Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к устройству управления двигательной установкой электрического транспортного средства, включающему в себя устройство накопления мощности.
Уровень техники
[0002] В качестве устройства управления двигательной установкой электрического транспортного средства по предшествующему уровню техники, включающего в себя устройство накопления мощности, предусмотрено устройство управления приведением в движение транспортного средства, описанное в патентном документе 1.
[0003] Устройство управления приведением в движение транспортного средства включает в себя инвертор, сконфигурированный с возможностью преобразовывать напряжение постоянного тока от любого из воздушного провода и устройства накопления мощности либо от обоих в напряжение переменного тока, и преобразователь напряжения постоянного тока для преобразования напряжения постоянного тока от воздушного провода или рекуперативной электрической мощности от двигателя и зарядки устройства накопления мощности. Устройство управления приведением в движение транспортного средства осуществляет управление (питанием от устройства накопления мощности двигателя и зарядкой и разрядкой устройства накопления мощности) в соответствии с глубиной зарядки устройства накопления мощности и состояниями транспортного средства (движение за счет мощности, стоянка, движение по инерции и рекуперация).
Список библиографических ссылок
Патентные документы
[0004] Патентный документ 1. Выложенная заявка на патент Японии №2005-278269
Сущность изобретения
[0005] Устройство управления приведением в движение транспортного средства по предшествующему уровню техники оснащается двумя устройствами преобразования мощности, т.е. преобразователем напряжения постоянного тока, который преобразует напряжение постоянного тока от воздушного провода в напряжение постоянного тока устройства накопления мощности, и инвертором, который преобразует мощность постоянного тока в мощность переменного тока и приводит в действие двигатель Следовательно, существует проблема в том, что стоимость, вес и габариты устройства управления приведением в движение транспортного средства велики.
[0006] Настоящее изобретение разработано с учетом вышеизложенного, и целью настоящего изобретения является получение устройства управления двигательной установкой электрического транспортного средства, которое может быть уменьшено по стоимости, размеру и весу.
[0007] Чтобы решить вышеуказанную задачу и достичь вышеуказанную цель, устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства, включающее в себя устройство накопления мощности, включает в себя первый переключатель, сконфигурированный с возможностью осуществлять размыкание и замыкание схемы между воздушным проводом и блоком преобразования мощности, который является местом назначения подачи напряжения постоянного тока, подводимого от воздушного провода; второй переключатель, сконфигурированный с возможностью осуществлять размыкание и замыкание схемы между блоком преобразования мощности и двигателем, который генерирует мощность для электрического транспортного средства; блок переключения, сконфигурированный с возможностью выбирать контактный вывод на стороне блока преобразования мощности, к которому подключается первый переключатель, или контактный вывод на стороне блока преобразования мощности, к которому подключается второй переключатель, и подключать контактный вывод к устройству накопления мощности; и блок управления, сконфигурированный с возможностью управлять блоком преобразования мощности, первым переключателем, вторым переключателем и блоком переключения для переключения места назначения подключения блока преобразования мощности и побуждать блок преобразования мощности работать в качестве инвертора или преобразователя напряжения постоянного тока согласно виду работы электрического транспортного средства.
[0008] Согласно настоящему изобретению, блок преобразования мощности работает в качестве инвертора и преобразователя напряжения постоянного тока. Следовательно, необязательно отдельно предоставлять преобразователь напряжения постоянного тока для зарядки устройства накопления мощности. Предоставляется преимущество в том, что получено устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства, в котором реализованы снижение размера и веса, а также снижение стоимости.
Краткое описание чертежей
[0009] Фиг. 1 является схемой примера конфигурации первого варианта осуществления устройства управления двигательной установкой электрического транспортного средства.
Фиг. 2 является схемой для пояснения операции по зарядке устройства накопления мощности.
Фиг. 3 является схемой для пояснения операции по приведению в действие двигателя с использованием устройства накопления мощности.
Фиг. 4 является схемой для пояснения примера конфигурации гибридного транспортного средства, которое является электрическим транспортным средством согласно второму варианту осуществления.
Фиг. 5 является схемой для пояснения операции по использованию устройства накопления мощности согласно третьему варианту осуществления.
Фиг. 6 является схемой примера конфигурации устройства управления двигательной установкой электрического транспортного средства согласно четвертому варианту осуществления.
Фиг. 7 является схемой для пояснения примера работы электрического транспортного средства, включающего в себя устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства согласно четвертому варианту осуществления.
Фиг. 8 является схемой для пояснения примера работы электрического транспортного средства, включающего в себя устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства согласно четвертому варианту осуществления.
Фиг. 9 является схемой для пояснения примера работы электрического транспортного средства, включающего в себя устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства согласно четвертому варианту осуществления.
Фиг. 10 является схемой для пояснения примера конфигурации и работы устройства управления двигательной установкой электрического транспортного средства согласно пятому варианту осуществления.
Фиг. 11 является схемой для пояснения примера конфигурации и работы устройства управления двигательной установкой электрического транспортного средства согласно пятому варианту осуществления.
Фиг. 12 является схемой для пояснения примера конфигурации и работы устройства управления двигательной установкой электрического транспортного средства согласно шестому варианту осуществления.
Фиг. 13 является схемой для пояснения примера конфигурации и работы устройства управления двигательной установкой электрического транспортного средства согласно шестому варианту осуществления.
Фиг. 14 является схемой для пояснения примера конфигурации и работы устройства управления двигательной установкой электрического транспортного средства согласно седьмому варианту осуществления.
Фиг. 15 является схемой для пояснения примера конфигурации и работы устройства управления двигательной установкой электрического транспортного средства согласно седьмому варианту осуществления.
Фиг. 16 является схемой для пояснения примера конфигурации и работы устройства управления двигательной установкой электрического транспортного средства согласно восьмому варианту осуществления.
Фиг. 17 является схемой для пояснения операции по зарядке устройства накопления мощности.
Фиг. 18 является схемой для пояснения последовательности переключения для переключения источника питания с воздушного провода на устройство накопления мощности.
Фиг. 19 является схемой для пояснения последовательности переключения для переключения источника питания с воздушного провода на устройство накопления мощности.
Фиг. 20 является схемой для пояснения последовательности переключения для переключения источника питания с воздушного провода на устройство накопления мощности.
Фиг. 21 является схемой для пояснения последовательности переключения для переключения источника питания с воздушного провода на устройство накопления мощности.
Фиг. 22 является схемой для пояснения последовательности переключения для переключения источника питания с воздушного провода на устройство накопления мощности.
Фиг. 23 является схемой для пояснения последовательности переключения для переключения источника питания с устройства накопления мощности на воздушный провод.
Фиг. 24 является схемой для пояснения последовательности переключения для переключения источника питания с устройства накопления мощности на воздушный провод.
Фиг. 25 является схемой для пояснения последовательности переключения для переключения источника питания с устройства накопления мощности на воздушный провод.
Фиг. 26 является схемой для пояснения последовательности переключения для переключения источника питания с устройства накопления мощности на воздушный провод.
Фиг. 27 является схемой для пояснения последовательности переключения для переключения источника питания с устройства накопления мощности на воздушный провод.
Фиг. 28 является схемой, на которой серии последовательностей, показанных на фиг. 17-27, показаны как временная диаграмма.
Фиг. 29 является схемой примера конфигурации устройства управления двигательной установкой электрического транспортного средства согласно девятому варианту осуществления.
Фиг. 30 является схемой для пояснения первой операции зарядки для зарядки устройства накопления мощности.
Фиг. 31 является схемой для пояснения второй операции зарядки для зарядки устройства накопления мощности.
Фиг. 32 является схемой для пояснения третьей операции зарядки для зарядки устройства накопления мощности.
Фиг. 33 является схемой для пояснения четвертой операции зарядки для зарядки устройства накопления мощности.
Фиг. 34 является схемой для пояснения операции по приведению в действие мотора переменного тока с использованием электрической мощности устройства накопления мощности.
Фиг. 35 является схемой для пояснения операции по приведению в действие мотора переменного тока с использованием электрической мощности воздушного провода постоянного тока.
Фиг. 36 является схемой для пояснения операции по приведению в действие мотора переменного тока с использованием электрической мощности батареи топливных элементов.
Фиг. 37 является схемой для пояснения операции по подаче электрической мощности воздушного провода постоянного тока в воздушный провод переменного тока.
Фиг. 38 является схемой для пояснения операции по выполнению преобразования мощности между воздушным проводом переменного тока и устройством накопления мощности.
Фиг. 39 является схемой для пояснения пятой операции зарядки для зарядки устройства накопления мощности.
Фиг. 40 является схемой для пояснения операции по выполнению запуска двигателя с использованием электрической мощности устройства накопления мощности.
Фиг. 41 является схемой для пояснения операции по выполнению запуска двигателя с использованием электрической мощности батареи топливных элементов.
Фиг. 42 является схемой для пояснения операции по выполнению запуска двигателя с использованием электрической мощности воздушного провода постоянного тока.
Фиг. 43 является схемой для пояснения операции по подаче электрической мощности батареи топливных элементов в воздушный провод переменного тока.
Фиг. 44 является схемой, на которой операции, показанные на фиг. 30-43, показаны как список в табличном формате.
Подробное описание вариантов осуществления
[0010] Устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства (в дальнейшем называемое просто "устройством управления двигательной установкой") согласно вариантам осуществления настоящего изобретения подробно поясняется ниже на основе фигур. Настоящее изобретение не ограничено посредством вариантов осуществления.
[0011] Первый вариант осуществления
Фиг. 1 является схемой примера конфигурации первого варианта осуществления устройства управления двигательной установкой согласно настоящему изобретению. Как показано на фигуре, устройство управления двигательной установкой согласно этому варианту осуществления включает в себя блок 1 управления, сконфигурированный с возможностью управлять блоками в устройстве управления двигательной установкой, устройство 3 съема мощности, сконфигурированное с возможностью снимать электрическую мощность с воздушного провода 2, подключенного к питанию постоянного тока, такому как трансформаторная подстанция, переключатели 4, 5, 9, 13, 14, 16 и 19 для размыкания и замыкания схемы, реактор 6 фильтра и конденсатор 7 фильтра, включенные в LC-фильтр, блок 8 преобразования мощности, включающий в себя множество переключающих элементов и сконфигурированный с возможностью работать в качестве инвертора и преобразователя напряжения постоянного тока, реактор 10 батареи, подключенный к выходной стороне блока 8 преобразования мощности через переключатель 9 и сконфигурированный с возможностью сглаживать выходное напряжение от блока 8 преобразования мощности, блок 11 переключения, подключенный к входной стороне (входной стороне напряжения постоянного тока) и выходной стороне (выходной стороне трехфазного напряжения переменного тока и напряжения постоянного тока, подвергнутого преобразованию напряжения) блока 8 преобразования мощности и сконфигурированный с возможностью выбирать одну из входной стороны и выходной стороны и подключать выбранную сторону к устройству накопления мощности, поясненному ниже, конденсатор 12 фильтра батареи, устройство 15 накопления мощности, включающее в себя устройство хранения мощности, такое как второстепенная батарея или электрический двухслойный конденсатор, двигатель 17, подключенный к выходной стороне блока 8 преобразования мощности через переключатель 16, переключатель 18 и разрядный резистор R3 для разрядки конденсатора 7 фильтра и настройки напряжения на контактных выводах, зарядные резисторы R1 и R2, соответственно, используемые в качестве резисторов при зарядке конденсатора 7 фильтра и конденсатора 12 фильтра батареи, вспомогательное устройство 20 питания (SIV), сконфигурированное с возможностью преобразовывать напряжение постоянного тока, подаваемое от устройства 15 накопления мощности, в трехфазное напряжение переменного тока, вспомогательное оборудование 21, сконфигурированное с возможностью принимать питание от SIV 20 и работать, детекторы CTU, CTV и CTW тока, установленные на выходной стороне блока 8 преобразования мощности и сконфигурированные с возможностью детектировать электрические токи фаз U, V и W, и детектор CTB тока, сконфигурированный с возможностью детектировать электрический ток, протекающий в устройство 15 накопления мощности, и электрический ток, вытекающий от устройства 15 накопления мощности. Вспомогательное оборудование 21 является, например, зарядным устройством для источников питания (батарей) для освещения и кондиционирования в транспортном средстве, устройства управления и т.п. Источник питания постоянного тока может быть источником напряжения постоянного тока, таким как батарея топливных элементов или солнечная батарея.
