the battery type and the combination of the material of the positive electrode and the negative electrode.
図7は、本発明の第1実施形態に係る負極に非晶質炭素又は黒鉛を適用したリチウムイオン電池のSOC−OCV特性を示すSOC−OCVテーブルの一例を示す図である。図7において、負極に非晶質炭素を適用したリチウムイオン電池(破線701)の場合、どのSOC領域においても、OCVに対するSOCの傾き(|ΔOCV/ΔSOC|)が大きい。一方、負極に黒鉛を適用したリチウムイオン電池(実線702)の場合、特にSOC20以上60%以下の領域(以下、中央付近SOC領域)700で|ΔOCV/ΔSOC|が相対的に小さい(負極が負極に非晶質炭素を適用したリチウムイオン電池についての中央付近SOC領域での|ΔOCV/ΔSOC|に比べて小さい)。この特徴は、負極がチタン酸リチウムのリチウムイオン電池や鉛電池、ニッケル水素電池も同様である。このような|ΔOCV/ΔSOC|が一定範囲のSOC領域について相対的に小さい(僅かなOCVの計測誤差であっても大幅にSOC値が異なってしまう)蓄電池が蓄電装置11に採用されている場合、バランシング制御の精度が、著しく悪化する可能性がある。 FIG. 7 is a view showing an example of an SOC-OCV table showing SOC-OCV characteristics of a lithium ion battery in which amorphous carbon or graphite is applied to the negative electrode according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 7, in the case of a lithium ion battery (broken line 701) in which amorphous carbon is applied to the negative electrode, the inclination (| ΔOCV / ΔSOC |) of SOC with respect to OCV is large in any SOC region. On the other hand, in the case of a lithium ion battery (solid line 702) in which graphite is applied to the negative electrode, | ΔOCV / ΔSOC | is relatively small particularly in the region of SOC 20 to 60% (hereinafter referred to as center SOC region) 700 (negative electrode is the negative electrode (Compared to | ΔOCV / ΔSOC | at the SOC region near the center of a lithium ion battery to which amorphous carbon is applied). This feature is similar to a lithium ion battery, a lead battery, and a nickel hydrogen battery of which the negative electrode is lithium titanate. When the storage battery 11 adopts such a storage battery in which | ΔOCV / ΔSOC | is relatively small (a slight OCV measurement error will result in a large difference in SOC value) with respect to the SOC range within a certain range The accuracy of the balancing control may be significantly degraded.
図8は、本発明の第1実施形態に係る電圧センサに計測誤差を含む場合のOCVとSOCの関係を示す図である。参照符号800Aは、負極に非晶質炭素を適用したリチウムイオン電池についてのSOC−OCVテーブルを示す。参照符号800Bは、負極に黒鉛を適用したリチウムイオン電池についてのSOC−OCVテーブルを示す。 FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the OCV and the SOC when the voltage sensor according to the first embodiment of the present invention includes a measurement error. Reference numeral 800A indicates an SOC-OCV table for a lithium ion battery in which amorphous carbon is applied to the negative electrode. Reference numeral 800B indicates an SOC-OCV table for a lithium ion battery in which graphite is applied to the negative electrode.
電圧センサやセル監視IC(Integrated Circuit)でセル電圧を計測する場合、センサのオフセット誤差やゲイン誤差、量子化誤差の影響により、測定値には数mV〜数十mVの計測誤差が重畳する。この計測誤差はセンサにより様々だが、電池ブロック内の全ての電池セルのセル電圧を計測する必要があるため、精度の良い高価な電圧センサを適用することは難しく、通常数十mV程度の誤差が計測値に含まれる。図8では、この電圧センサの計測誤差を20mVとした場合を例に、負極が非晶質炭素と黒鉛の場合について、それぞれSOC−OCVテーブルを参照してセル電圧をセルSOCに変換したことを示す。 When measuring a cell voltage with a voltage sensor or a cell monitoring IC (Integrated Circuit), a measurement error of several millivolts to several tens of millivolts is superimposed on the measured value due to the influence of the offset error, gain error and quantization error of the sensor. Although this measurement error varies depending on the sensor, it is difficult to apply an accurate voltage sensor because it is necessary to measure the cell voltage of all battery cells in the battery block, and an error of several tens of mV is usually It is included in the measurement value. In FIG. 8, the case where the measurement error of this voltage sensor is 20 mV is taken as an example, and in the case where the negative electrode is amorphous carbon and graphite, the fact that the cell voltage is converted to cell SOC by referring to the SOC-OCV table is shown. Show.
まず、テーブル800Aによれば、負極が非晶質炭素の場合、セル電圧がそれぞれ3.60V(真値)及び3.62V(電圧計測誤差含)に対応するセルSOCは50%(真値)及び51%(電圧計測誤差含)であり、電圧計測誤差に基づくSOCの誤差(以下、SOC誤差と呼ぶ)は1%となる。一方、テーブル800Bによれば、負極が黒鉛の場合、セル電圧がそれぞれ3.60V(真値)及び3.62V(電圧計測誤差含)に対応するセルSOCは40%(真値)及び55%(電圧計測誤差含)であり、SOC誤差は15%となり、負極が非晶質炭素の場合と比べてかなり大きい。そのため、負極が黒鉛の場合にSOC20〜60%の|ΔOCV/ΔSOC|が小さい領域でバランシングの判定をしてしまうと、各電池セルのセルSOCに非常に大きなSOC誤差が含まれてしまうため、精度よくSOCを均等化することができない。 First, according to the table 800A, when the negative electrode is amorphous carbon, the cell SOC corresponding to the cell voltages of 3.60 V (true value) and 3.62 V (including voltage measurement error) is 50% (true value). And 51% (including voltage measurement error), and the error of the SOC based on the voltage measurement error (hereinafter referred to as SOC error) is 1%. On the other hand, according to Table 800B, when the negative electrode is graphite, the cell SOC corresponding to the cell voltages of 3.60 V (true value) and 3.62 V (including voltage measurement error) is 40% (true value) and 55%, respectively. (Including voltage measurement error), the SOC error is 15%, which is considerably larger than when the negative electrode is amorphous carbon. Therefore, when the negative electrode is a graphite, if the balancing determination is performed in a region where | ΔOCV / ΔSOC | of small SOC 20 to 60% is small, the cell SOC of each battery cell includes a very large SOC error. It is not possible to equalize SOC accurately.
そこで、図2に示した駅コード判定部13D、停車場判定部13E、閾値決定部13Y及び充放電制御部13X(駆動制御部13F及び補機制御部13G)を用いて、バランシング制御を行う可能性のある特定の停車場に停車中に、電池ブロック11AのSOCを、上述した中央付近SOC領域の最大SOC60%以上、又は、最低SOC20%以下とすることで、計測精度の高くない安価な電圧センサやセル監視ICであっても、精度よくSOCを均等化することが図られる。以降、図2の制御装置の機能構成を基に、その実現方法について説明する。 Therefore, possibility of performing balancing control using station code determination unit 13D, stop determination unit 13E, threshold determination unit 13Y and charge / discharge control unit 13X (drive control unit 13F and accessory control unit 13G) shown in FIG. An inexpensive voltage sensor that does not have high measurement accuracy by setting the SOC of the battery block 11A to 60% or more of the above-mentioned center SOC region or more or the minimum SOC 20% or less while stopping at a specific stop of the Even in the cell monitoring IC, the SOC can be accurately equalized. A method of realizing the control will be described below based on the functional configuration of the control device shown in FIG.
駅コード判定部13Dは、輪軸8に取り付けられている速度発電機(図示せず)から受信した車両速度を積算し(矢印208)、走行距離を算出する。そして、駅コード判定部13Dは、走行距離−駅コード対応テーブルを記憶部13Aから読み出し(矢印209)、積算された走行距離と読み出された走行距離−駅コード対応テーブルとを基に、停車場の駅コードを識別する。 The station code determination unit 13D integrates the vehicle speed received from the speed generator (not shown) attached to the wheelset 8 (arrow 208), and calculates the travel distance. Then, the station code determination unit 13D reads the travel distance-station code correspondence table from the storage unit 13A (arrow 209), and stops based on the integrated travel distance and the read travel distance-station code correspondence table. Identify the station code of.
図9は、本発明の第1実施形態に係る停車場と駅コード、駅間距離、走行経路の関係を示す一例である。路線の区間内に、A駅、B駅、C駅、D駅、E駅、F駅、及び車両基地があり、駅コードがそれぞれ“1”、“2”、“3”、“4”、“5”、“6”、及び“7”と割り当てられている。走行経路は、A駅を出発し、F駅で折り返し、再度A駅で折り返し、車両基地まで走行する経路である。 FIG. 9 is an example showing a relationship between a stop and a station code, a distance between stations, and a travel route according to the first embodiment of the present invention. There are Station A, Station B, Station C, Station D, Station E, Station F, and a train station in the section of the route, and the station code is “1”, “2”, “3”, “4”, It is assigned "5", "6", and "7". The traveling route is a route leaving A station, returning at F station, returning at A station again, and traveling to the car base.