[0012] Как показано на фигуре, блок 11 переключения подключает входную сторону или выходную сторону блока 8 преобразования мощности и устройства 15 накопления мощности. Блок 11 переключения сконфигурирован с возможностью совместно выводить электрические токи трех фаз в устройство 15 накопления мощности при выборе выходной стороны.
[0013] Блок 1 управления отслеживает напряжение BEFC устройства 15 накопления мощности, напряжение BES конденсатора 12 фильтра батареи, значение IB детектирования тока детектора CTB тока, напряжение ES постоянного тока, подаваемое от воздушного провода 2, напряжение EFC конденсатора 7 фильтра и значения IU, IV и IW детектирования тока детекторов CTU, CTV и CTW тока. Блок 1 управления принимает информацию, указывающую содержимое операции машиниста (в дальнейшем называемую операционной информацией). Операционная информация включает в себя информацию, указывающую служебную операцию (движение за счет мощности, торможение, движение по инерции и стоянка) электрического транспортного средства, и информацию, указывающую операцию начала приема мощности устройства 15 накопления мощности. Блок 1 управления управляет, на основе результатов мониторинга и операционной информации, принимаемой извне, переключателями 4, 5, 9, 13, 14 и 16, блоком 16 переключения и блоком 8 преобразования мощности (более конкретно, переключающими элементами, включенными в блок 8 преобразования мощности).
[0014] Устройство управления двигательной установкой, имеющее конфигурацию, поясненную выше, отличается тем, что размыкают переключатель 16, чтобы отключить двигатель 17 от блока 8 преобразования мощности, и заряжают устройство 15 накопления мощности с использованием блока 8 преобразования мощности в состоянии, в котором необязательно побуждать электрическое транспортное средство выполнять движение за счет мощности и необязательно использовать рекуперативное торможение, т.е. в состоянии во время стоянки, движения по инерции и т.п., и в состоянии, в котором необязательно заряжать устройство 15 накопления мощности. Характерные операции устройства управления двигательной установкой согласно этому варианту осуществления подробно поясняются ниже.
[0015] В устройстве управления двигательной установкой согласно этому варианту осуществления, SIV 20 сконфигурировано с возможностью преобразовывать выходное напряжение от устройства 15 накопления мощности и генерировать напряжение, питающее вспомогательное оборудование 21. SIV 20 не преобразует напряжение воздушного провода (напряжение постоянного тока, подаваемое от воздушного провода 2) в напряжение питания для вспомогательного оборудования 21. В устройстве управления двигательной установкой согласно этому варианту осуществления, когда электрическое транспортное средство побуждается выполнять движение за счет мощности, электрическая мощность подается в блок 8 преобразования мощности только от устройства 15 накопления мощности. Другими словами, блок 8 преобразования мощности не преобразует электрическую мощность, подаваемую от воздушного провода 2, и генерирует трехфазное напряжение переменного тока для приведения в действие двигателя 17.
[0016] Фиг. 2 является схемой для пояснения операции по зарядке устройства 15 накопления мощности в устройстве управления двигательной установкой согласно этому варианту осуществления. Показана операция для использования блока 8 преобразования мощности в качестве преобразователя напряжения постоянного тока. На фиг. 2, O и х, указывающие состояния, показаны вместе с переключателями 4, 5, 9, 13, 14, 16 и 19. O указывает замкнутое состояние, а х указывает разомкнутое состояние. То же применимо к фиг. 3 и последующим чертежам.
[0017] Блок 1 управления отслеживает напряжение BEFC устройства 15 накопления мощности, напряжение BES конденсатора 12 фильтра батареи, значение IB детектирования тока детектора CTB тока, напряжение ES постоянного тока, подаваемого от воздушного провода 2, напряжение EFC конденсатора 7 фильтра и значения IU, IV и IW детектирования тока детекторов CTU, CTV и CTW тока. Блок 1 управления принимает операционную информацию извне.
[0018] В состоянии, в котором электрическое транспортное средство стоит в депо или на железнодорожной станции, или в состоянии, в котором электрическое транспортное средство выполняет операцию движения по инерции на электрифицированном участке, когда устройство управления двигательной установкой определяет то, что необходимо заряжать устройство 15 накопления мощности, как показано на фиг. 2, устройство управления двигательной установкой преобразует, в блоке 8 преобразования мощности, напряжение постоянного тока, подаваемое от воздушного провода 2, генерирует мощность постоянного тока, имеющую требуемое напряжение, и заряжает устройство 15 накопления мощности.
[0019] Например, когда блок 1 управления определяет на основе операционной информации, принимаемой извне, то, что электрическое транспортное средство находится в состоянии, в котором может быть выполнена операция зарядки (в состоянии, в котором электрическое транспортное средство заканчивает движение за счет мощности, торможение с использованием рекуперативного тормоза и т.п. и без использования двигателя 17), и эта операция начала зарядки выполняется, блок 1 управления выполняет операцию зарядки для устройства 15 накопления мощности. Операция начала зарядки может быть выполнена в состоянии, в котором разрядка устройства 15 накопления мощности не происходит (в состоянии, в котором устройство 15 накопления мощности полностью заряжено). Следовательно, когда выполняется операция начала зарядки, во-первых, блок 1 управления может проверять, ниже ли напряжение BEFC устройства 15 накопления мощности, чем предварительно определенный порог, и начинать операцию зарядки, когда напряжение BEFC ниже предварительно определенного порога.
[0020] Вместо начала операции зарядки, когда блок 1 управления детектирует то, что операция начала зарядки выполняется машинистом, блок 1 управления может начинать операцию зарядки согласно состоянию устройства 15 накопления мощности. Например, когда блок 1 управления принимает извне уведомление, указывающее, что электрическое транспортное средство находится в состоянии, в котором может быть выполнена операция зарядки (в состоянии, в котором электрическое транспортное средство заканчивает движение за счет мощности, торможение с использованием регенеративного тормоза и т.п. и без использования двигателя 17), блок 1 управления проверяет, ниже ли напряжение BEFC устройства 15 накопления мощности предварительно определенного порога. Когда напряжение BEFC ниже предварительно определенного порога, блок 1 управления определяет то, что необходима зарядка, и начинает операцию зарядки для устройства 15 накопления мощности. В этом случае, машинист не должен выполнять операцию начала зарядки согласно состоянию электрического транспортного средства и состоянию устройства 15 накопления мощности. Следовательно, возможно уменьшить операционную нагрузку на машиниста.
[0021] При начале операции зарядки, во-первых, блок 1 управления размыкает переключатель 16 (устанавливает переключатель 16 в OFF), чтобы отключить двигатель 17. Дополнительно, чтобы подать электрическую мощность от источника питания постоянного тока (воздушного провода 2) к блоку 8 преобразования мощности, во-первых, блок 1 управления замыкает переключатель 4 (устанавливает переключатель 4 в ON) и заряжает конденсатор фильтра от питания постоянным током через воздушный провод 2 и устройство 3 съема мощности. Когда продолжается зарядка конденсатора 7 фильтра, и напряжение EFC достигает предварительно определенного значения, блок 1 управления замыкает переключатель 5, чтобы замыкать накоротко зарядный резистор R1. Блок 1 управления замыкает переключатель 13 при поддержании переключателя 14 в разомкнутом состоянии и питает электрический ток от устройства 15 накопления мощности для зарядки конденсатора 12 фильтра батареи. Когда напряжение BEFC конденсатора 12 фильтра батареи достигает предварительно определенного значения, блок 1 управления замыкает переключатель 14, чтобы замыкать накоротко зарядный резистор R2. Блок 1 управления переключает блок 11 переключения на сторону реактора 10 батареи (выходную сторону блока 8 преобразования мощности) и замыкает переключатель 9.
[0022] Блок 1 управления управляет переключающими элементами блока 8 преобразования мощности, чтобы побудить блок 8 преобразования мощности работать в качестве преобразователя напряжения постоянного тока (настраивать значения напряжения, соответственно, выводимые от выходных контактных выводов трех фаз блока 8 преобразования мощности). В частности, блок 1 управления генерирует управляющие сигналы GSU, GSV, GSW, GSX, GSY и GSZ блока 8 преобразования мощности так, что поддерживается следующая формула, когда заданное значение тока зарядки (значение тока зарядки устройства 15 накопления мощности), определенное согласно, например, напряжения BEFC устройства 15 накопления мощности, представляется как IBR. IU, IV и IW представляют значения детектирования детекторов CTU, CTV и CTW тока.
IBR=IU+IV+IW
[0023] Другими словами, блок 1 управления подвергает переключающие элементы фаз блока 8 преобразования мощности пропорционально-интегральному управлению таким образом, что совокупное значение электрических токов фаз U, V и W, выводимых от блока 8 преобразования мощности, совпадает с заданным значением IBR тока зарядки. Блок 1 управления выводит результат пропорционально-интегрального управления в блок 8 преобразования мощности в качестве сигналов PWM-управления (ШИМ-управления) GSU, GSV, GSW, GSX, GSY и GSZ. Например, блок 1 управления управляет переключающими элементами для поддержания соотношения IU=IV=IW=IBR×1/3.
[0024] Согласно такому управлению, блок 8 преобразования мощности может работать в качестве преобразователя напряжения постоянного тока и заряжать устройство 15 накопления мощности.
[0025] После начала операции зарядки, когда блок 1 управления принимает извне уведомление о том, что электрическое транспортное средство переходит в состояние, в котором операция зарядки не может быть выполнена (начато движение за счет мощности или начато использование тормоза), блок 1 управления управляет блоками в устройстве управления двигательной установкой, чтобы завершать операцию зарядки. В дополнение к окончанию операции зарядки согласно уведомлению извне, блок 1 управления может завершать операцию зарядки в момент, когда блок 1 управления детектирует, что устройство 15 накопления мощности достаточно заряжено (достигает предварительно определенного напряжения).
[0026] Фиг. 3 является схемой для пояснения операции по приведению в действие двигателя 17 с использованием устройства 15 накопления мощности в устройстве управления двигательной установкой согласно этому варианту осуществления. Показана операция для использования блока 8 преобразования мощности в качестве инвертора.
[0027] Аналогично операции для использования блока 8 преобразования мощности в качестве преобразователя напряжения постоянного тока, блок 1 управления отслеживает BEFC, BES, IB, ES, EFC, IU, IV и IW. Блок 1 управления принимает информацию, указывающую состояние электрического транспортного средства извне.
[0028] Когда устройство управления двигательной установкой побуждает электрическое транспортное средство выполнять движение за счет мощности в состоянии, в котором устройство 15 накопления мощности достаточно заряжено, как показано на фиг. 3, устройство 15 накопления мощности подает электрическую мощность в блок 8 преобразования мощности. Блок 8 преобразования мощности преобразует напряжение постоянного тока, подаваемое от устройства 15 накопления мощности, чтобы генерировать трехфазное напряжение переменного тока для приведения в действие двигателя 17.
[0029] Например, когда блок 1 управления принимает извне уведомление о том, что начато движение за счет мощности, блок 1 управления проверяет, равно или выше напряжение BEFC устройства 15 накопления мощности, чем фиксированный уровень. Когда напряжение BEFC равно или выше фиксированного уровня, блок 1 управления определяет то, что устройство 15 накопления мощности достаточно заряжено, и приводит в действие двигатель 17 используя устройство 15 накопления мощности.
[0030] Когда блок 1 управления разряжает устройство 15 накопления мощности, чтобы приводить в действие двигатель 17, во-первых, когда побуждают блок 8 преобразования мощности работать в качестве преобразователя напряжения постоянного тока, блок 1 управления прекращает операцию, размыкает переключатель 4, чтобы прекратить питание от воздушного провода 2, и опускает пантограф. Впоследствии, блок 1 управления замыкает разрядный переключатель 18, чтобы побудить разрядный резистор R3 потреблять заряды, накопленные в конденсаторе 7 фильтра, и разряжает напряжение EFC так, что оно равно или меньше напряжения (BEFC) устройства 15 накопления мощности. После этого блок 1 управления размыкает переключатель 9, чтобы отключить выходную сторону блока 8 преобразования мощности и реактора 10 батареи, переключает блок 11 переключения на входную сторону блока 8 преобразования мощности и замыкает переключатель 16, чтобы подключить блок 8 преобразования мощности и двигатель 17.
[0031] Блок 1 управления управляет переключающими элементами блока 8 преобразования мощности, чтобы побудить блок 8 преобразования мощности работать в качестве инвертора и генерировать трехфазное напряжение переменного тока для приведения в действие двигателя 17. Например, блок 1 управления вычисляет инструкцию IQR тока компоненты крутящего момента и инструкцию IDR тока компоненты магнитного потока на основе инструкции TRQR крутящего момента (не показана на фигуре), принимаемой извне, и частоты двигателя 17. Блок 1 управления подвергает IU, IV, IW преобразованию координат, соответственно, с использованием фаз, полученных посредством интегрирования первичной частоты F1, вычисляет ток IQ компоненты крутящего момента и ток ID компоненты магнитного потока и подвергает блок 8 преобразования мощности PWM-управлению таким образом, что отклонение между командой IQR тока компоненты крутящего момента и током IQ компоненты крутящего момента и отклонение между командой IDR тока компоненты магнитного потока и током ID компоненты магнитного потока снижаются до нуля.
[0032] Следовательно, трехфазное напряжение переменного тока для приведения в действие двигателя 17 генерируется посредством блока 8 преобразования мощности. Электрическое транспортное средство приводится в движение (побуждается к выполнению движения за счет мощности) с помощью электрической мощности устройства 15 накопления мощности.
[0033] Когда блок 1 управления детектирует значение тока и значение напряжения, блок 1 управления проверяет, равны или меньше детектированные значения, чем значения определения для детектирования неисправностей. Когда детектированные значения превышают значения определения, блок 1 управления определяет, что возникает неисправность, прекращает управление блоком 8 преобразования мощности и уменьшает выходное напряжение до нуля.
[0034] Хотя не пояснено подробно, когда блок 1 управления побуждает двигатель 17 работать в рекуперативном режиме, блок 1 управления может быть сконфигурирован с возможностью заряжать устройство 15 накопления мощности. Например, при побуждении двигателя 17 работать в рекуперативном режиме, блок 1 управления проверяет напряжение BEFC устройства 15 накопления мощности. Когда значение напряжения BEFC равно или меньше предварительно определенного уровня, блок 1 управления размыкает переключатель 4 и переключает блок 11 переключения на сторону переключателя 4 (сторону, на которой рекуперативная мощность выводится от блока 8 преобразования мощности). Блок 1 управления управляет переключающими элементами блока 8 преобразования мощности таким образом, что рекуперативная мощность из двигателя 17 преобразуется в напряжение для зарядки устройства 15 накопления мощности, и заряжает устройство 15 накопления мощности.
[0035] Как пояснено выше, когда необязательно подключать блок преобразования мощности, который преобразует напряжение постоянного тока для генерирования трехфазного напряжения переменного тока для приведения в действие двигателя, и двигатель, устройство управления двигательной установкой согласно этому варианту осуществления преобразует напряжение постоянного тока, подаваемое от воздушного провода, чтобы заряжать устройство накопления мощности, побуждая блок преобразования мощности работать в качестве преобразователя напряжения постоянного тока. Следовательно, необязательно отдельно предоставлять преобразователь напряжения постоянного тока для зарядки устройства накопления мощности. Возможно реализовать уменьшенное в размере, уменьшенное в весе и уменьшенное в цене устройство управления двигательной установкой.
[0036] Устройство управления двигательной установкой может быть реализовано добавлением устройства накопления мощности и переключающего устройства (блок 11 переключения и т.д.) в существующее инверторное транспортное средство. Следовательно, поскольку модернизация является простой, возможно реализовать устройство управления двигательной установкой с небольшой стоимостью.
[0037] Второй вариант осуществления
В первом варианте осуществления поясняется устройство управления двигательной установкой, в котором при генерировании трехфазного напряжения переменного тока для приведения в действие двигателя 17 блок 8 преобразования мощности преобразует выходное напряжение от устройства 15 накопления мощности в трехфазное напряжение переменного тока для приведения в действие двигателя 17 (устройство управления двигательной установкой, которое не преобразует напряжение, подаваемое от воздушного провода 2, чтобы напрямую генерировать трехфазное напряжение переменного тока для приведения в действие двигателя 17). Следовательно, когда управляется состав, в котором сцепляются множество вагонов, включающих в себя устройства управления двигательной установкой, поясненные в первом варианте осуществления, желательно надлежащим образом использовать устройства управления двигательной установкой в одном составе, как показано на фиг. 4. Фиг. 4 является схемой примера конфигурации гибридного транспортного средства (системы железнодорожных транспортных средств), которое является электрическим транспортным средством согласно второму варианту осуществления. Вагоны A и B являются электрическими транспортными средствами, включающими в себя одинаковую конфигурацию и устройства управления двигательной установкой, поясненные в первом варианте осуществления. На фиг. 4 показаны только главные блоки. Блоки 8A и 8B преобразования мощности являются эквивалентными блоку 8 преобразования мощности, поясненному в первом варианте осуществления (см. фиг. 1 и т.д.). Блоки 1A и 1B управления являются эквивалентными блоку 1 управления, поясненному в первом варианте осуществления. Аналогично, переключатели 4A и 4B, переключатели 16A и 16B, блоки 11A и 11B переключения, устройства 15A и 15B накопления мощности и двигатели 17A и 17B, соответственно, являются эквивалентными переключателю 4, переключателю 16, блоку 11 переключения, устройству 15 накопления мощности и двигателю 17, поясненным в первом варианте осуществления. Устройства управления двигательной установкой включают в себя интерфейсы 100 (блоки подключения) для подключения устройств управления двигательной установкой к устройствам управления двигательной установкой других вагонов. Интерфейсы 100 подключают блоки с напряжением постоянного тока устройств управления двигательной установкой и подключают блоки управления.
[0038] Как показано на фиг. 4, конденсаторы фильтра батареи (не показаны на фигуре, см. фиг. 1 и т.д.) вагонов соединены. В вагоне A блок 8A преобразования мощности побуждается работать в качестве преобразователя напряжения постоянного тока, чтобы преобразовывать напряжение постоянного тока, подаваемое от воздушного провода, в напряжение зарядки для устройства накопления мощности (напряжение постоянного тока, эквивалентное выходному напряжению устройства накопления мощности). С другой стороны, в вагоне B блок 8B преобразования мощности побуждается работать в качестве инвертора, чтобы преобразовывать напряжение зарядки в трехфазное напряжение переменного тока для приведения в действие двигателя 17B. Чтобы реализовывать эту операцию, блоки 1A и 1B управления управляют блоками в устройствах управления двигательной установкой при выполнении, например, обмена информацией по необходимости. Применяя такой способ работы, на электрифицированной секции под воздушным проводом напряжение постоянного тока, генерируемое блоком 8A преобразования мощности вагона A, подается также на сторону вагона B. Следовательно, вагон B может ехать без потребления электрической мощности устройства 15B накопления мощности. Когда вагон B едет под воздушным проводом, отсутствует ограничение на проезжаемое расстояние. Дополнительно, поскольку уменьшается число зарядок и разрядок устройства 15B накопления мощности, может быть реализовано продление срока службы устройства 15B накопления мощности, приводящее к снижению стоимости.
[0039] Выше пояснен состав, включающий в себя два вагона. В составе, включающем в себя три или более вагонов (три или более электрических транспортных средств, включающих в себя устройства управления двигательной установкой, поясненные в первом варианте осуществления, включенные в один состав), достаточно побудить блок преобразования мощности работать в качестве преобразователя напряжения постоянного тока, по меньшей мере, в одном вагоне и побудить блок преобразования мощности работать в качестве инвертора, по меньшей мере, в одном вагоне из оставшихся вагонов. Инструкция для побуждения блока преобразования мощности работать в качестве инвертора или работать в качестве преобразователя напряжения постоянного тока вводится в блоки управления (не показаны на фиг. 4) устройств управления двигательной установкой извне. Блоки управления управляют блоками согласно содержимому инструкции.
[0040] Третий вариант осуществления
Как показано на фиг. 5, когда устройство 101 накопления мощности установлено в депо или на железнодорожной станции, в то время как электрическое транспортное средство стоит в депо или на железнодорожной станции, блок 8 преобразования мощности может быть побужден работать в качестве преобразователя напряжения постоянного тока, чтобы заряжать устройство 101 накопления мощности извне вместо устройства 15 накопления мощности, включенного в электрическое транспортное средство.
[0041] Чтобы реализовывать такое применение, устройство управления двигательной установкой (вагон, включающий в себя устройство управления двигательной установкой) согласно третьему варианту осуществления включает в себя интерфейс 100 (блок подключения) для подключения устройства 101 накопления мощности извне к устройству 15 накопления мощности в вагоне параллельно. Когда детектировано, что устройство 101 накопления мощности подключается извне, устройство 15 накопления мощности внутри может быть отключено от блока 8 преобразования мощности (устройство управления двигательной установкой дополнительно может включать в себя переключатель для отключения устройства 15 накопления мощности).
[0042] Следовательно, можно заряжать устройство 101 накопления мощности за небольшую стоимость. Дополнительно, необязательно предоставлять зарядное приспособление для устройства 101 накопления мощности в депо или на железнодорожной станции. Если устройство 101 накопления мощности заряжается в период времени, когда расходы на электричество низки, к примеру ночью, возможно заряжать устройство 101 накопления мощности за меньшую стоимость. Вагон, показанный на фигуре, является электрическим транспортным средством, включающим в себя устройство управления двигательной установкой, поясненное в первом варианте осуществления (не показаны блоки, помимо главных блоков).
[0043] Четвертый вариант осуществления
В первом-третьем вариантах осуществления поясняется устройство управления двигательной установкой, в котором дополнительное устройство 20 (SIV) питания преобразует напряжение от устройства 15 накопления мощности и подает напряжение на вспомогательное оборудование 21 и блок 8 преобразования мощности генерирует напряжение приведения в действие для двигателя 17 из выходного напряжения устройства 15 накопления мощности. Тем не менее, также может быть выполнена конфигурация, показанная на фиг. 6.
[0044] Фиг. 6 является схемой примера конфигурации устройства управления двигательной установкой согласно четвертому варианту осуществления. Как показано на фигуре, в устройстве управления двигательной установкой согласно этому варианту осуществления, в схеме конфигурации, показанной на фиг. 1, позиции подключения переключателя 19, SIV 20 и вспомогательного оборудования 21 изменяются (позиции подключения изменяются для подключения переключателя 19, SIV 20 и вспомогательного оборудования 21 к входной стороне блока 8 преобразования мощности параллельно). На фиг. 6, также показана операция (состояния переключателей и блока 11 переключения) для зарядки устройства 15 накопления мощности с использованием блока 8 преобразования мощности в качестве преобразователя напряжения постоянного тока.
[0045] Посредством приспособления конфигурации, поясненной выше, способ работы, показанный на фиг. 7-9, является возможным для электрического транспортного средства, включающего в себя устройство управления двигательной установкой согласно этому варианту осуществления. На фиг. 7-9 показаны только главные блоки устройства управления двигательной установкой, показанного на фиг. 6. Поток электрической мощности указывается посредством линии с попеременными длинным и коротким тире.
[0046] Фиг. 7 является схемой для пояснения операции по зарядке устройства 15 накопления мощности. Как показано на фигуре, когда заряжается устройство 15 накопления мощности, переключатель 4 установлен в ON (замкнутое состояние), переключатель 16 установлен в OFF (разомкнутое состояние), и блок 11 переключения установлен для подключения устройства 15 накопления мощности и выходной стороны блока 8 преобразования мощности. Переключатель 5 (не показан на фигуре) также установлен в ON. В таком установочном состоянии, SIV 20 преобразует напряжение постоянного тока, подаваемое от воздушного провода, в трехфазное напряжение переменного тока для приведения в действие вспомогательного оборудования 21 и подает трехфазное напряжение переменного тока во вспомогательное оборудование 21. Блок 8 преобразования мощности работает в качестве преобразователя напряжения постоянного тока, чтобы преобразовывать напряжение постоянного тока, подаваемое от воздушного провода, в напряжение зарядки для устройства 15 накопления мощности, и подает напряжение зарядки в устройство 15 накопления мощности через блок 11 переключения. Аналогично устройству управления двигательной установкой, поясненному в первом варианте осуществления, операция (операция для зарядки устройства 15 накопления мощности), показанная на фиг. 7, выполняется в состоянии, в котором электрическое транспортное средство стоит в депо или на железнодорожной станции, или в состоянии, в котором электрическое транспортное средство выполняет операцию движения по инерции на электрифицированном участке.