図10は、本発明の第1実施形態に係る走行距離−駅コードテーブルの一例を示す図である。 FIG. 10 is a view showing an example of a travel distance-station code table according to the first embodiment of the present invention.
走行距離−駅コード対応テーブル1000は、鉄道車両走行中に随時更新される走行距離xを入力として、走行距離xに応じた駅コードを出力とする。例えば、走行距離の計測値が10kmを超えた時点で、出力される駅コードが1(A駅)から2(B駅)に切替わる。これにより鉄道車両がどこの位置にいるかを識別することができる。 The travel distance-station code correspondence table 1000 receives a travel distance x that is updated as needed during travel of a rail car and outputs a station code corresponding to the travel distance x. For example, when the measured value of the traveling distance exceeds 10 km, the outputted station code is switched from 1 (A station) to 2 (B station). This makes it possible to identify where the railway vehicle is located.
尚、第1実施形態では、走行距離を基に鉄道車両の位置が識別されるが、線路上に設置された地上子から送信された位置情報を鉄道車両の車上子で受信することで、位置情報が取得されてもよい。 In the first embodiment, the position of the railway vehicle is identified based on the traveling distance, but the position information transmitted from the ground element installed on the track is received by the on-board child of the railway vehicle, Position information may be acquired.
図2に示すように、停車場判定部13Eは、駅コード判定部13Dから駅コードを受信し(矢印210)、駅コード−停車場対応テーブルを記憶部13Aから読み出し(矢印230)、受信した駅コード及び読み出した駅コード−停車場対応テーブルを基に、走行中又は停車中の場所が、予め指定した場所であるか判定する。 As shown in FIG. 2, the stop determination unit 13E receives the station code from the station code determination unit 13D (arrow 210), reads the station code-stop correspondence table from the storage unit 13A (arrow 230), and receives the station code And based on the read station code-stop correspondence table, it is determined whether the place being traveled or stopped is the place specified in advance.
図11は、本発明の第1実施形態に係る駅コード−停車場対応テーブルの一例を示す図である。 FIG. 11 is a diagram showing an example of a station code-stop correspondence table according to the first embodiment of the present invention.
駅コード−停車場対応テーブル1100は、駅コードを入力として、駅コードに応じた停車場フラグ(Fst)を出力とする。第1実施形態では、バランシング制御の実施条件となるシステムの停止及び起動操作を行う可能性の高い、折り返し駅のA駅とF駅、及び車両基地について、Fstが“1”であり、それ以外の場所についてはFstが“0”である。Fst“1”に対応した駅コードが、予め指定された停車場の駅コードに相当する。 The station code-stop correspondence table 1100 receives a station code and outputs a stop flag (Fst) corresponding to the station code. In the first embodiment, Fst is “1” for stations A and F at turnaround stations, and stations of the return station, which are highly likely to perform stop and start operations of the system serving as an implementation condition of balancing control. For the place of Fst is "0". The station code corresponding to Fst "1" corresponds to the station code of the stop designated in advance.
図2に示す閾値決定部13Yは、停車場判定部13Eから判定結果としてのFstを受信し(矢印212)、Fstが“1”の場合に、記憶部13AにおけるSOC閾値1及び2のうちの少なくとも1つを変更する(矢印213)。駆動制御部13Fは、SOC推定部13BからSOCを受信したり(矢印204)、停車場判定部13Eから判定結果としてのFstを受信したり(矢印214)、記憶部13Aから指令値対応テーブル、SOC閾値1及び2等を読み出したり(矢印215)、運転台12から運転指令又はシステム停止信号などを受信したり(矢印216)、輪軸8から車両速度を受信したりする(矢印217)。駆動制御部13Fは、受信した情報や読み出した情報などを基に、エンジン2に対する制御指令値(ノッチ指令値)を生成してエンジン2に送信したり(矢印218)、コンバータ4に対する指令値(発電電力指令値)を生成してコンバータ4に送信したり(矢印219)、電動機用インバータ5に対する指令値(出力指令値)を生成して電動機用インバータ5に送信したりする(矢印220)。 Threshold determination unit 13Y shown in FIG. 2 receives Fst as a determination result from stop determination unit 13E (arrow 212), and when Fst is “1”, at least one of SOC thresholds 1 and 2 in storage unit 13A. Change one (arrow 213). The drive control unit 13F receives the SOC from the SOC estimation unit 13B (arrow 204), receives Fst as a determination result from the stop determination unit 13E (arrow 214), the command value correspondence table from the storage unit 13A, SOC The threshold values 1 and 2 and the like are read (arrow 215), an operation command or a system stop signal is received from the cab 12 (arrow 216), and the vehicle speed is received from the wheelset 8 (arrow 217). The drive control unit 13F generates a control command value (notch command value) for the engine 2 based on the received information, the read information, etc., and transmits it to the engine 2 (arrow 218). The generated power command value is generated and transmitted to the converter 4 (arrow 219), or a command value (output command value) for the motor inverter 5 is generated and sent to the motor inverter 5 (arrow 220).
図12は、本発明の第1実施形態に係る動作モード判定の説明図である。 FIG. 12 is an explanatory diagram of operation mode determination according to the first embodiment of the present invention.
動作モードは、エンジンノッチ指令を選択するためのモード判定であって、車両速度とSOCを基に、4モードに分類される。リチウムイオン電池など蓄電池は、SOCが100%や0%付近で使用すると、劣化が加速される傾向があることから、蓄電池メーカーによって推奨するSOCの使用範囲(以下、SOC推奨使用範囲)が規定されている。モードA及びモードBは、このSOC推奨使用範囲内でのモード選択である。車両速度が10km未満の停車に近い状態の場合はモードAが選択され、車両速度が10km以上の走行状態である場合はモードBが選択されるとする。一方、SOC推奨使用範囲外である場合は、車両速度に関わらずSOCによってモードが選択される。SOCが使用上限SOCであるSOC閾値1(90%)より大きい場合はモードCが選択され、SOCが使用下限SOCであるSOC閾値2(10%)未満の場合はモードDが選択されるとする。次に、駆動制御部13Fは、動作モードと運転指令を基にエンジンノッチ指令値を生成する。 The operation mode is a mode determination for selecting an engine notch command, and is classified into four modes based on the vehicle speed and the SOC. If a storage battery such as a lithium ion battery is used at an SOC of around 100% or 0%, deterioration tends to accelerate. Therefore, the use range of SOC recommended by the storage battery manufacturer (hereinafter referred to as SOC recommended use range) is specified ing. Mode A and Mode B are mode selection within this SOC recommended use range. It is assumed that mode A is selected when the vehicle speed is close to a stop less than 10 km, and mode B is selected when the vehicle speed is 10 km or more. On the other hand, when it is out of the SOC recommended use range, the mode is selected by the SOC regardless of the vehicle speed. Mode C is selected when SOC is larger than SOC threshold 1 (90%) which is upper limit of use SOC, and mode D is selected when SOC is lower than SOC threshold 2 (10%) which is lower limit of use SOC . Next, the drive control unit 13F generates an engine notch command value based on the operation mode and the operation command.
図13は、本発明の第1実施形態に係る指令値対応テーブルの一例を示す図である。 FIG. 13 is a diagram showing an example of a command value correspondence table according to the first embodiment of the present invention.
第1実施形態では、説明の簡略化のため、運転指令を“1”(力行)、“2”(回生)、“3”(惰行)、“4”(抑速)、“5”(停止)の5種としたが、定速運転などの運転指令を加えてもよい。図12を基に判定した動作モードと、運転台12から受信した運転指令を基に、駆動制御部13Fは、図13の対応テーブル1300を参照してエンジンノッチ指令値を設定する。また、エンジンノッチ指令値は、“1”(エンジン1N)、“2”(エンジン2N)、“3”(エンジン3N)、“4”(アイドルアップ発電)、“5”(エンジン停止)の5段階とする。 In the first embodiment, in order to simplify the description, the operation command is “1” (power running), “2” (regeneration), “3” (overrun), “4” (suppression), “5” (stop) However, operation commands such as constant speed operation may be added. Based on the operation mode determined based on FIG. 12 and the operation command received from the cab 12, the drive control unit 13F sets an engine notch command value with reference to the correspondence table 1300 of FIG. In addition, the engine notch command values are 5 for “1” (engine 1N), “2” (engine 2N), “3” (engine 3N), “4” (idle up power generation), and “5” (engine stop) Make it a stage.
ここで、各、エンジンノッチ指令値における動作を説明する。 Here, the operation at each engine notch command value will be described.
エンジンノッチ指令値が“1”(エンジン1N)、“2”(エンジン2N)、及び“3”(エンジン3N)のいずれかの場合は、駆動制御部13Fは、それぞれエンジン出力と発電機負荷出力がバランスする点となるようエンジン2を制御する。エンジンノッチ指令値が“4”(アイドルアップ発電)の場合、駆動制御部13Fは、エンジン2をアイドルアップ時の回転速度(例えば800rpm)程度で安定するようにエンジン2を制御する。エンジンノッチ指令値が“5”(エンジン停止)の場合、駆動制御部13Fは、エンジン2への燃料供給を完全に停止し、エンジン回転自体を停止する。ここで、基本的にエンジンノッチ指令値は運転指令と動作モードにより一意に定まるが、動作モードがモードAで運転指令が5(停止)の停車中を想定した場合のみ、本実施形態では、“4”(アイドルアップ発電)と“5”(エンジン停止)をSOCに基づいて切り替える仕様が採用される。 When the engine notch command value is any of “1” (engine 1N), “2” (engine 2N), and “3” (engine 3N), the drive control unit 13F respectively generates the engine output and the generator load output. The engine 2 is controlled to be a balance point. When the engine notch command value is "4" (idle up power generation), the drive control unit 13F controls the engine 2 so that the engine 2 is stabilized at a rotational speed (for example, 800 rpm) at idle up. When the engine notch command value is "5" (engine stop), the drive control unit 13F completely stops the fuel supply to the engine 2 and stops the engine rotation itself. Here, basically, the engine notch command value is uniquely determined by the driving command and the operation mode, but in the present embodiment, only in the case where it is assumed that the operation mode is mode A and the driving command is 5 (stopping). A specification is adopted in which 4 "(idle up power generation) and" 5 "(engine stop) are switched based on the SOC.
図14は、本発明の第1実施形態に係るエンジンノッチ指令値とコンバータ発電電力指令値の対応関係を示す図である。 FIG. 14 is a diagram showing the correspondence between the engine notch command value and the converter generated power command value according to the first embodiment of the present invention.
通常、エンジン回転速度が一定以上の領域では、エンジン2とコンバータ4の協調制御を行い、コンバータ発電電力指令値を無段階に制御するが、第1実施形態では説明の簡略化のため、コンバータ発電電力指令値をエンジンノッチ指令値に対し、それぞれ一定の値とする。 Normally, in a region where the engine rotational speed is above a certain level, cooperative control of the engine 2 and the converter 4 is performed to control the converter generated power command value steplessly, but in the first embodiment, converter power generation is performed for simplification. The power command value is set to a constant value with respect to the engine notch command value.
図15は、本発明の第1実施形態に係る運転指令とインバータ指令値算出の説明図である。ここで、インバータ指令値についても説明の簡略化のため、無段階の値でなく、それぞれ一定の値とする。インバータ指令値は、正値の際は蓄電池が放電、負値の際は蓄電池が充電動作となる極性とする。ここで、基本的にエンジンノッチ指令値は運転指令と動作モードにより一意に定まるが、動作モードがモードAで運転指令が5(停止)の停車中を想定した場合のみ、−30kWと30kWをSOCに基づいて切り替える仕様とする。 FIG. 15 is an explanatory diagram of calculation of the operation command and the inverter command value according to the first embodiment of the present invention. Here, also for the inverter command value, in order to simplify the description, it is not a stepless value but each has a fixed value. The inverter command value has a polarity such that the storage battery is discharged when the value is positive, and the storage battery is charged when the value is negative. Here, basically, the engine notch command value is uniquely determined by the operation command and the operation mode, but the SOC of -30 kW and 30 kW is assumed only when assuming that the operation mode is mode A and the operation command is 5 (stop) during stop. The specifications are switched based on.
図16は、本発明の第1実施形態に係る停車中のエンジンノッチ指令値切り替えの説明図である。 FIG. 16 is an explanatory view of switching of the engine notch command value while the vehicle is stopped according to the first embodiment of the present invention.
上述したように、SOC閾値1及び2が存在する。SOCがSOC閾値1以上であった場合に、充放電制御部13Xが、蓄電装置11を強制的に放電する。SOC閾値2は、SOC閾値1よりも低く設定される。SOCがSOC閾値2以下であった場合に、充放電制御部13Xが、蓄電装置11を強制的に充電する。 As mentioned above, SOC thresholds 1 and 2 exist. When the SOC is equal to or higher than SOC threshold 1, charge / discharge control unit 13X forcibly discharges power storage device 11. The SOC threshold 2 is set lower than the SOC threshold 1. When the SOC is equal to or less than SOC threshold 2, charge / discharge control unit 13X forcibly charges power storage device 11.
第1実施形態の場合、SOC閾値1は、Fstに関わらず、固定値90%とする。 In the case of the first embodiment, the SOC threshold 1 is set to a fixed value 90% regardless of Fst.
一方、SOC閾値2は、Fst“0”の場合は45%であり、Fst“1”の場合は閾値決定部13YによりFst“0”よりも高い値、例えば、中央付近SOC領域の最高値60%とする。 On the other hand, SOC threshold 2 is 45% in the case of Fst "0", and in the case of Fst "1", the threshold value determination unit 13Y has a value higher than Fst "0", for example, the highest value 60 in the central SOC region. And%.
また、指令値(エンジンノッチ指令値)の切り替えの際は、図の通りSOCに所定範囲(例えば10%)のヒステリシス領域を設定することで、エンジン2の動作を安定化させることができる。 Further, when switching the command value (engine notch command value), the operation of the engine 2 can be stabilized by setting a hysteresis range of a predetermined range (for example, 10%) in the SOC as shown in the figure.
図2に示す補機制御部13Gは、運転台12から扉開閉指令やシステム停止信号を受信した場合に(矢印221)、扉開閉に必要な動力を計算する。また、補機制御部13Gは、鉄道車両内に設置した温度センサ(図示せず)からの車内温度から空調機器に必要な動力を計算する。そして、補機制御部13Gは、扉開閉と空調機器に必要な動力から補機用インバータ出力指令値を算出し、当該指令値を補機用インバータ9に送信する(矢印222)。尚、補機制御部13Gは、SOC閾値1及び2の少なくとも1つやSOCやFstを駆動制御部13Fから受信してもよい(矢印283)。それに代えて、補機制御部13Gは、SOC閾値1及び2の少なくとも1つを記憶部13Aから読み出したり、SOCをSOC推定部13Bから受信したり、Fstを停車場判定部13Eから受信したりしてもよい。例えば、補機制御部13Gは、SOCがSOC閾値1以上の場合に、補機10を稼働させることで蓄電装置11を放電してもよい。これにより、補機10を稼働させることで強制的な放電が可能である。 When a door open / close command or a system stop signal is received from the cab 12 (arrow 221), the accessory control unit 13G shown in FIG. 2 calculates the power necessary for the door open / close. The accessory control unit 13G also calculates the motive power necessary for the air conditioner from the in-vehicle temperature from the temperature sensor (not shown) installed in the railway vehicle. Then, the accessory control unit 13G calculates an accessory output command value for the accessory from the door opening / closing and power necessary for the air conditioner, and transmits the command value to the inverter 9 for the accessory (arrow 222). The accessory control unit 13G may receive at least one of the SOC thresholds 1 and 2 or the SOC or Fst from the drive control unit 13F (arrow 283). Instead, accessory control unit 13G reads at least one of SOC threshold values 1 and 2 from storage unit 13A, receives SOC from SOC estimation unit 13B, receives Fst from stop determination unit 13E, etc. May be For example, the accessory control unit 13G may discharge the power storage device 11 by operating the accessory 10 when the SOC is equal to or higher than the SOC threshold 1. Thus, by operating the accessory 10, forced discharge is possible.
図17は、本発明の第1実施形態に係る鉄道車両の一例であるハイブリッド気動車に搭載された蓄電装置11のSOC推移の一例を示す図である。 FIG. 17 is a diagram showing an example of transition of SOC of the power storage device 11 mounted on a hybrid railway vehicle which is an example of a railway vehicle according to the first embodiment of the present invention.
経過時間0〜15分、22〜42分、252分以降は、いずれも、車両走行中である。駅出発直後は、エンジンアシストによる力行動作を行うためSOCが低下する。駅到着直前は、電動機6を発電機として回生動作を行うためSOCが上昇する。 After the elapsed time of 0 to 15 minutes, 22 to 42 minutes, and 252 minutes, the vehicle is traveling. Immediately after leaving the station, the SOC decreases because the power assist operation by the engine assist is performed. Just before arrival at the station, the SOC rises because the motor 6 is used as a generator to perform regeneration.