[0047] Фиг. 8 является схемой для пояснения операции, которая может выполняться даже в состоянии, в котором электрическое транспортное средство едет на неэлектрифицированном участке. Как показано на фигуре, например, когда электрическое транспортное средство едет на неэлектрифицированном участке, переключатель 4 установлен в OFF (разомкнутое состояние), переключатель 16 установлен в ON (замкнутое состояние), и блок 11 переключения установлен для подключения устройства 15 накопления мощности и входной стороны блока 8 преобразования мощности. Переключатель 5 (не показан на фигуре) также установлен в OFF. В таком установочном состоянии, SIV 20 преобразует напряжение постоянного тока, подаваемое от устройства 15 накопления мощности, в трехфазное напряжение переменного тока для приведения в действие вспомогательного оборудования 21 и подает трехфазное напряжение переменного тока во вспомогательное оборудование 21. Блок 8 преобразования мощности работает в качестве инвертора, чтобы преобразовывать напряжение постоянного тока, подаваемое от устройства 15 накопления мощности, в трехфазное напряжение переменного тока для приведения в действие двигателя 17, и подает трехфазное напряжение переменного тока в двигатель 17 через переключатель 16.
[0048] Фиг. 9 является схемой для пояснения операции, которая может выполняться в состоянии, в котором электрическое транспортное средство едет на электрифицированном участке. Как показано на фигуре, когда электрическое транспортное средство едет на электрифицированном участке, переключатель 4 и переключатель 16 установлен в ON (замкнутое состояние), и блок 11 переключения установлен так, чтобы не подключать устройство 15 накопления мощности как к входной стороне, так и к выходной стороне блока 8 преобразования мощности. Переключатель 5 (не показан на фигуре) также установлен в ON. В таком установочном состоянии, SIV 20 преобразует напряжение постоянного тока, подаваемое от воздушного провода, в трехфазное напряжение переменного тока для приведения в действие вспомогательного оборудования 21 и подает трехфазное напряжение переменного тока во вспомогательное оборудование 21. Блок 8 преобразования мощности работает в качестве инвертора, чтобы преобразовывать напряжение постоянного тока, подаваемое от воздушного провода, в трехфазное напряжение переменного тока для приведения в действие двигателя 17, и подает трехфазное напряжение переменного тока в двигатель 17 через переключатель 16.
[0049] Как пояснено выше, устройство управления двигательной установкой согласно этому варианту осуществления приспосабливает конфигурацию, в которой SIV 20 подключается к входной стороне блока 8 преобразования мощности параллельно. В устройстве управления двигательной установкой блок 8 преобразования мощности выполняет операцию (операцию преобразователя напряжения постоянного тока) для преобразования напряжения воздушного провода (напряжения постоянного тока, подаваемого от воздушного провода) в напряжение зарядки для устройства 15 накопления мощности и операцию (операцию инвертора) для преобразования напряжения воздушного провода или напряжения устройства накопления мощности (напряжения постоянного тока, подаваемого от устройства 15 накопления мощности) в напряжение приведения в действие для двигателя 17. SIV 20 выполняет операцию для преобразования напряжения воздушного провода или напряжения устройства накопления мощности в напряжение приведения в действие для вспомогательного оборудования 21. Следовательно, необязательно приводить в действие двигатель 17 с использованием устройства 15 накопления мощности в ходе езды на электрифицированной секции. Возможно реализовывать энергосбережение. Дополнительно, поскольку уменьшается число зарядок и разрядок, можно реализовывать продление срока службы устройства 15 накопления мощности.
[0050] Пятый вариант осуществления
В первом-четвертом вариантах осуществления поясняется устройство управления двигательной установкой, которое преобразует в электрическом транспортном средстве, которое принимает питание напряжением постоянного тока от воздушного провода (в электрическом транспортном средстве, адаптированном к системе электрификации постоянного тока), напряжение постоянного тока в трехфазное напряжение переменного тока для приведения в действие двигателя 17 и напряжение постоянного тока для зарядки устройства 15 накопления мощности. С другой стороны, в пятом варианте осуществления, поясняется устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства, которое принимает питание напряжением переменного тока от воздушного провода (электрического транспортного средства системы электрификации переменного тока). В частности, поясняется устройство управления двигательной установкой, которое выполняет, с помощью одного блока преобразования мощности, генерацию трехфазного напряжения переменного тока для приведения в действие двигателя и генерацию напряжения постоянного тока для зарядки устройства накопления мощности.
[0051] Фиг. 10 и 11 являются схемами для пояснения конфигураций и операций устройства управления двигательной установкой согласно пятому варианту осуществления. На фигурах компоненты такие же, как компоненты устройства управления двигательной установкой, поясненного в первом варианте осуществления, обозначаются такими же номерными ссылками и знаками. На фиг. 10 показана операция для зарядки устройства 15 накопления мощности. На фиг. 11 показана операция для приведения в действие двигателя 17.
[0052] Когда заряжается устройство 15 накопления мощности в устройстве управления двигательной установкой согласно этому варианту осуществления, как показано на фиг. 10, устройство 3 съема мощности снимает мощность переменного тока с воздушного провода 2. Мощность переменного тока, снятая посредством устройства 3 съема мощности, преобразуется в предварительно определенное напряжение посредством трансформатора 31 и подается в блок 8 преобразования мощности через реактор 32 и переключатель 33. Блок 8 преобразования мощности управляется посредством блока 1a управления так, чтобы работать в качестве преобразователя и преобразует напряжение переменного тока, подаваемое через переключатель 33, в напряжение постоянного тока для зарядки устройства 15 накопления мощности. Переключатель 5 установлен в замкнутое состояние. Переключатель 16 размыкается, чтобы отключить двигатель 17 от блока 8 преобразования мощности.
[0053] Блок 1a управления является таким же, как блок 1 управления, поясненный в первом варианте осуществления, за исключением того, что отличается часть операции управления для блока 8 преобразования мощности, т.е. переключающие элементы блока 8 преобразования мощности управляются таким образом, что блок 8 преобразования мощности работает в качестве преобразователя, когда заряжается устройство 15 накопления мощности. Способ управления для побуждения блока 8 преобразования мощности, имеющего конфигурацию, показанную на фигуре, работать в качестве преобразователя, уже хорошо известен. Следовательно, пояснение способа управления опускается. Блок 1a управления также выполняет управление размыканием и замыканием для переключателя 3.
[0054] Аналогично первому варианту осуществления, операция зарядки выполняется, когда операция начала зарядки выполняется в состоянии, в котором проблем не возникает, даже если блок 8 преобразования мощности и двигатель 7 отключены (в состоянии, которое не является ни состоянием движения за счет мощности, ни состоянием работы в рекуперативом режиме), как в состоянии, в котором электрическое транспортное средство стоит, или в состоянии движения по инерции, и определяется то, что необходима зарядка, поскольку напряжение устройства 15 накопления мощности является низким. Напряжение переменного тока, подаваемое от воздушного провода 2, может быть либо однофазным напряжением, либо трехфазным напряжением.
[0055] При приведении в действие двигателя 17 в устройстве управления двигательной установкой согласно этому варианту осуществления, как показано на фиг. 11, блок 1a управления размыкает переключатель 33 и прекращает питание напряжения переменного тока от воздушного провода 2 к блоку 8 преобразования мощности. Блок 1a управления замыкает переключатель 16, чтобы подключать двигатель 17. В этом состоянии блок 1a управления побуждает блок 8 преобразования мощности работать в качестве инвертора и преобразует напряжение постоянного тока, подаваемое от устройства 15 накопления мощности, в трехфазное напряжение переменного тока для приведения в действие двигателя 17. Когда блок 1a управления побуждает блок 8 преобразования мощности работать в качестве инвертора, управляющая процедура является такой, как пояснено в первом варианте осуществления.
[0056] Как пояснено выше, когда необязательно подключать блок 8 преобразования мощности и двигатель 17, устройство управления двигательной установкой согласно этому варианту осуществления побуждает блок преобразования мощности работать в качестве преобразователя, чтобы тем самым преобразовывать напряжение переменного тока, подаваемое от воздушного провода, в требуемое напряжение постоянного тока и заряжать устройство накопления мощности. Следовательно, в электрическом транспортном средстве, адаптированном к системе электрификации переменного тока, аналогично первому варианту осуществления, возможно реализовать уменьшенное в размере и весе и уменьшенное в стоимости устройство управления двигательной установкой.
[0057] Когда управляется состав, в котором сцепляются множество вагонов, включающих в себя устройства управления двигательной установкой согласно этому варианту осуществления, как указано во втором варианте осуществления, также возможно побуждать, по меньшей мере, одно из устройств управления двигательной установкой, включенных в один состав, работать в качестве преобразователя и побуждать, по меньшей мере, одно из устройств управления двигательной установкой работать в качестве инвертора. В этом случае, вагон может ехать без потребления электрической мощности устройства накопления мощности на электрифицированной секции переменного тока под воздушным проводом. Возможно реализовать энергосбережение. Дополнительно, поскольку сокращается число зарядок и разрядок, возможно реализовать продление срока службы устройства 15 накопления мощности.
[0058] В состоянии, в котором электрическое транспортное средство стоит в депо или на железнодорожной станции, питание переменного тока может приниматься от другой системы питания, отличной от воздушного провода. Следовательно, даже в месте, в котором отсутствует воздушный провод, возможно заряжать устройство 15 накопления мощности. Дополнительно, зарядное приспособление, включающее в себя воздушный провод, является необязательным в депо или на железнодорожной станции. Возможно заряжать устройство 15 накопления мощности за меньшую стоимость, если устройство 15 накопления мощности заряжается в период времени, когда расходы на электричество низкие, к примеру ночью.
[0059] Шестой вариант осуществления
В шестом варианте осуществления поясняется модификация устройства управления двигательной установкой, поясненного в первом варианте осуществления. Фиг. 12 и 13 являются схемами для пояснения примеров конфигураций и операций устройства управления двигательной установкой согласно шестому варианту осуществления. На фигурах компоненты такие же, как компоненты устройства управления двигательной установкой, поясненного в первом варианте осуществления, обозначаются такими же номерными ссылками и знаками. На фиг. 12 показана операция для зарядки устройства 15 накопления мощности. На фиг. 13 показана операция для приведения в действие двигателя 17.
[0060] Как показано на фигурах, в устройстве управления двигательной установкой согласно этому варианту осуществления переключатель 9 и реактор 10 батарей устройства управления двигательной установкой согласно первому варианту осуществления (см. фиг. 1) опускаются, и блок 11 переключения и двигатель 17 заменяются блоком 11b переключения и двигателем 17b.
[0061] Другими словами, в устройстве управления двигательной установкой согласно этому варианту осуществления трехфазное подключение двигателя 17b представляет собой подключение "звезда", и нейтральная точка двигателя 17b подключается к блоку 11b переключения.
[0062] Когда используется эта конфигурация, катушка двигателя 17b может быть использована вместо реактора 10 батареи, требуемого в первом варианте осуществления.
[0063] В устройстве управления двигательной установкой согласно этому варианту осуществления при зарядке устройства 15 накопления мощности, т.е. при побуждении блока 8 преобразования мощности работать в качестве преобразователя напряжения постоянного тока, блок 1 управления управляет переключателями 4, 5, 13 и 14 согласно процедуре такой же, как и процедура в первом варианте осуществления. Блок 1 управления переключает блок 11b переключения на сторону двигателя 17b (выходную сторону блока 8 преобразования мощности). В этой точке блок 1 управления замыкает переключатель 16 (см. фиг. 12). Блок 1 управления управляет блоком 8 преобразования мощности таким образом, что он работает в качестве преобразователя напряжения постоянного тока.
[0064] Когда операция зарядки для устройства 15 накопления мощности выполняется, аналогично первому варианту осуществления, блок 1 управления проверяет состояние электрического транспортного средства (движение за счет мощности, стоянка, торможение) и напряжение (состояние зарядки) устройства 15 накопления мощности и определяет, начата ли операция.