経過時間15〜22分、42〜252分は、いずれも、車両停車中である。経過時間15〜22分は、停車時間が短いE駅に停車中のため、バランシング制御の実施条件となるシステムの停止及び起動操作を行う可能性の低いことから、E駅に対応したFstは“0”とされ、故に、SOC閾値2が45%に維持される。これにより、停車中において、駆動制御部13Fは、SOCが45%を下回ることを検出した場合、エンジン2をアイドルアップすることでアイドルアップ充電を行う。結果として、SOCが上昇する。SOCが55%(45%+10%(ヒステリシス範囲))を上回ると、駆動制御部13Fによりエンジン2が停止し、補機10への電力供給のみとなるためSOCが低下する。そのため、停車中はSOCが45%〜55%の範囲を行き来する推移となる。 In the elapsed time of 15 to 22 minutes and 42 to 252 minutes, the vehicle is at a stop. Since the elapsed time is 15 to 22 minutes, the stopping time is short at station E, so there is little possibility to stop and start the system that is the condition for implementing balancing control. The SOC threshold 2 is maintained at 45%. As a result, when the drive control unit 13F detects that the SOC is less than 45% while the vehicle is stopped, the engine 2 is idled up to perform idle up charging. As a result, the SOC rises. When the SOC exceeds 55% (45% + 10% (hysteresis range)), the engine 2 is stopped by the drive control unit 13F, and only the power supply to the accessory 10 is performed, so the SOC decreases. Therefore, while the vehicle is at a standstill, the SOC moves between 45% and 55%.
通常、ハイブリッド気動車に搭載する高出力タイプのリチウムイオン電池は、充電側と放電側の両側で高出力が得られるようSOC範囲の中央(50%)付近で最適となるよう設計されている。そのため、高いSOC領域や低いSOC領域では、充放電サイクルによる劣化や経時劣化がSOC範囲中央付近の場合と比べて大きくなる傾向がある。また、停車時間の短い駅で高いSOC領域まで急速充電を行うと、電池温度が高くなり、駅出発直後のエンジンアシストを十分にできない可能性がある。そのため、Fst“0”に対応した通常の駅では、使用するSOC範囲が、45%〜55%の中央付近に維持される。 In general, high-power lithium-ion batteries mounted on hybrid vehicles are designed to be optimal near the center (50%) of the SOC range so that high output can be obtained on both the charge and discharge sides. Therefore, in the high SOC region or the low SOC region, deterioration due to charge and discharge cycles and deterioration over time tend to be larger than in the case of the center of the SOC range. In addition, if the battery is rapidly charged to a high SOC area at a station with a short stop time, the battery temperature may be high, and engine assist immediately after leaving the station may not be sufficient. Therefore, in the normal station corresponding to Fst "0", the SOC range to be used is maintained near the center of 45% to 55%.
一方、経過時間42〜252分は、停車時間が長いF駅に停車中のため、バランシング制御の実施条件となるシステムの停止及び起動操作を行う可能性の高いことから、F駅に対応したFstは“1”とされ、故に、SOC閾値2が、閾値決定部13Yにより、通常の閾値(40%)よりも高い60%とされる。従って、停車中において、駆動制御部13Fは、SOCが60%を下回ることを検出した場合、SOCが70%(60%+10%(ヒステリシス範囲))に達するまでアイドルアップ充電を行う(符号1700を参照)。これにより、ハイブリッド気動車の場合の強制充電が行われ、停車中はSOCが60%〜70%(60%+10%(ヒステリシス範囲))の範囲を行き来する推移となる。結果として、停車中のどのタイミングでシステム停止が入ってもSOCは60%以上の状態となる。このため、システム起動時のバランシング制御時のSOCを60%以上(すなわち、蓄電池の種類によっては|ΔOCV/ΔSOC|が相対的に小さいSOC領域(中央付近SOC領域)の最高値以上)とすることができ、結果として、バランシング制御の判定を高精度に行うことができる。尚、図17では、経過時間240分でシステムが起動しバランシング制御が行われる(符号1701を参照)。 On the other hand, since the elapsed time 42 to 252 minutes is stopped at station F, which has a long stop time, there is a high possibility of performing stop and start operations of the system serving as the implementation condition of balancing control. Is set to "1", and therefore, the SOC threshold 2 is set to 60% higher than the normal threshold (40%) by the threshold determination unit 13Y. Therefore, when the drive control unit 13F detects that the SOC is less than 60% while the vehicle is stopped, the idle-up charging is performed until the SOC reaches 70% (60% + 10% (hysteresis range)) (reference numeral 1700). reference). As a result, forced charging is performed in the case of a hybrid vehicle, and while the vehicle is stopped, the SOC moves from 60% to 70% (60% + 10% (hysteresis range)). As a result, the SOC will be 60% or more regardless of the timing at which the vehicle is stopped. Therefore, SOC at the time of balancing control at system startup should be 60% or more (that is, depending on the type of storage battery, | ΔOCV / ΔSOC | is relatively small compared to the maximum value of the SOC area (the SOC area near the center)). As a result, the determination of the balancing control can be made with high accuracy. In FIG. 17, the system is activated and balancing control is performed at an elapsed time of 240 minutes (see reference numeral 1701).
以上の制御により、車両停車中のSOCを常にSOC範囲の中央付近とする場合と比べて、駅出発直後のエンジンアシスト性能維持や劣化抑制を図りつつ、バランシング制御の判定を高精度に行うことができる。
[第2実施形態]
With the above control, the determination of the balancing control can be performed with high accuracy while maintaining the engine assist performance immediately after leaving the station and suppressing the deterioration as compared with the case where the SOC while stopping the vehicle is always near the center of the SOC range. it can.
Second Embodiment
第2実施形態では、閾値決定部13Yは、停車中の場所が予め指定した停車場である場合に(停車中にFst“1”が入力された場合に)必ず停車中のSOC使用範囲(例えばSOC閾値2)を高く設定するのではなく、停車中の場所が予め指定した停車場であり且つシステム停止(典型的にはエンジン停止)が入力された場合にSOC使用範囲を高く設定する。 In the second embodiment, the threshold value determination unit 13Y always uses the SOC use range (for example, SOC) which is always stopped (when Fst "1" is input while the vehicle is stopped) when the place where the vehicle is stopped is a designated stop in advance. Instead of setting the threshold 2) high, the SOC use range is set high when the stop location is a previously specified stop and the system stop (typically, engine stop) is input.
図18は、本発明の第2実施形態に係るシステム停止信号入力前後のタイムチャートである。 FIG. 18 is a time chart before and after the input of the system stop signal according to the second embodiment of the present invention.
通常、運転台12から受信したシステム停止信号が“0”(稼働)から“1”(停止)に切り替わった後は、駆動制御部13Fは、即座にエンジン2を停止させる。第2実施形態では、閾値決定部13Yは、停車中の場所が予め指定した停車場であり且つシステム停止が入力された場合にSOC閾値2を60%に高める。これにより、システム停止入力後もSOCが60%となるまでは、駆動制御部13Fは、エンジン2のアイドルアップ充電を継続し、蓄電装置11を充電する(符号1800を参照)。 Normally, after the system stop signal received from the driver's cab 12 is switched from "0" (active) to "1" (stop), the drive control unit 13F immediately stops the engine 2. In the second embodiment, the threshold determination unit 13Y raises the SOC threshold 2 to 60% when the stop location is a designated stop in advance and the system stop is input. Thus, the drive control unit 13F continues the idle-up charging of the engine 2 until the SOC reaches 60% even after the system stop input, and charges the power storage device 11 (see reference numeral 1800).
図19は、本発明の第2実施形態に係る鉄道車両の一例であるハイブリッド気動車に搭載された蓄電装置のSOC推移の一例を示す図である。 FIG. 19 is a diagram showing an example of transition of SOC of a power storage device mounted on a hybrid railway vehicle, which is an example of a railcar according to a second embodiment of the present invention.
第1実施形態では、F駅到着後(42分付近)にSOC閾値2が45%から60%に変更され、故に、アイドルアップ充電でSOCが70%まで充電される。第2実施形態では、F駅到着後でもシステム停止信号が“1”(停止)とならなければ、SOC閾値2の変更は行われず、故に、SOC使用範囲が45〜55%に維持される。そして、F駅到着後でシステム停止信号が“1”(停止)となったタイミングで、閾値決定部13Yが、SOC閾値2を60%に変更し、故に、駆動制御部13Fが、SOCが60%(又は、ヒステリシス範囲10%を加えた70%)となるまで蓄電装置11を充電し(符号1900を参照)、その後システムを完全に停止させる。 In the first embodiment, the SOC threshold 2 is changed from 45% to 60% after arrival at station F (around 42 minutes), and therefore, the SOC is charged to 70% in idle-up charging. In the second embodiment, the SOC threshold 2 is not changed if the system stop signal does not become “1” (stop) even after arrival at the F station, and therefore the SOC use range is maintained at 45 to 55%. Then, at the timing when the system stop signal becomes “1” (stop) after arrival at station F, the threshold determination unit 13Y changes the SOC threshold 2 to 60%. Therefore, the drive control unit 13F has an SOC of 60. The storage device 11 is charged to a percentage (or 70% plus a hysteresis range of 10%) (see reference numeral 1900), and then the system is completely shut down.