[0065] При приведении в действие двигателя 17b с использованием устройства 15 накопления мощности, т.е. при побуждении блока 8 преобразования мощности работать в качестве инвертора, блок 1 управления управляет переключателями 4 и 16 и разрядным переключателем 18 согласно процедуре такой же, как процедура в первом варианте осуществления. Блок 1 управления переключает блок 11b переключения на входную сторону блока 8 преобразования мощности (см. фиг. 13). Блок 1 управления управляет блоком 8 преобразования мощности для работы в качестве инвертора.
[0066] Как пояснено выше, в этом варианте осуществления используется двигатель 17b, в котором трехфазное подключение представляет собой подключение "звездой". Когда блок преобразования мощности побуждается работать в качестве преобразователя напряжения постоянного тока, выходной сигнал блока преобразования мощности сглаживается с использованием катушки двигателя 17b. Следовательно, возможно опускать выделенный реактор для сглаживания выходного сигнала преобразователя напряжения постоянного тока (эквивалентный реактору 10 батареи, показанному на фиг. 1).
[0067] Седьмой вариант осуществления
В примере, поясненном в первом-шестом вариантах осуществления, в устройстве управления двигательной установкой, которое принимает питание электрической мощностью от воздушного провода 2, блок преобразования мощности используется в качестве преобразователя напряжения постоянного тока и инвертора либо используется в качестве преобразователя и инвертора. С другой стороны, в следующем пояснении седьмого варианта осуществления, в вагоне, сконфигурированном с возможностью осуществлять генерирование мощности в вагоне и приводить в действие двигатель с помощью полученной электрической мощности, блок преобразования мощности используется для двух вариантов применения (преобразователь и инвертор).
[0068] Фиг. 14 и 15 являются схемами для пояснения примеров конфигураций и операций устройства управления двигательной установкой согласно седьмому варианту осуществления. На фигурах компоненты такие же, как компоненты устройства управления двигательной установкой, поясненного в предыдущих вариантах осуществления, обозначаются такими же номерными ссылками и знаками. На фиг. 14 показана операция для зарядки устройства 15 накопления мощности. На фиг. 15 показана операция для приведения в действие двигателя 17.
[0069] На фиг. 14 и 15, устройство 3 съема мощности, трансформатор 31 и реактор 32 (блок для приема мощности переменного тока от воздушного провода 2) устройства управления двигательной установкой (см. фиг. 10 и 11) согласно пятому варианту осуществления заменяются генератором 41 и дизельным двигателем 42. Генератор 41 приводится в действие посредством мощности, выводимой от дизельного двигателя 42, чтобы выполнять генерирование мощности и генерировать мощность трехфазного переменного тока. Мощность трехфазного переменного тока подводится на сторону контактного вывода переменного тока блока 8 преобразования мощности, если переключатель 33 замкнут. Блок 1c управления выполняет операцию такую же, как операция блока 1a управления, поясненная в пятом варианте осуществления. Тем не менее, чтобы отличать оба блока управления, первый из них упоминается как блок 1c управления.
[0070] При зарядке устройства 15 накопления мощности в устройстве управления двигательной установкой согласно этому варианту осуществления, как показано на фиг. 14, блок 1c управления замыкает переключатель 33 и размыкает переключатель 16. При приведении в действие двигателя 17, как показано на фиг. 15, блок 1c управления размыкает переключатель 33 и замыкает переключатель 16. Другими словами, блок 1c управления переключает место назначения подключения контактного вывода переменного тока блока 8 преобразования мощности согласно тому, заряжается устройство 15 накопления мощности или приводится в действие двигатель 17. Устройство управления двигательной установкой согласно седьмому варианту осуществления является таким же как устройство управления двигательной установкой согласно пятому варианту осуществления за исключением этой операции управления.
[0071] Когда состав, в котором множество вагонов, включающих в себя устройства управления двигательной установкой согласно этому варианту осуществления, сцеплены, управляется, как во втором варианте осуществления, также возможно побуждать, по меньшей мере, одно из устройств управления двигательной установкой, включенных в один состав, работать в качестве преобразователя и побуждать, по меньшей мере, одно из устройств управления двигательной установкой работать в качестве инвертора.
[0072] Как пояснено выше, в вагоне, включающем в себя генератор, возможно побуждать блок преобразования мощности работать в качестве преобразователя и инвертора.
[0073] В вышеприведенном пояснении устройство управления двигательной установкой железнодорожного вагона поясняется в качестве примера. Тем не менее, в вариантах осуществления таких, как первый вариант осуществления, в котором вагон не должен взаимодействовать с другими вагонами, устройство управления двигательной установкой может быть подключено к другому источнику питания постоянного тока, который должен применяться к областям техники гибридных мобильных объектов (автомобиль, мотоцикл и т.д.), машин гибридной конструкции (самосвал, бульдозер, землеройная машина и т.д.) и судов, оснащенных устройствами накопления мощности (ионно-литиевая батарея, никель-металлогидридная батарея, электрический двухслойный конденсатор, ионно-литиевый конденсатор, маховик и т.д.).
[0074] Восьмой вариант осуществления
Фиг. 16 является схемой примера конфигурации устройства управления двигательной установкой согласно восьмому варианту осуществления. Как показано на фигуре, аналогично устройству управления двигательной установкой согласно четвертому варианту осуществления, показанному на фиг. 6, устройство управления двигательной установкой согласно этому варианту осуществления получает с обоих концов конденсатора 7 фильтра электрическую мощность, подаваемую на вспомогательное оборудование 21. С другой стороны, конфигурация подключения устройства 15 накопления мощности изменяется. На фиг. 6, блок 11 переключения используется для подключения стороны первого контактного вывода (входной стороны в вышеприведенном пояснении, в частности, шины постоянного тока между переключателями 4 и 5) и стороны второго контактного вывода (выходной стороны в вышеприведенном пояснении, в частности, реактора 10 батареи) в блоке 8 преобразования мощности. Тем не менее, на фиг. 16, устройство 15 накопления мощности напрямую подключается к реактору 10 батареи и подключается к шине постоянного тока между переключателями 4 и 5 через переключатель 22. На фиг. 16, компоненты такие же, как или эквивалентные компонентам устройства управления двигательной установкой, показанного на фиг. 6, обозначены такими же номерными ссылками и знаками, и лишнее пояснение компонентов опускается.
[0075] Посредством приспособления конфигурации, поясненной выше, способ работы, показанный на фиг. 17-27, является возможным для электрического транспортного средства, включающего в себя устройство управления двигательной установкой согласно этому варианту осуществления. На фиг. 17-27 показаны только главные блоки устройства управления двигательной установкой, показанного на фиг. 16. Как указано в вышеприведенном пояснении, поток электрической мощности указывается посредством линии с попеременными длинным и коротким тире.
[0076] Фиг. 17 является схемой для пояснения операции по зарядке устройства 15 накопления мощности. Как показано на фиг. 15, когда заряжается устройство 15 накопления мощности, переключатель 4 устанавливается в ON (замкнутое состояние), переключатель 16 устанавливается в OFF (в разомкнутом состоянии), переключатель 9 устанавливается в ON (замкнутое состояние), переключатель 16 устанавливается в OFF (разомкнутое состояние), переключатель 9 устанавливается в ON (замкнутое состояние), и переключатель 22 устанавливается в OFF (разомкнутое состояние). Хотя не показано на фигуре, переключатель 5 устанавливается в ON (в следующем пояснении предполагается, что переключатель 5 установлен в ON, если не указано прямо иное).
[0077] В таком установленном состоянии, SIV 20 преобразует напряжение постоянного тока, подаваемое от воздушного провода 2, в трехфазное напряжение переменного тока для приведения в действие вспомогательного оборудования 21 и подает трехфазное напряжение переменного тока во вспомогательное оборудование 21. Блок 8 преобразования мощности работает в качестве понижающего прерывателя, чтобы заряжать устройство 15 накопления мощности. Как в устройстве управления двигательной установкой, поясненном в первом варианте осуществления, операция, показанная на фиг. 17 (операция зарядки для устройства 15 накопления мощности), выполняется в состоянии, в котором электрическое транспортное средство стоит в депо или на железнодорожной станции, или в состоянии, в котором электрическое транспортное средство выполняет операцию движения по инерции на электрифицированном участке.
[0078] Последовательность переключения для переключения источника питания с воздушного провода 2 на устройство 15 накопления мощности и последовательность переключения для переключения источника питания с устройства 15 накопления мощности на воздушный провод 2 поясняются со ссылкой на чертежи на фиг. 18-28.
[0079] Во-первых, поясняется последовательность переключения для переключения источника питания с воздушного провода 2 на устройство 15 накопления мощности. Фиг. 18-22 представляют собой фигуры для пояснения последовательности переключения для переключения источника питания с воздушного провода 2 на устройство 15 накопления мощности. На фиг. 18, когда источник питания переключается с воздушного провода 2 на устройство 15 накопления мощности, в то время как переключатели поддерживаются в состоянии, показанном на фиг. 17, блок 8 преобразования мощности побуждается работать в качестве повышающего прерывателя, чтобы повышать выходное напряжение устройства 15 накопления мощности так, что входное напряжение SIV 20 (= входное напряжение блока 8 преобразования мощности) по существу равно напряжению воздушного провода.
[0080] Как показано на фиг. 19, переключатель 4 управляется, чтобы быть измененным из ON в OFF, и пантограф 3 опускается. Дополнительно, коэффициент повышения (напряжение на стороне первого контактного вывода/напряжение устройства 15 накопления мощности) блока 8 преобразования мощности уменьшается для падения напряжения на стороне первого контактного вывода в блоке 8 преобразования мощности (= входное напряжение SIV 20) почти до выходного напряжения устройства 15 накопления мощности. Когда напряжение на стороне первого контактного вывода падает почти до выходного напряжения устройства 15 накопления мощности, как показано на фиг. 20, переключатель 22 управляется, чтобы быть измененным из OFF в ON, и непоказанный верхний элемент (элемент верхнего плеча) в блоке 8 преобразования мощности управляется, чтобы быть в ON, чтобы замыкать накоротко (проводить) сторону первого контактного вывода и сторону второго контактного вывода блока 8 преобразования мощности. Состояние, показанное на фиг. 20, представляет собой состояние, в котором сторона первого контактного вывода и сторона второго контактного вывода блока 8 преобразования мощности электрически подключаются посредством двух путей, т.е. пути, проходящего через переключатель 22, и пути, проходящего через переключатель 9 и элемент верхнего плеча блока 8 преобразования мощности. Следовательно, даже если один из путей отключается, электрическое подключение между SIV 20 и устройством 15 накопления мощности поддерживается. Следовательно, из этого состояния, как показано на фиг. 21, переключатель 9 управляется, чтобы быть измененным из ON в OFF, и все верхние и нижние элементы устанавливаются в OFF в качестве управления переключателем для блока 8 преобразования мощности.
[0081] В состояниях, показанных на фиг. 18 и 19, вывод устройства 15 накопления мощности подается в SIV 20 через блок 8 преобразования мощности. Тем не менее, в состоянии, показанном на фиг. 21, вывод устройства 15 накопления мощности напрямую подается в SIV 20 не через блок 8 преобразования мощности. Следовательно, когда источник питания SIV 20 переключается с воздушного провода 2 на устройство 15 накопления мощности, входное напряжение SIV 20 не прерывается. Следовательно, возможно предотвращать кратковременный перерыв, связанный с переключением источника питания, и продолжать питание вспомогательного оборудования 21.
[0082] Как указано в вариантах осуществления, поясненных выше, зарядка устройства 15 накопления мощности выполняется, когда электрическое транспортное средство движется по инерции или стоит. Когда электрическое транспортное средство переходит из состояния движения по инерции или стояния к движению за счет мощности, как показано на фиг. 22, переключатель 16 устанавливается в ON, чтобы побудить блок 8 преобразования мощности работать в качестве инвертора. В этом случае, электрическая мощность устройства 15 накопления мощности используется в качестве рабочей мощности для вспомогательного оборудования 21 и электрической мощности для приведения в действие двигателя.
[0083] Фиг. 23-27 представляют собой фигуры для пояснения последовательности для переключения источника питания с устройства 15 накопления мощности на воздушный провод 2. Последовательность является противоположной последовательности, показанной на фиг. 17-22.