以上の制御により、第1実施形態ではシステムの停止及び起動操作を行う可能性の高い駅では常にSOC使用範囲が高くされるが、第2実施形態では実際にシステムの停止が行われた場合のみSOC使用範囲が高くされる。このため、より劣化抑制の効果を高めながらバランシング制御の判定を高精度に行うことができる。 According to the above control, in the first embodiment, the SOC use range is always increased at a station where there is a high possibility of stopping and starting the system, but in the second embodiment, the SOC is used only when the system is actually stopped. Use range is raised. For this reason, it is possible to perform the determination of the balancing control with high accuracy while further enhancing the effect of the deterioration suppression.
その他の第2実施形態の構成は、上述した第1実施形態の構成と同じであり、重複する説明を省略している。
[第3実施形態]
The configuration of the other second embodiment is the same as the configuration of the above-described first embodiment, and redundant description is omitted.
Third Embodiment
第3実施形態では、停車場の判定に、駅コードに加えて運用情報と時刻が用いられる。電池セルの自己放電量などの個体差により発生する。SOCのばらつきは、数時間で10%以上差が出ることは珍しく、通常は一日一回程度バランシング制御の判定を実施していれば十分運用できると考えられる。しかし、第1実施形態ではシステムの停止及び起動操作を行う可能性の高い駅(予め指定された停止場の一例)では常にSOC使用範囲が高くされる。そこで、第3の実施形態では、停車場判定部13Eが、日毎の最終停車場を特定し、停車中の場所が最終停車場の場合のみ、SOC使用範囲(例えばSOC閾値2)を高く設定する。 In the third embodiment, in addition to the station code, operation information and time are used to determine the stop. It generate | occur | produces by individual differences, such as a self-discharge amount of a battery cell. It is rare that the SOC varies by more than 10% in a few hours, and it can be considered sufficient if the balancing control determination is usually performed about once a day. However, in the first embodiment, the SOC use range is always increased at a station (one example of a stop site designated in advance) which is highly likely to perform the stop and start operations of the system. Therefore, in the third embodiment, the stop determination unit 13E identifies the final stop for each day, and sets the SOC use range (for example, SOC threshold 2) high only when the stop location is the final stop.
図20は、本発明の第2実施形態に係る鉄道車両の運用方法の一例を示す図である。 FIG. 20 is a diagram showing an example of a method of operating a railcar according to a second embodiment of the present invention.
通常、鉄道運営においては、一つの路線間を同時に複数の鉄道車両が走行するため、編成ごとに運用パターンを割り当て、ローテーションすることで、路線全体の運用を行う。第3実施形態では、3編成の鉄道車両で運用する場合を例に説明する。1編成目の鉄道車両はA駅を出発してF駅で折り返し、更にA駅でもう一度折り返して車両基地で停泊する(運用1)。2編成目の鉄道車両は車両基地を出発してF駅−A駅間を2往復し、F駅で停泊する(運用2)。3編成目の鉄道車両はF駅を出発してA駅で折り返し、更にF駅でもう一度折り返してA駅で停泊する(運用3)。このように、編成ごとに運用パターンを割り当て、ローテーションすることで、路線全体の車両管理を行う。このようにローテーションすることで路線全体の車両管理を行うため、運用毎に、停泊する最終停車場(予め指定された停車場の一例)は異なる。そこで、停車場判定部13Eは、運用情報(運用毎に運用パターン(例えば、始発駅、折り返し駅、最終停車駅、及び、少なくとも1つの駅(例えば最終停車駅)での時刻)を示す情報)と日時情報(例えば現在時刻を示す情報)と基に、最終停車場を特定する。 Usually, in railway operation, since a plurality of railway cars travel simultaneously between one route, an operation pattern is assigned to each formation and rotation is performed to operate the entire route. In the third embodiment, a case of using a train of three trains will be described as an example. The first train car leaves station A and returns at station F, then turns back again at station A and anchors at the car base (operation 1). The second railway train leaves the train base and makes two round trips between Station F and Station A, and anchors at Station F (Operation 2). The third train car leaves station F and returns at station A, and then returns again at station F and stops at station A (operation 3). As described above, the vehicle management of the entire route is performed by assigning and rotating operation patterns for each formation. In order to perform vehicle management of the whole route by rotating in this manner, the final stop (an example of a stop designated in advance) to be anchored differs for each operation. Therefore, the stop determination unit 13E uses operation information (for example, information indicating an operation pattern (for example, a start station, a turnaround station, a final stop station, and a time at at least one station (for example, the final stop station)). The final stop is identified based on the date and time information (for example, information indicating the current time).
図21は、本発明の第3実施形態に係る制御装置の機能構成を示す図である。 FIG. 21 is a diagram showing a functional configuration of a control device according to a third embodiment of the present invention.
第1実施形態との差分は、例えば、主に、運用番号判定部13Hの追加と、停車場判定部13Eが記憶部13Aから日時情報及び運用情報を読み出すことと(矢印231)、停車場判定部13Eが運用番号判定部13Hから運用番号を受信すること(矢印232)である。 The difference from the first embodiment is, for example, mainly the addition of the operation number determination unit 13H, the reading of the date and time information and the operation information from the storage unit 13A with the stop determination unit 13E (arrow 231), the stop determination unit 13E Is receiving the operation number from the operation number determination unit 13H (arrow 232).
運用番号判定部13Hは、運用番号を出力するカウンタ(図示せず)を保有する。運用番号判定部13Hは、記憶部13Aから日時情報を読み出し(矢印233)、読み出した日時情報を基に(例えば、午前3時などの予め規定した時刻を跨ぐと)、カウンタが保有の運用番号の値をインクリメントする(処理前の運用番号が上限値の場合は1に戻す処理を行う)。このようにして、運用番号判定部13Hは、複数の運用のうちの採用されている運用を判定する。例えば、運用番号として“1”、“2”及び“3”があるとする。運用番号判定部13Hは、始発駅でシステム起動した際に、処理前の運用番号が“1”だった場合は“2”に、処理前の運用番号が“2”だった場合は“3”に、処理前の運用番号が“3”だった場合は“1”にそれぞれ更新する。 The operation number determination unit 13H holds a counter (not shown) that outputs the operation number. The operation number determination unit 13H reads date and time information from the storage unit 13A (arrow 233), and based on the read date and time information (for example, when crossing a predetermined time such as 3 am, etc.), the operation number of the counter Is incremented (if the operation number before processing is the upper limit value, the processing is returned to 1). In this way, the operation number determination unit 13H determines the adopted operation of the plurality of operations. For example, assume that there are "1", "2" and "3" as operation numbers. The operation number determination unit 13H selects “2” when the operation number before processing is “1” when the system is started at the first train station, and “3” when the operation number before processing is “2”. If the operation number before the process is "3", they are updated to "1".
図22は、本発明の第3実施形態に係る運用パターンの一例を示す図である。 FIG. 22 is a diagram showing an example of an operation pattern according to the third embodiment of the present invention.
停車場判定部13Eは、運用番号と日時情報を基に、停車中の場所が、採用されている運用に対応した最終停車場であるかを判定する。第3実施形態では、運用3(運用番号“3”に対応した運用)の場合を例として説明する。運用3の場合(図20参照)、最終停車場は駅コード“1”のA駅である。第1実施形態では、停車中の場所がA駅の場合は常にFstは“1”である。一方、第3実施形態では、最終停車場の到着予定時刻23:30(運用情報における、運用3に対応した情報)を基に、停車場判定部13Eは、例えば、日時情報が23:00〜24:00内の時刻を示し、且つ、受信した駅コードが“1”の場合に、Fstを“1”として出力する(符号2200を参照)。 The stand determination unit 13E determines, based on the operation number and the date and time information, whether the stopped place is the final stop corresponding to the adopted operation. In the third embodiment, the case of operation 3 (operation corresponding to the operation number "3") will be described as an example. In the case of operation 3 (see FIG. 20), the final stop is station A of station code "1". In the first embodiment, Fst is always “1” when the stop location is the A station. On the other hand, in the third embodiment, on the basis of the estimated arrival time at the final stop 23:30 (information corresponding to the operation 3 in the operation information), the stop determination unit 13E has, for example, 23:00 to 24:24 In the case where the time in 00 is indicated and the received station code is "1", Fst is output as "1" (see reference numeral 2200).
以上の制御により、第1実施形態ではシステムの停止及び起動操作を行う可能性の高い駅では常にSOC使用範囲が高くされるが、第3実施形態では最終停車場といったより限られた状況でのみSOC使用範囲が高くされる。このため、より劣化抑制の効果を高めながらバランシング制御の判定を高精度に行うことができる。 According to the above control, in the first embodiment, the SOC use range is always increased at the station where the possibility of stopping and starting the system is high. However, in the third embodiment, the SOC use only in a more limited situation such as the final stop. Range is raised. For this reason, it is possible to perform the determination of the balancing control with high accuracy while further enhancing the effect of the deterioration suppression.