[0084] Когда источник питания переключается с устройства 15 накопления мощности на воздушный провод 2, как показано на фиг. 23, переключатель 16 управляется, чтобы быть OFF. Затем, как показано на фиг. 24, переключатель 9 управляется, чтобы быть ON, и непоказанный верхний элемент управляется, чтобы быть ON, чтобы замыкать накоротко (проводить) сторону первого контактного вывода и сторону второго контактного вывода блока 8 преобразования мощности. Дополнительно, как показано на фиг. 25, переключатель 22 управляется, чтобы быть OFF. Согласно этому управлению, хотя путь для прямого питания от устройства 15 накопления мощности к SIV 20 отключается, путь для питания через внутреннюю часть блока 8 преобразования мощности поддерживается. В этом состоянии, пантограф поднимается, чтобы обнаружить напряжение воздушного провода. Когда напряжение воздушного провода детектировано, блок 8 преобразования мощности побуждается работать в качестве повышающего прерывателя, и он управляется так, что входное напряжение SIV 20 по существу равно напряжению воздушного провода. Когда входное напряжение SIV 20 по существу равно напряжению воздушного провода, как показано на фиг. 26, переключатель 4 устанавливается в ON, чтобы применять напряжение воздушного провода. После этого переключатель 9 управляется, чтобы быть OFF.
[0085] Следовательно, когда источник питания SIV 20 переключается с устройства 15 накопления мощности на воздушный провод 2, входное напряжение SIV 20 не прерывается. Следовательно, возможно предотвращать кратковременный перерыв, связанный с переключением источника питания, и продолжать питание вспомогательного оборудования 21.
[0086] Как указано в вариантах осуществления, поясненных выше, переключение источника питания с устройства 15 накопления мощности на воздушный провод 2 выполняется, например, когда электрическое транспортное средство въезжает на электрифицированный участок с неэлектрифицированного участка или когда способность к разрядке устройства 15 накопления мощности падает. В этих случаях, как показано на фиг. 27, возможно использовать электрическую мощность от воздушного провода в качестве электрической мощности для приведения в действие двигателя посредством установки переключателя 16 в ON и побуждения блока 8 преобразования мощности работать в качестве инвертора.
[0087] Фиг. 28 является схемой, на которой наборы последовательностей, показанных на фиг. 17-27, показаны как временная диаграмма. Сверху показаны напряжение воздушного провода, входное напряжение блока преобразования мощности, накопленное напряжение, которое является выходным напряжением устройства 15 накопления мощности, рабочее состояние блока преобразования мощности и состояния переключателей 4, 9, 22 и 16. Временная диаграмма, показанная на фиг. 28, дополнена в нескольких точках, как пояснено ниже.
[0088] Управление переключателем 4 из ON в OFF поясняется со ссылкой на фиг. 19. Тем не менее, даже если переключатель 4 управляется, чтобы быть OFF, входное напряжение блока преобразования мощности не падает до нуля. Напряжение конденсатора 7 фильтра появляется в качестве входного напряжения блока преобразования мощности. Поскольку SIV 20 использует напряжение конденсатора 7 фильтра, входное напряжение блока преобразования мощности постепенно падает. Тем не менее, в то время когда входное напряжение блока преобразования мощности падает, поскольку блок 8 преобразования мощности работает в качестве повышающего прерывателя, падение входного напряжения блока преобразования мощности прекращается при накопленном напряжении.
[0089] Операция в ходе движения за счет мощности, в которой электрическая мощность устройства 15 накопления мощности используется, поясняется со ссылкой на фиг. 22. Тем не менее, когда используется рекуперативное торможение, блок 8 преобразования мощности работает в рекуперативном режиме, чтобы заряжать устройство 15 накопления мощности.
[0090] Как пояснено выше, когда питание SIV переключается с источника питания постоянного тока на устройство накопления мощности, и когда питание SIV переключается с устройства накопления мощности на источник питания постоянного тока, устройство управления двигательной установкой согласно этому варианту осуществления управляет коэффициентом повышения блока преобразования мощности, чтобы выполнять переключение источника питания при обеспечении проводимости внутри и за пределами блока преобразования мощности между контактным выводом входной стороны (первым контактным выводом) блока преобразования мощности и контактным выводом выходной стороны (вторым контактным выводом) блока преобразования мощности. Следовательно, питание SIV не прерывается. Возможно предотвращать кратковременный перерыв, связанный с переключением источника питания, и продолжать питание вспомогательного оборудования.
[0091] Девятый вариант осуществления
В предыдущих первом-восьмом вариантах осуществления поясняется устройство управления двигательной установкой, которое включает в себя, в качестве источника питания, отличного от устройства 15 накопления мощности, любое из воздушного провода постоянного тока, воздушного провода переменного тока и устройства генерирования мощности в вагоне (воздушного провода постоянного тока (первый-четвертый, шестой и восьмой варианты осуществления), воздушного провода переменного тока (пятый вариант осуществления) и устройства генерирования мощности в вагоне (седьмой вариант осуществления)). С другой стороны, в девятом варианте осуществления поясняется устройство управления двигательной установкой, которое дополнительно включает в себя устройство генерирования мощности за пределами вагона в дополнение к этим источникам питания и получает движущую силу с использованием электрической мощности от всех этих источников питания. Устройство управления двигательной установкой не должно обязательно включать в себя все из воздушного провода постоянного тока, воздушного провода переменного тока, устройства генерирования мощности в вагоне и устройства генерирования мощности за пределами вагона. Конфигурация, включающая в себя, по меньшей мере, два из источников питания, также включается в сущность настоящего изобретения. Конфигурация, включающая в себя, в качестве источников питания, воздушный провод постоянного тока и устройство генерирования мощности, которые генерируют мощность постоянного тока от различных источников питания, также включается в сущность настоящего изобретения. Дополнительно, батарея топливных элементов, поясненная ниже, является примером устройства генерирования мощности, которое генерирует мощность постоянного тока, и может быть другим устройством генерирования мощности (например, солнечная батарея).
[0092] Фиг. 29 является схемой примера конфигурации устройства управления двигательной установкой согласно девятому варианту осуществления. На фиг. 29, как на фиг. 7-9 и фиг. 17-28, показана конфигурация только главных блоков. Тем не менее, само собой разумеется, что устройство управления двигательной установкой включает в себя блок управления. Блоки, имеющие функции такие же или эквивалентные функциям блоков устройства управления двигательной установкой, показанного на фиг. 1, фиг. 4, фиг. 5 или фиг. 10-16, включают в себя компоненты такие же или эквивалентные компонентам блоков.
[0093] Поясняется конфигурация устройства управления двигательной установкой согласно девятому варианту осуществления. Устройство управления двигательной установкой согласно этому варианту осуществления включает в себя, как показано на фиг. 29, устройство 56 накопления мощности, воздушный провод 51 постоянного тока и топливный элемент 53, функционирующие в качестве источника питания постоянного тока, за исключением устройства 56 накопления мощности, воздушный провод 58 переменного тока и генератор 61 переменного тока, функционирующие в качестве источника питания переменного тока, устройство 52 съема мощности, сконфигурированное с возможностью снимать электрическую мощность от воздушного провода 51 постоянного тока, устройство 59 съема мощности, сконфигурированное с возможностью снимать электрическую мощность от воздушного провода 58 переменного тока, трансформатор 60, сконфигурированный с возможностью трансформировать напряжение переменного тока, принимаемое от устройства 59 съема мощности, двигатель 62, который является источником мощности генератора 61 переменного тока, блок 54 преобразования мощности, имеющий функцию преобразования мощности для предоставления возможности двунаправленного управления потоком мощности и сконфигурированный с возможностью работать в качестве любого из повышающего прерывателя, понижающего прерывателя, инвертора и преобразователя согласно форме подключения, двигатель 63 переменного тока, приводимый в действие посредством блока 54 преобразования мощности и сконфигурированный с возможностью вращать колесо 64, переключатели 71, 72, 75, 79 и 80 для размыкания и замыкания схемы, которая формирует путь питания, вспомогательное устройство 57 (SIV) питания, сконфигурированное с возможностью преобразовывать напряжение постоянного тока, подаваемое от устройства 56 накопления мощности, воздушного провода 51 постоянного тока или батареи 53 топливных элементов, в трехфазное напряжение переменного тока, вспомогательное оборудование 65, сконфигурированное с возможностью принимать питание от SIV 20 и работать, переключающие устройства 73, 74, 76, 77, 78, 81 и 82, сконфигурированные с возможностью переключать место назначения подключения так, чтобы подключать, по меньшей мере, одно из устройства 56 накопления мощности, воздушного провода 51 постоянного тока, батареи 53 топливных элементов, воздушного провода 58 переменного тока и генератора 61 переменного тока к стороне первого контактного вывода блока 54 преобразования мощности и подключать, по меньшей мере, одно из устройства 56 накопления мощности, воздушного провода 51 постоянного тока и SIV 57 к стороне второго контактного вывода блока 54 преобразования мощности, и реактор 55, требуемый, когда блок 54 преобразования мощности работает в качестве повышающего прерывателя или понижающего прерывателя, и вставленный на схеме посредством переключающих устройств 74, 76 и 78. Как видно при обращении, например, к фиг. 16 в восьмом варианте осуществления, конфигурация в восьмом варианте осуществления соответствует конфигурации, в которой переключающее устройство 82 устанавливается на стороне A. Другими словами, конфигурация восьмого варианта осуществления является частью конфигурации девятого варианта осуществления.
[0094] Поскольку приспосабливается конфигурация, поясненная выше, способ работы, показанный на фиг. 30-43, является возможным для электрического транспортного средства, включающего в себя устройство управления двигательной установкой согласно этому варианту осуществления. На фиг. 30-43, как указано в вышеприведенном пояснении, поток электрической мощности указывается посредством линии с попеременными длинным и коротким тире.
[0095] Зарядка устройства накопления мощности: первая операция зарядки
Фиг. 30 является схемой для пояснения операции (первой операции зарядки) для зарядки устройства 56 накопления мощности. Первая операция зарядки является операцией, исполняемой, когда номинальное напряжение воздушного провода 51 постоянного тока выше напряжения полной зарядки устройства 56 накопления мощности. Как показано на фигуре, когда устройство 56 накопления мощности заряжается, переключатель 71 устанавливается в ON (замкнутое состояние), переключатель 72 устанавливается в OFF (разомкнутое состояние), переключающее устройство 73 устанавливается на стороне A, переключающее устройство 74 устанавливается на стороне A, переключатель 75 устанавливается в ON (замкнутое состояние), переключающее устройство 76 устанавливается на стороне B, переключающее устройство 77 устанавливается на стороне A, переключающее устройство 78 устанавливается на стороне B, переключатель 79 устанавливается в OFF (разомкнутое состояние), переключатель 80 устанавливается в OFF (разомкнутое состояние), переключающее устройство 81 устанавливается произвольно (что означает то, что переключающее устройство 81 может быть установлено на стороне A или на стороне B, то же применимо к следующему пояснению), и переключающее устройство 82 устанавливается на стороне A.
[0096] В таком установочном состоянии, SIV 57 преобразует напряжение постоянного тока, подаваемое от воздушного провода 51 постоянного тока, в трехфазное напряжение переменного тока и подает трехфазное напряжение переменного тока на вспомогательное оборудование 65. Блок 54 преобразования мощности работает в качестве понижающего прерывателя, чтобы заряжать устройство 56 накопления мощности с использованием электрической мощности, подаваемой от воздушного провода 51 постоянного тока. Как в устройствах управления двигательной установкой, поясненных в первом варианте осуществления и т.п., операция (операция зарядки для устройства 56 накопления мощности), показанная на фиг. 30, исполняется в состоянии, в котором электрическое транспортное средство стоит в депо или на железнодорожной станции, или в состоянии, в котором электрическое транспортное средство выполняет операцию движения по инерции на электрифицированном участке.
[0097] Зарядка устройства накопления мощности: вторая операция зарядки
Фиг. 31 является схемой для пояснения второй операции зарядки для зарядки устройства 56 накопления мощности. Вторая операция зарядки является операцией, исполняемой, когда номинальное напряжение воздушного провода 51 постоянного тока ниже напряжения устройства 56 накопления мощности. Как показано на фигуре, когда устройство 56 накопления мощности заряжается, переключатель 71 устанавливается в ON, переключатель 72 устанавливается в OFF, переключающее устройство 73 устанавливается на стороне A, переключающее устройство 74 устанавливается на стороне B, переключатель 75 устанавливается в OFF, переключающее устройство 76 устанавливается на стороне A, переключающее устройство 77 устанавливается на стороне A, переключающее устройство 78 устанавливается на стороне B, переключатель 79 устанавливается в OFF, переключатель 80 устанавливается в OFF, переключающее устройство 81 устанавливается произвольно, и переключающее устройство 82 устанавливается на стороне A.