その他の第3実施形態の構成は、上述した第1実施形態の構成と同じであり、重複する説明を省略している。
[第4実施形態]
The configuration of the other third embodiment is the same as the configuration of the above-described first embodiment, and redundant description is omitted.
Fourth Embodiment
第4実施形態では、停車場の判定に、駅コードに加えて運用情報と駅到着毎にカウントアップするカウンタを用いた場合について説明する。 In the fourth embodiment, in addition to the station code, a case where operation information and a counter that counts up every time the station arrives is used for determination of a stop will be described.
図23は、本発明の第4実施形態に係る駅コード−停車場対応テーブルの一例を示す図である。 FIG. 23 is a view showing an example of a station code-stop correspondence table according to the fourth embodiment of the present invention.
第4実施形態に係る駅コード−停車場対応テーブル2300によれば、駅カウンタ毎に、停車場、駅コード及びFstが記録されている。 According to the station code-stop correspondence table 2300 according to the fourth embodiment, a stop, a station code, and an Fst are recorded for each station counter.
第4実施形態において、停車場判定部13Eは、駅到着毎にカウントアップする駅カウンタを保有している。停車場判定部13Eは、駅カウンタとして、始発駅では“1”をセットし、駅到着毎に駅カウンタをインクリメントしていく。第4実施形態では、運用3の場合を例として説明する。運用3の場合(図20参照)、最終停車場は16番目の停車場であり、駅コード“1”のA駅である。そこで、最終停車場でのみSOC使用範囲を高くするには、駅カウンタが“1”〜“15”の場合は、停車場判定部13Eは、Fst“0”を出力し、駅カウンタが“16”の場合に、停車場判定部13Eは、Fst“1”を出力すればよい。 In the fourth embodiment, the stop determination unit 13E holds a station counter that counts up each time a station arrives. The stop determination unit 13E sets "1" at the first departure station as a station counter, and increments the station counter every time the station arrives. In the fourth embodiment, the case of operation 3 will be described as an example. In the case of operation 3 (see FIG. 20), the final stop is the 16th stop and is the A station of the station code "1". Therefore, in order to increase the SOC usage range only at the final stop, when the station counter is "1" to "15", the stop determination unit 13E outputs Fst "0" and the station counter is "16". In this case, the stop determination unit 13E may output Fst "1".
以上の制御により、第1実施形態ではシステムの停止及び起動操作を行う可能性の高い駅では常にSOC使用範囲が高くされるが、第4実施形態では最終停車場といったより限られた状況でのみSOC使用範囲が高くされる。このため、より劣化抑制の効果を高めながらバランシングの判定を高精度に行うことができる。 According to the above control, in the first embodiment, the SOC use range is always increased at the station where the possibility of stopping and starting the system is high, but in the fourth embodiment, the SOC use is only in a more limited situation such as the final stop. Range is raised. For this reason, it is possible to perform the determination of the balancing with high accuracy while further enhancing the effect of suppressing the deterioration.
その他の第4実施形態の構成は、上述した第1実施形態の構成と同じであり、重複する説明を省略している。
[第5実施形態]
The configuration of the other fourth embodiment is the same as the configuration of the above-described first embodiment, and redundant description is omitted.
Fifth Embodiment
第5実施形態では、鉄道車両は、ハイブリッド気動車ではなく、力行中の鉄道車両が少ない軽負荷時に回生電力を蓄電装置に蓄電する軽負荷回生システムを搭載した鉄道車両(つまり、軽負荷回生システム電車)である。 In the fifth embodiment, the railway vehicle is not a hybrid diesel vehicle, but is a railway vehicle equipped with a light load regeneration system that stores regenerative electric power in a storage device when light load is low and the railway vehicle running is small (that is, light load regeneration system train ).
図24は、本発明の第5実施形態に係る駆動システムのシステム構成を示す図である。尚、駆動システム1Bは、軽負荷回生システム電車を想定した際の鉄道車両用駆動システムである。 FIG. 24 is a diagram showing a system configuration of a drive system according to a fifth embodiment of the present invention. Drive system 1B is a drive system for rail cars when light load regenerative system trains are assumed.
駆動システム1Bは、エンジン2、発電機3及びコンバータ4を有さず、集電装置14と昇降圧チョッパ15を有する。駆動システム1Bは、電動機用インバータ5、補機用インバータ9、及び昇降圧チョッパ15の出力を制御することで、駆動システム1B全体のエネルギーフローを管理する。 The drive system 1B does not have the engine 2, the generator 3 and the converter 4, but has a current collector 14 and a buck-boost chopper 15. The drive system 1B manages the energy flow of the entire drive system 1B by controlling the outputs of the motor inverter 5, the auxiliary machine inverter 9, and the buck-boost chopper 15.
図25は、本発明の第5実施形態に係る制御装置の機能構成を示す図である。 FIG. 25 is a diagram showing a functional configuration of a control device according to a fifth embodiment of the present invention.
ハイブリッド気動車では、制御装置13は、コンバータ4の発電電力指令値を基に、エネルギー供給源であるエンジン2の軸トルクから得られる供給電力を制御するが、軽負荷回生システム電車では、制御装置13は、昇降圧チョッパ15の昇降圧チョッパ出力指令値を基にエネルギー供給源である集電装置14に接続されている架線(図示せず)から供給される電力を制御する(矢印250)。 The control device 13 controls the supplied power obtained from the shaft torque of the engine 2 which is the energy supply source based on the generated power command value of the converter 4 in the hybrid electric vehicle, but the control device 13 in the light load regenerative system train. Controls the electric power supplied from the overhead wire (not shown) connected to the current collector 14 which is the energy supply source based on the buck-boost chopper output command value of the buck-boost chopper 15 (arrow 250).
図26は、本発明の第5実施形態に係る停車中の架線供給電力指令値の切り替えの説明図である。尚、図26において、指令値(架線供給電力指令値)“4”は、架線供給電力で充電を意味する。指令値“5”は、架線供給電力による充電の停止を意味する。指令値“6”は、架線供給電力を増やして強制充電を意味する(モードD)。 FIG. 26 is an explanatory diagram of the switching of the overhead wire supply power command value during stop according to the fifth embodiment of the present invention. In addition, in FIG. 26, command value (overhead wire supply electric power command value) "4" means charge by overhead wire supply electric power. The command value "5" means stop of charging by overhead wire supply power. The command value "6" means the forced charging by increasing the overhead wire supply power (mode D).
SOC推奨使用範囲内で車両速度10km/h以下のモードAの領域において、軽負荷回生システム電車では、充放電制御部13Xは、SOCがSOC閾値1以上となった場合に、架線供給電力による充電を停止しつつ補機10を稼働させることでSOCを低下させる。また、SOCがSOC閾値2(10%)未満の場合(状態がモードDの場合)は、充放電制御部13Xは、架線供給電力を増やすことで電池ブロック11Aを強制的に充電する。 In the area of mode A where the vehicle speed is 10 km / h or less within the SOC recommended use range, in a light load regenerative system train, the charge / discharge control unit 13X charges when the SOC becomes equal to or higher than the SOC threshold 1 Lowers the SOC by operating the auxiliary machine 10 while stopping the When the SOC is less than SOC threshold 2 (10%) (when the state is mode D), the charge / discharge control unit 13X forcibly charges the battery block 11A by increasing the overhead wire supply power.
第5実施形態の場合、SOC閾値2は、Fstに関わらず、固定値10%とする。 In the case of the fifth embodiment, the SOC threshold value 2 has a fixed value of 10% regardless of Fst.
一方、SOC閾値1は、Fst“0”の場合は55%であり、Fst“1”の場合は閾値決定部13YによりFst“0”よりも低い値、例えば、中央付近SOC領域の最低値20%とする。 On the other hand, SOC threshold 1 is 55% in the case of Fst "0", and in the case of Fst "1", the threshold value determination unit 13Y has a value lower than Fst "0", for example, the lowest value 20 of the SOC area near the center. And%.
また、架線供給電力指令値を切り替えの際は、図の通りSOCに所定範囲(例えば10%)のヒステリシス領域を設定することで、車両動作の安定化を図る。 Further, when switching over the overhead wire supply power command value, the vehicle operation is stabilized by setting a hysteresis range of a predetermined range (for example, 10%) in the SOC as shown in the figure.
図27は、本発明の第5実施形態に係る軽負荷回生システム電車に搭載された蓄電装置のSOC推移の一例を示すである。 FIG. 27 shows an example of transition of SOC of the power storage device mounted on the light load regenerative system train according to the fifth embodiment of the present invention.
経過時間0〜15分、22〜42分、252分以降は、いずれも、車両走行中である。 After the elapsed time of 0 to 15 minutes, 22 to 42 minutes, and 252 minutes, the vehicle is traveling.
経過時間15〜22分、42〜252分は、いずれも、車両停車中である。経過時間15〜22分は、停車時間が短いE駅に停車中のため、バランシング制御の実施条件となるシステムの停止及び起動操作を行う可能性の低いことから、Fstは“0”とされ、故に、SOC閾値1が55%に維持される。これにより、停車中において、駆動制御部13Fは、SOCが55%を上回ると架線供給電力による充電を停止する。結果として、補機10を稼働させるためSOCが低下する。SOCが45%(55%−10%(ヒステリシス範囲))を下回ると、駆動制御部13Fが架線供給電力による充電を再開するため、SOCが上昇する。そのため、停車中はSOCが45%〜55%の範囲を行き来する推移となる。 In the elapsed time of 15 to 22 minutes and 42 to 252 minutes, the vehicle is at a stop. Since the elapsed time of 15 to 22 minutes is at a stop at station E, which has a short stop time, Fst is set to “0” because it is unlikely to stop and start the system that is the condition for implementing balancing control. Therefore, SOC threshold 1 is maintained at 55%. Thereby, while the vehicle is stopped, the drive control unit 13F stops the charging by the overhead wire supply power when the SOC exceeds 55%. As a result, the SOC decreases to operate the accessory 10. When the SOC falls below 45% (55% to 10% (hysteresis range)), the drive control unit 13F restarts charging by the overhead wire supply power, and thus the SOC increases. Therefore, while the vehicle is at a standstill, the SOC moves between 45% and 55%.
一方、経過時間42〜252分は、停車時間が長いF駅に停車中のため、バランシング制御の実施条件となるシステムの停止及び起動操作を行う可能性の高いことから、F駅に対応したFstは“1”とされ、故に、SOC閾値1が、閾値決定部13Yにより、通常の閾値(55%)よりも低い20%とされる。これにより、軽負荷回生システム電車の場合の強制放電が行われ(符号2700を参照)、停車中はSOCが10%(20%−10%(ヒステリシス範囲))〜20%の範囲を行き来する推移となる。結果として、停車中のどのタイミングでシステム停止が入ってもSOCは20%以下の状態となる。このため、システム起動時のバランシング制御時のSOCを20%以下(すなわち、蓄電池の種類によっては|ΔOCV/ΔSOC|が相対的に小さいSOC領域(中央付近SOC領域)の最低値以下)とすることができ、結果として、バランシング制御の判定を高精度に行うことができる。 On the other hand, since the elapsed time 42 to 252 minutes is stopped at station F, which has a long stop time, there is a high possibility of performing stop and start operations of the system serving as the implementation condition of balancing control. Is set to "1", and therefore, the SOC threshold 1 is set to 20% lower than the normal threshold (55%) by the threshold determination unit 13Y. As a result, forced discharge is performed in the case of a light load regenerative system train (see reference numeral 2700), and while the vehicle is stopped, the SOC moves between 10% (20%-10% (hysteresis range))-20% It becomes. As a result, regardless of the timing at which the vehicle is stopped, the SOC is 20% or less. For this reason, the SOC during balancing control at system startup should be 20% or less (that is, depending on the type of storage battery, | ΔOCV / ΔSOC | is smaller than the minimum value of the relatively small SOC area (the SOC area near the center)). As a result, the determination of the balancing control can be made with high accuracy.
以上の制御により、車両停車中のSOCを常にSOC範囲の中央付近とする場合と比べて、劣化抑制を図りつつ、バランシングの判定を高精度に行うことができる。 According to the above control, it is possible to perform the determination of the balancing with high accuracy while suppressing the deterioration as compared with the case where the SOC while the vehicle is stopped is always in the vicinity of the center of the SOC range.
その他の第5実施形態の構成は、上述した第1実施形態の構成と同じであり、重複する説明を省略している。
[第6実施形態]
The configuration of the other fifth embodiment is the same as the configuration of the above-described first embodiment, and the redundant description is omitted.
Sixth Embodiment
第6実施形態では、閾値決定部13Yは、停車中の場所が予め指定した停車場である場合に(停車中にFst“1”が入力された場合に)必ず停車中のSOC使用範囲(例えばSOC閾値1)を低く設定するのではなく、停車中の場所が予め指定した停車場であり且つシステム停止が入力された場合にSOC使用範囲を低く設定する。 In the sixth embodiment, the threshold value determination unit 13Y always uses the SOC usage range (for example, SOC) which is always stopped (when Fst "1" is input while the vehicle is stopped) (when Fst "1" is input while the vehicle is stopped). Instead of setting the threshold 1) low, the SOC use range is set low when the stop location is a previously specified stop and the system stop is input.
図28は、本発明の第6実施形態に係るシステム停止信号入力前後のタイムチャートである。 FIG. 28 is a time chart before and after the input of the system stop signal according to the sixth embodiment of the present invention.
通常、運転台12から受信したシステム停止信号が“0”(稼働)から“1”(停止)に切り替わった後は、補機制御部13Gは、即座に補機10を停止させる。第6実施形態では、閾値決定部13Yは、停車中の場所が予め指定した停車場であり且つシステム停止が入力された場合にSOC閾値1を20%に低くする。これにより、システム停止入力後もSOCが20%となるまでは、補機制御部13Gは、補機10の使用を継続し、蓄電装置11を放電する(符号2800を参照)。 Normally, after the system stop signal received from the driver's cab 12 is switched from "0" (active) to "1" (stop), the accessory control unit 13G immediately stops the accessory 10. In the sixth embodiment, the threshold determination unit 13Y lowers the SOC threshold 1 to 20% when the place where the vehicle is stopping is a designated stop in advance and the system stop is input. As a result, accessory control unit 13G continues using accessory 10 and discharges power storage device 11 (see reference numeral 2800) until the SOC reaches 20% even after a system stop input.
図29は、本発明の第6実施形態に係る軽負荷回生システム電車に搭載された蓄電装置のSOC推移の一例を示すである。 FIG. 29 shows an example of transition of SOC of the power storage device mounted on the light load regenerative system train according to the sixth embodiment of the present invention.
第5実施形態では、F駅到着後(42分付近)にSOC閾値1が55%から20%に変更され、故に、架線供給電力による充電が停止することでSOCが10%になるまで放電される。第6実施形態では、F駅到着後でシステム停止信号が“1”(停止)となったタイミングで、閾値決定部13Yが、SOC閾値2を20%に変更し、故に、補機制御部13Gが、SOCが20%(又は、ヒステリシス範囲10%を引いた10%)となるまで放電し(符号2900を参照)、その後システムを完全に停止させる。 In the fifth embodiment, SOC threshold 1 is changed from 55% to 20% after arrival at station F (around 42 minutes), and therefore, charging is stopped until the SOC reaches 10% by stopping charging by overhead wire supply power. Ru. In the sixth embodiment, the threshold value determination unit 13Y changes the SOC threshold value 2 to 20% at the timing when the system stop signal becomes “1” (stop) after arrival at station F. Therefore, the accessory control unit 13G Discharge until the SOC reaches 20% (or 10% minus the hysteresis range 10%) (see reference numeral 2900) and then completely shut down the system.
以上の制御により、第5実施形態ではシステムの停止及び起動操作を行う可能性の高い駅では常にSOC使用範囲が低くされるが、第6実施形態では実際にシステムの停止が行われた場合のみSOC使用範囲が低くされる。このため、より劣化抑制の効果を高めながらバランシング制御の判定を高精度に行うことができる。 According to the above control, in the fifth embodiment, the SOC use range is always lowered at a station where there is a high possibility of stopping and starting the system, but in the sixth embodiment, the SOC is only performed when the system is actually stopped. Use range is lowered. For this reason, it is possible to perform the determination of the balancing control with high accuracy while further enhancing the effect of the deterioration suppression.
その他の第6実施形態の構成は、上述した第5実施形態の構成と同じであり、重複する説明を省略している。 The configuration of the other sixth embodiment is the same as the configuration of the fifth embodiment described above, and the redundant description is omitted.
尚、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、様々な変形形態が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。具体的には、例えば、本発明は、鉄道車両以外の車両として、鉄道車両のように決まったルートで走行する他種の車両(例えばバス)にも適用可能である。また、第1実施形態〜第6実施形態のうちの任意の2以上の実施形態が組み合わされてもよい。例えば、第3又は第4の実施形態の観点が、軽負荷回生システム電車に適用された場合、最終停車場といったより限られた状況でのみSOC使用範囲が低くされる(例えばSOC閾値1が低くされる)。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes various modifications. For example, the above-described embodiments are described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations. Further, part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Moreover, it is possible to add, delete, and replace other configurations for part of the configurations of the respective embodiments. Specifically, for example, the present invention can be applied to other types of vehicles (for example, buses) traveling on a predetermined route, such as railway vehicles, as vehicles other than railway vehicles. In addition, any two or more of the first to sixth embodiments may be combined. For example, when the viewpoint of the third or fourth embodiment is applied to a light load regenerative system train, the SOC use range is lowered only in a more limited situation such as the final stop (for example, the SOC threshold 1 is lowered) .