[0098] В таком установленном состоянии, SIV 57 преобразует напряжение постоянного тока, подаваемое от воздушного провода 51 постоянного тока, в трехфазное напряжение переменного тока и подает трехфазное напряжение переменного тока на вспомогательное оборудование 65. Блок 54 преобразования мощности работает в качестве повышающего прерывателя, чтобы заряжать устройство 56 накопления мощности с использованием электрической мощности, подаваемой от воздушного провода 51 постоянного тока. Как в устройствах управления двигательной установкой, поясненных выше, операция (операция зарядки для устройства 56 накопления мощности), показанная на фиг. 31, исполняется в состоянии, в котором электрическое транспортное средство стоит в депо или на железнодорожной станции, или в состоянии, в котором электрическое транспортное средство выполняет операцию движения по инерции на электрифицированном участке.
[0099] Зарядка устройства накопления мощности: третья операция зарядки
Фиг. 32 является схемой для пояснения третьей операции зарядки для зарядки устройства 56 накопления мощности. Третья операция зарядки является операцией, исполняемой с использованием электрической мощности батареи 53 топливных элементов и исполняемой, когда выходное напряжение батареи 53 топливных элементов выше напряжения полной зарядки устройства 56 накопления мощности. Как показано на фигуре, когда устройство 56 накопления мощности заряжено, переключатель 71 устанавливается в OFF, переключатель 72 устанавливается в ON, переключающее устройство 73 устанавливается на стороне B, переключающее устройство 74 устанавливается на стороне A, переключатель 75 устанавливается в ON, переключающее устройство 76 устанавливается на стороне B, переключающее устройство 77 устанавливается на стороне A, переключающее устройство 78 устанавливается на стороне B, переключатель 79 устанавливается в OFF, переключатель 80 устанавливается в OFF, переключающее устройство 81 устанавливается произвольно, и переключающее устройство 82 устанавливается на стороне A.
[0100] В таком установочном состоянии, SIV 57 преобразует напряжение постоянного тока, подаваемое от батареи 53 топливных элементов, в трехфазное напряжение переменного тока и подает трехфазное напряжение переменного тока на вспомогательное оборудование 65. Блок 54 преобразования мощности работает в качестве понижающего прерывателя, чтобы заряжать устройство 56 накопления мощности. Как в устройствах управления двигательной установкой, поясненных выше, операция (операция зарядки для устройства 56 накопления мощности), показанная на фиг. 32, исполняется в состоянии, в котором электрическое транспортное средство стоит в депо или на железнодорожной станции, или в состоянии, в котором электрическое транспортное средство выполняет операцию движения по инерции на электрифицированном участке.
[0101] Зарядка устройства накопления мощности: четвертая операция зарядки
Фиг. 33 является схемой для пояснения четвертой операции зарядки для зарядки устройства 56 накопления мощности. Четвертая операция зарядки является операцией, исполняемой, когда номинальное напряжение батареи 53 топливных элементов ниже напряжения устройства 56 накопления мощности. Как показано на фигуре, когда устройство 56 накопления мощности заряжается, переключатель 71 устанавливается в ON, переключатель 72 устанавливается в OFF, переключающее устройство 73 устанавливается на стороне B, переключающее устройство 74 устанавливается на стороне B, переключатель 75 устанавливается в ON, переключающее устройство 76 устанавливается на стороне A, переключающее устройство 77 устанавливается на стороне A, переключающее устройство 78 устанавливается на стороне B, переключатель 79 устанавливается в OFF, переключатель 80 устанавливается в OFF, переключающее устройство 81 устанавливается произвольно, и переключающее устройство 82 устанавливается на стороне A.
[0102] В таком установленном состоянии, SIV 57 преобразует напряжение постоянного тока, подаваемое от батареи 53 топливных элементов, в трехфазное напряжение переменного тока и подает трехфазное напряжение переменного тока на вспомогательное оборудование 65. Блок 54 преобразования мощности работает в качестве повышающего прерывателя, чтобы заряжать устройство 56 накопления мощности. Как в устройствах управления двигательной установкой, поясненных выше, операция (операция зарядки для устройства 56 накопления мощности), показанная на фиг. 33, исполняется в состоянии, в котором электрическое транспортное средство стоит в депо или на железнодорожной станции, или в состоянии, в котором электрическое транспортное средство выполняет операцию движения по инерции на электрифицированном участке.
[0103] Приведение в действие двигателя с использованием электрической мощности устройства накопления мощности
Фиг. 34 является схемой для пояснения операции по приведению в действие двигателя 63 переменного тока с использованием электрической мощности устройства 56 накопления мощности. Как показано на фигуре, когда двигатель 63 переменного тока приводится в действие с использованием электрической мощности устройства 56 накопления мощности, переключатель 71 устанавливается в OFF, переключатель 72 устанавливается в OFF, переключающие устройства 73 и 74 устанавливаются произвольно, переключатель 75 устанавливается в ON, переключающее устройство 76 устанавливается на стороне A, переключающее устройство 77 устанавливается на стороне B, переключающее устройство 78 устанавливается на стороне B, переключатель 79 устанавливается в OFF, переключатель 80 устанавливается в ON, переключающее устройство 81 устанавливается произвольно, и переключающее устройство 82 устанавливается на стороне B.
[0104] В таком установленном состоянии, SIV 57 преобразует напряжение постоянного тока, подаваемое от устройства 56 накопления мощности, в трехфазное напряжение переменного тока и подает трехфазное напряжение переменного тока на вспомогательное оборудование 65. Блок 54 преобразования мощности работает в качестве инвертора, чтобы преобразовывать напряжение постоянного тока, подаваемое от устройства 56 накопления мощности, в трехфазное напряжение переменного тока и приводить в действие двигатель 63 переменного тока. Как в устройствах управления двигательной установкой, поясненных выше, операция (операция приведения в действие для двигателя 63 переменного тока), показанная на фиг. 34, исполняется в ходе движения за счет мощности, в ходе управления торможением и т.п.
[0105] Приведение в действие двигателя с использованием электрической мощности воздушного провода постоянного тока
Фиг. 35 является схемой для пояснения операции по приведению в действие двигателя 63 переменного тока с использованием электрической мощности воздушного провода 51 постоянного тока. Как показано на фигуре, когда двигатель 63 переменного тока приводится в действие с использованием электрической мощности воздушного провода 51 постоянного тока, переключатель 71 устанавливается в ON, переключатель 72 устанавливается в OFF, переключающее устройство 73 устанавливается на стороне A, переключающее устройство 74 устанавливается на стороне A, переключатель 75 устанавливается в OFF, переключающее устройство 76 устанавливается произвольно, переключающее устройство 77 устанавливается на стороне B, переключающее устройство 78 устанавливается на стороне B, переключатель 79 устанавливается в OFF, переключатель 80 устанавливается в ON, переключающее устройство 81 устанавливается произвольно, и переключающее устройство 82 устанавливается на стороне A.
[0106] В таком установленном состоянии, SIV 57 преобразует напряжение постоянного тока, подаваемое от воздушного провода 51 постоянного тока, в трехфазное напряжение переменного тока и подает трехфазное напряжение переменного тока на вспомогательное оборудование 65. Блок 54 преобразования мощности работает в качестве инвертора, чтобы преобразовывать напряжение постоянного тока, подаваемое от воздушного провода 51 переменного тока, в трехфазное напряжение переменного тока и приводить в действие двигатель 63 переменного тока. Как в устройствах управления двигательной установкой, поясненных выше, операция (операция приведения в действие для двигателя 63 переменного тока), показанная на фиг. 35, исполняется в ходе движения за счет мощности, в ходе управления торможением и т.п.
[0107] Приведение в действие двигателя с использованием электрической мощности батареи топливных элементов
Фиг. 36 является схемой для пояснения операции по приведению в действие двигателя 63 переменного тока с использованием электрической мощности батареи 53 топливных элементов. Как показано на фигуре, когда двигатель 63 переменного тока приводится в действие с использованием электрической мощности батареи 53 топливных элементов, переключатель 71 устанавливается в OFF, переключатель 72 устанавливается в ON, переключающее устройство 73 устанавливается на стороне B, переключающее устройство 74 устанавливается на стороне A, переключатель 75 устанавливается в OFF, переключающее устройство 76 устанавливается произвольно, переключающее устройство 77 устанавливается на стороне B, переключающее устройство 78 устанавливается на стороне B, переключатель 79 устанавливается в OFF, переключатель 80 устанавливается в ON, переключающее устройство 81 устанавливается произвольно, и переключающее устройство 82 устанавливается на стороне A.
[0108] В таком установленном состоянии, SIV 57 преобразует напряжение постоянного тока, подаваемое от батареи 53 топливных элементов, в трехфазное напряжение переменного тока и подает трехфазное напряжение переменного тока на вспомогательное оборудование 65. Блок 54 преобразования мощности работает в качестве инвертора, чтобы преобразовывать напряжение постоянного тока, подаваемое от батареи 53 топливных элементов, в трехфазное напряжение переменного тока и приводить в действие двигатель 63 переменного тока. Как в устройствах управления двигательной установкой, поясненных выше, операция (операция приведения в действие для двигателя 63 переменного тока), показанная на фиг. 36, исполняется в ходе движения за счет мощности, в ходе управления торможением и т.п.
[0109] Питание воздушного провода переменного тока посредством воздушного провода постоянного тока
Фиг. 37 является схемой для пояснения операции по подаче электрической мощности воздушного провода 51 постоянного тока в воздушный провод 58 переменного тока. Как показано на фигуре, когда электрическая мощность воздушного провода 51 постоянного тока подается в воздушный провод 58 переменного тока, переключатель 71 устанавливается в ON, переключатель 72 устанавливается в OFF, переключающее устройство 73 устанавливается на стороне A, переключающее устройство 74 устанавливается на стороне A, переключатель 75 устанавливается в OFF, переключающее устройство 76 устанавливается на стороне B, переключающее устройство 77 устанавливается на стороне B, переключающее устройство 78 устанавливается на стороне A, переключатель 79 устанавливается в ON, переключатель 80 устанавливается в OFF, переключающее устройство 81 устанавливается на стороне A, и переключающее устройство 82 устанавливается на стороне A.
[0110] В таком установленном состоянии, SIV 57 преобразует напряжение постоянного тока, подаваемое от воздушного провода 51 постоянного тока, в трехфазное напряжение переменного тока и подает трехфазное напряжение переменного тока на вспомогательное оборудование 65. Блок 54 преобразования мощности работает в качестве инвертора, чтобы преобразовывать напряжение постоянного тока, подаваемое от воздушного провода 51 постоянного тока, в однофазное напряжение переменного тока и прикладывать однофазное напряжение переменного тока к трансформатору 60. Трансформатор 60 преобразует однофазное напряжение переменного тока в требуемое напряжение переменного тока, необходимое в воздушном проводе 58 переменного тока, и прикладывает напряжение переменного тока к воздушному проводу 58 переменного тока через устройство 59 съема мощности. Согласно этому управлению, возможно выполнять питание воздушного провода 58 переменного тока, который не подключен к питанию переменного тока, посредством воздушного провода 51 постоянного тока, и питание воздушного провода 58 переменного тока, напряжение которого падает, посредством воздушного провода 51 постоянного тока.
[0111] Преобразование мощности между воздушным проводом переменного тока и устройством накопления мощности
Фиг. 38 является схемой для пояснения операции по выполнению преобразования мощности между воздушным проводом 58 переменного тока и устройством 56 накопления мощности. Как показано на фигуре, когда преобразование мощности выполняется между воздушным проводом 58 переменного тока и устройством 56 накопления мощности, переключатель 71 устанавливается в OFF, переключатель 72 устанавливается в OFF, переключающие устройства 73 и 74 устанавливаются произвольно, переключатель 75 устанавливается в ON, переключающее устройство 76 устанавливается на стороне A, переключающее устройство 77 устанавливается на стороне B, переключающее устройство 78 устанавливается на стороне A, переключатель 79 устанавливается в ON, переключатель 80 устанавливается в OFF, переключающее устройство 81 устанавливается на стороне A, и переключающее устройство 82 устанавливается на стороне B.