1A、1B…鉄道車両用駆動システム、2…エンジン、3…発電機、4…コンバータ、5…電動機用インバータ、6…電動機、7…減速機、8…輪軸、9…補機用インバータ、10…補機、11…蓄電装置、12…運転台、13…制御装置、13A…記憶部、13B…SOC推定部、13C…バランシング判定部、13D…駅コード判定部、13E…停車場判定部、13X…充放電制御部、13Y…閾値決定部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A, 1B ... Drive system for rail vehicles, 2 ... Engine, 3 ... Generator, 4 ... Converter, 5 ... Inverter for motor, 6 ... Motor, 7 ... Reduction gear, 8 ... Wheel axle, 9 ... Inverter for auxiliary machine, 10. ... auxiliary machine, 11 ... storage device, 12 ... cab, 13 ... control device, 13A ... storage unit, 13B ... SOC estimation unit, 13C ... balancing determination unit, 13D ... station code determination unit, 13E ... stop determination unit, 13X ... Charge / discharge control unit, 13 Y ... Threshold determination unit
Claims (15)
前記蓄電装置の充電率が第1閾値以上の場合に前記蓄電装置を放電し、前記蓄電装置の充電率が第2閾値(第2閾値<第1閾値)以下の場合に前記蓄電装置を充電する充放電制御部と、
前記鉄道車両が停車中である場合に、当該停車中の場所が予め指定した停車場であるかの停車場判定を行う停車場判定部と、
前記停車場判定の結果が真の場合に、前記第1の閾値及び前記第2の閾値の少なくとも1つを変更する閾値決定部と
を備えることを特徴とする制御装置。 In a control device configured to control charging and discharging of a power storage device provided with a railway vehicle, the control device comprising a plurality of storage batteries,
The electric storage device is discharged when the charging rate of the electric storage device is equal to or higher than a first threshold, and the electric storage device is charged when the charging rate of the electric storage device is lower than a second threshold (second threshold <first threshold). Charge and discharge control unit,
A stop determination unit that performs stop determination on whether the place where the vehicle is stopping is a previously specified stop when the railway vehicle is stopping;
A control apparatus comprising: a threshold value determination unit configured to change at least one of the first threshold value and the second threshold value when the result of the stop determination is true.
前記停車場判定は、複数の駅にそれぞれ割り当てられている駅コードのうち前記停車中の場所の駅コードが前記予め指定した停車場の駅コードであるかの判定である
ことを特徴とする制御装置。 In the control device according to claim 1,
The control device is characterized in that the station determination is a station code of the place where the vehicle is parked among station codes respectively assigned to a plurality of stations is the station code of the station specified in advance.
複数の運用のうちの各々について、予め停車場が指定されており、
前記停車中の場所の駅コードは、前記複数の運用の各々についての駅と時刻の関係を示す運用情報と現在時刻とから、採用されている運用について推定される場所の駅コードであり、
前記停車場判定は、前記停車中の場所の駅コードが、前記採用されている運用に対応した予め指定した停車場の駅コードであるかの判定である
ことを特徴とする制御装置。 In the control device according to claim 2,
A stop is designated in advance for each of the multiple operations,
The station code of the stopped place is a station code of a place estimated for the adopted operation from the operation information indicating the relationship between the station and the time for each of the plurality of operations, and the current time,
The control device is characterized in that the stop determination is determination as to whether a station code of the stopped place is a station code of a stop specified in advance corresponding to the adopted operation.
前記停車場判定は、前記停車中の場所の駅コードが前記予め指定した停車場の駅コードであって、駅に到着する都度に更新されるカウント値が、前記予め指定した停車場の駅コードに対応した所定のカウント値であるかの判定である
ことを特徴とする制御装置。 In the control device according to claim 2,
In the stop determination, the station code of the stopped place is the station code of the stop specified in advance, and the count value updated each time the train arrives at the station corresponds to the station code of the stop specified in advance. A control apparatus characterized in that it is a judgment whether it is a predetermined count value.
前記充放電制御部は、前記蓄電装置の充電率が前記第2の閾値以下の場合に、前記鉄道車両におけるエンジンをアイドルアップすることで前記蓄電装置を充電する
ことを特徴とする制御装置。 The control device according to any one of claims 1 to 4.
The control device is characterized in that the charge / discharge control unit charges the power storage device by idling up an engine in the railway vehicle when the charge ratio of the power storage device is equal to or less than the second threshold.
前記充放電制御部は、前記蓄電装置の充電率が前記第2の閾値以下の場合に、架線からの供給電力を増やすことで前記蓄電装置を充電する
ことを特徴とする制御装置。 The control device according to any one of claims 1 to 5.
The control device, wherein the charge / discharge control unit charges the power storage device by increasing the power supplied from the overhead wire when the charge ratio of the power storage device is equal to or less than the second threshold.
前記充放電制御部は、前記蓄電装置の充電率が前記第1の閾値以上の場合に、前記鉄道車両における補機を稼働させることで前記蓄電装置を放電する
ことを特徴とする制御装置。 The control device according to any one of claims 1 to 6.
The control device is characterized in that the charge / discharge control unit discharges the power storage device by operating an accessory in the railway vehicle when the charge ratio of the power storage device is equal to or more than the first threshold.
前記閾値決定は、前記鉄道車両が前記予め指定した停車場で停車中にシステム停止が入力された場合に、前記第2の閾値を他の停車場に比して高く設定する
ことを特徴とする制御装置。 The control device according to any one of claims 1 to 7.
The control device is characterized in that the second threshold value is set higher than that of the other stops when the system stop is input while the railway vehicle is stopped at the previously specified stop. .
前記閾値決定は、前記鉄道車両が前記予め指定した停車場で停車中にシステム停止が入力された場合に、前記第1の閾値を他の停車場に比して低く変更する
ことを特徴とする制御装置。 The control device according to any one of claims 1 to 7.
The control device is characterized in that the threshold determination changes the first threshold lower than other stop places when a system stop is input while the railcar is stopped at the predetermined stop place. .
前記閾値決定部は、前記停車場判定の結果が真の場合に、前記第2の閾値を、前記予め指定した停車場以外の停車場と比べて、高くする
ことを特徴とする制御装置。 The control device according to any one of claims 1 to 9.
The control device according to claim 1, wherein the threshold value determination unit makes the second threshold value higher than a stop other than the previously specified stop when the result of the stop determination is true.
前記閾値決定部は、前記第2の閾値を60%以上とする
ことを特徴とする制御装置。 In the control device according to claim 10,
The controller according to claim 1, wherein the threshold determination unit sets the second threshold to 60% or more.
前記閾値決定部は、前記停車場判定の結果が真の場合に、前記第1の閾値を、前記予め指定した停車場以外の停車場と比べて、低くする
ことを特徴とする制御装置。 The control device according to any one of claims 1 to 11.
The control device according to claim 1, wherein the threshold value determination unit lowers the first threshold value compared to a stop other than the previously designated stop when the result of the stop determination is true.
前記閾値決定部は、前記第1の閾値を20%以下とする
ことを特徴とする制御装置。 In the control device according to claim 12,
The controller according to claim 1, wherein the threshold determination unit sets the first threshold to 20% or less.
前記複数の蓄電池の各々は、負極材が黒鉛又はチタン酸リチウムのリチウムイオン電池、鉛電池、又は、ニッケル水素電池である
ことを特徴とする制御装置。 The control device according to any one of claims 1 to 13.
The control device according to each of the plurality of storage batteries, wherein the negative electrode material is a lithium ion battery of graphite or lithium titanate, a lead battery, or a nickel hydrogen battery.
前記鉄道車両が停車中である場合に、当該停車中の場所が予め指定した停車場であるかの停車場判定を行うステップと、
前記停車場判定の結果が真の場合に、第1の閾値と第2の閾値との少なくとも1つを変更するステップと
前記蓄電装置の充電率が前記第1閾値以上の場合に前記蓄電装置を放電し、前記蓄電装置の充電率が前記第2閾値(第2閾値<第1閾値)以下の場合に前記蓄電装置を充電するステップと
を備えることを特徴とする制御方法。 In a control device configured to control charging and discharging of a power storage device provided with a railway vehicle, the control device comprising a plurality of storage batteries,
When the railway vehicle is at a stop, performing a stop determination on whether the stop location is a designated stop in advance;
Changing at least one of a first threshold value and a second threshold value when the result of the stop determination is true, and discharging the power storage device when the charging rate of the power storage device is greater than or equal to the first threshold And charging the power storage device when the charging rate of the power storage device is less than or equal to the second threshold (second threshold <first threshold).
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