[0112] В таком установленном состоянии, SIV 57 преобразует напряжение постоянного тока, подаваемое от устройства 56 накопления мощности, в трехфазное напряжение переменного тока и подает трехфазное напряжение переменного тока на вспомогательное оборудование 65. Блок 54 преобразования мощности работает в качестве преобразователя, чтобы преобразовывать напряжение постоянного тока от устройства 56 накопления мощности в однофазное напряжение переменного тока и прикладывать однофазное напряжение переменного тока к трансформатору 60. Трансформатор 60 преобразует однофазное напряжение переменного тока в требуемое напряжение переменного тока, необходимое в воздушном проводе 58 переменного тока, и прикладывает напряжение переменного тока к воздушному проводу 58 переменного тока через устройство 59 съема мощности. Блок 54 преобразования мощности работает в качестве преобразователя, чтобы заряжать устройство 56 накопления мощности с использованием электрической мощности, подаваемой от воздушного провода 58 переменного тока. Согласно этому управлению, возможно выполнять питание воздушного провода 58 переменного тока, который не подключен к питанию переменного тока, посредством устройства 56 накопления мощности, и питание воздушного провода 58 переменного тока, напряжение которого падает. В отличие от этого управления, возможно выполнять управление зарядкой посредством воздушного провода 58 переменного тока для устройства 56 накопления мощности, накопленное напряжение которого падает.
[0113] Зарядка устройства накопления мощности: пятая операция зарядки
Фиг. 39 является схемой для пояснения операции зарядки (пятой операции зарядки) для зарядки устройства 56 накопления мощности. Пятая операция зарядки является операцией, исполняемой, когда устройство 56 накопления мощности заряжается с использованием генерируемого электричества генератора 61 переменного тока. Как показано на фигуре, когда заряжается устройство 56 накопления мощности, переключатель 71 устанавливается в OFF, переключатель 72 устанавливается в OFF, переключающие устройства 73 и 74 устанавливаются произвольно, переключатель 75 устанавливается в ON, переключающее устройство 76 устанавливается на стороне A, переключающее устройство 77 устанавливается на стороне B, переключающее устройство 78 устанавливается на стороне A, переключатель 79 устанавливается в ON, переключатель 80 устанавливается в OFF, переключающее устройство 81 устанавливается на стороне B, и переключающее устройство 82 устанавливается на стороне B.
[0114] В таком установленном состоянии, блок 54 преобразования мощности работает в качестве преобразователя, чтобы заряжать устройство 56 накопления мощности с использованием электрической мощности, подаваемой от генератора 61 переменного тока. SIV 57 преобразует напряжение постоянного тока, преобразованное посредством блока 54 преобразования мощности, в трехфазное напряжение переменного тока и подает трехфазное напряжение переменного тока на вспомогательное оборудование 65. Операция (операция зарядки для устройства 56 накопления мощности), показанная на фиг. 39, является подходящей, например, когда не получается электрическая мощность от батареи 53 топливных элементов или воздушного провода 58 переменного тока, и когда падает накопленное напряжение устройства 56 накопления мощности. Даже когда получается электрическая мощность, по меньшей мере, одного из этих источников мощности, устройство 56 накопления мощности может быть заряжено с использованием электрической мощности генератора 61 переменного тока.
[0115] Запуск двигателя от устройства накопления мощности
Фиг. 40 является схемой для пояснения операции по выполнению запуска двигателя с использованием электрической мощности устройства 56 накопления мощности. Как показано на фигуре, когда запуск двигателя выполняется с использованием электрической мощности устройства 56 накопления мощности, переключатель 71 устанавливается в OFF, переключатель 72 устанавливается в OFF, переключающие устройства 73 и 74 устанавливаются произвольно, переключатель 75 устанавливается в ON, переключающее устройство 76 устанавливается на стороне A, переключающее устройство 77 устанавливается на стороне B, переключающее устройство 78 устанавливается на стороне A, переключатель 79 устанавливается в ON, переключатель 80 устанавливается в OFF, переключающее устройство 81 устанавливается на стороне B, и переключающее устройство 82 устанавливается на стороне B.
[0116] В таком установленном состоянии, SIV 57 преобразует напряжение постоянного тока, подаваемое от устройства 56 накопления мощности, в трехфазное напряжение переменного тока и подает трехфазное напряжение переменного тока на вспомогательное оборудование 65. Блок 54 преобразования мощности работает в качестве инвертора, чтобы преобразовывать напряжение постоянного тока, подаваемое от устройства 56 накопления мощности, в трехфазное напряжение переменного тока, приводить в действие генератор 61 переменного тока в качестве двигателя и запускать двигатель 62, подключенный к генератору 61 переменного тока.
[0117] Торможение двигателем от устройства накопления мощности
Фиг. 40 также служит в качестве конфигурации подключения для применения торможения двигателем с использованием электрической мощности устройства 56 накопления мощности. Когда электрическое транспортное средство применяет торможение, например, в состоянии, в котором устройство 56 накопления мощности полностью заряжено, рекуперация электрической мощности не может быть выполнена. Следовательно, электрическое транспортное средство должно останавливать электрическое транспортное средство с использованием воздушного тормоза. Как результат, тормозные колодки быстро изнашиваются. С другой стороны, в случае конфигурации, показанной на фиг. 40, например, когда электрическое транспортное средство стоит на станции, или в ходе движения по инерции, можно потреблять электрическую мощность устройства 56 накопления мощности посредством приведения в действие генератора 61 переменного тока в качестве двигателя с использованием электрической мощности устройства 56 накопления мощности и побуждения двигателя 62 работать для торможения двигателем. Согласно этому управлению, напряжение устройства 56 накопления мощности падает. Следовательно, можно принимать в устройстве 56 накопления мощности рекуперативную мощность, генерируемую, когда электрическое транспортное средство использует рекуперативное торможение, и сдерживать износ тормозных колодок при реализации эффективного использования электрической мощности.
[0118] Запуск двигателя от батареи топливных элементов
Фиг. 41 является схемой для пояснения операции по выполнению запуска двигателя с использованием электрической мощности батареи 53 топливных элементов. Как показано на фигуре, когда запуск двигателя выполняется с использованием электрической мощности батареи 53 топливных элементов, переключатель 71 устанавливается в OFF, переключатель 72 устанавливается в ON, переключающее устройство 73 устанавливается на стороне B, переключающее устройство 74 устанавливается на стороне A, переключатель 75 устанавливается в OFF, переключающее устройство 76 устанавливается на стороне B, переключающее устройство 77 устанавливается на стороне B, переключающее устройство 78 устанавливается на стороне A, переключатель 79 устанавливается в ON, переключатель 80 устанавливается в OFF, переключающее устройство 81 устанавливается на стороне B, и переключающее устройство 82 устанавливается на стороне A.
[0119] В таком установленном состоянии, SIV 57 преобразует напряжение постоянного тока, подаваемое от батареи 53 топливных элементов, в трехфазное напряжение переменного тока и подает трехфазное напряжение переменного тока на вспомогательное оборудование 65. Блок 54 преобразования мощности работает в качестве инвертора, чтобы преобразовывать напряжение постоянного тока, подаваемое от батареи 53 топливных элементов, в трехфазное напряжение переменного тока, приводит в действие генератор 61 переменного тока в качестве двигателя и запускает двигатель 62, подключенный к генератору 61 переменного тока.
[0120] Торможение двигателем от батареи топливных элементов
Фиг. 41 также служит в качестве конфигурации подключения для применения торможения двигателем с использованием электрической мощности батареи 53 топливных элементов. Например, когда устройство 56 накопления мощности находится в состоянии полной зарядки, и вспомогательное оборудование 65 находится в ненагруженном состоянии, генерируемая мощность батареи 53 топливных элементов не может быть использована в достаточной степени. С другой стороны, в случае конфигурации, показанной на фиг. 41, можно потреблять электрическую мощность батареи 53 топливных элементов посредством приведения в действие генератора 61 переменного тока в качестве двигателя с использованием электрической мощности батареи 53 топливных элементов и побуждения двигателя 62 работать для торможения двигателем. Согласно этому управлению, можно потреблять электрическую мощность, даже когда батарея 53 топливных элементов должна работать на минимальной мощности. Следовательно, можно безопасно и стабильно управлять батареей 53 топливных элементов.
[0121] Запуск двигателя от воздушного провода постоянного тока
Фиг. 42 является схемой для пояснения операции по выполнению запуска двигателя с использованием электрической мощности воздушного провода 51 постоянного тока. Как показано на фигуре, когда запуск двигателя выполняется с использованием электрической мощности воздушного провода 51 постоянного тока, переключатель 71 устанавливается в ON, переключатель 72 устанавливается в OFF, переключающее устройство 73 устанавливается на стороне A, переключающее устройство 74 устанавливается на стороне A, переключатель 75 устанавливается в OFF, переключающее устройство 76 устанавливается на стороне B, переключающее устройство 77 устанавливается на стороне B, переключающее устройство 78 устанавливается на стороне A, переключатель 79 устанавливается в ON, переключатель 80 устанавливается в OFF, переключающее устройство 81 устанавливается на стороне B, и переключающее устройство 82 устанавливается на стороне A.
[0122] В таком установленном состоянии, SIV 57 преобразует напряжение постоянного тока, подаваемое от воздушного провода 51 постоянного тока, в трехфазное напряжение переменного тока и подает трехфазное напряжение переменного тока на вспомогательное оборудование 65. Блок 54 преобразования мощности работает в качестве инвертора, чтобы преобразовывать напряжение постоянного тока, подаваемое от воздушного провода 51 постоянного тока, в трехфазное напряжение переменного тока, приводит в действие генератор 61 переменного тока в качестве двигателя и запускает двигатель 62, подключенный к генератору 61 переменного тока.
[0123] Торможение двигателем от воздушного провода постоянного тока
Фиг. 42 также служит в качестве конфигурации подключения для применения торможения двигателем с использованием электрической мощности воздушного провода 51 постоянного тока, более конкретно применения торможения двигателем с использованием рекуперативной мощности других электрических транспортных средств под воздушным проводом 51 постоянного тока. Например, когда другое электрическое транспортное средство применяет торможение в состоянии, в котором устройство 56 накопления мощности полностью заряжено, устройство 56 накопления мощности не может быть заряжено с использованием рекуперативной мощности другого электрического транспортного средства. С другой стороны, в случае конфигурации, показанной на фиг. 42, например, когда электрическое транспортное средство стоит на станции, или в ходе движения по инерции, можно потреблять рекуперативную мощность другого электрического транспортного средства посредством приведения в действие генератора 61 переменного тока в качестве двигателя с использованием рекуперативной мощности другого электрического транспортного средства и побуждения двигателя 62 работать для торможения двигателем. Согласно этому управлению, другое электрическое транспортное средство может стабильно выполнять рекуперацию электрической мощности под воздушным проводом 51 постоянного тока. Следовательно, можно сдерживать износ тормозных колодок другого электрического транспортного средства.
[0124] Питание воздушного провода переменного тока посредством батареи топливных элементов
Фиг. 43 является схемой для пояснения операции по подаче электрической мощности батареи 53 топливных элементов на воздушный провод 58 переменного тока. Как показано на фигуре, когда электрическая мощность батареи 53 топливных элементов подается на воздушный провод 58 переменного тока, переключатель 71 устанавливается в OFF, переключатель 72 устанавливается в ON, переключающее устройство 73 устанавливается на стороне B, переключающее устройство 74 устанавливается на стороне A, переключатель 75 устанавливается в OFF, переключающее устройство 76 устанавливается на стороне B, переключающее устройство 77 устанавливается на стороне B, переключающее устройство 78 устанавливается на стороне A, переключатель 79 устанавливается в ON, переключатель 80 устанавливается в OFF, переключающее устройство 81 устанавливается на стороне A, и переключающее устройство 82 устанавливается на стороне A.
[0125] В таком установленном состоянии, SIV 57 преобразует напряжение постоянного тока, подаваемое от батареи 53 топливных элементов, в трехфазное напряжение переменного тока и подает трехфазное напряжение переменного тока на вспомогательное оборудование 65. Блок 54 преобразования мощности работает в качестве инвертора, чтобы преобразовывать напряжение постоянного тока, подаваемое от батареи 53 топливных элементов, в однофазное напряжение переменного тока и прикладывать однофазное напряжение переменного тока к трансформатору 60. Трансформатор 60 преобразует однофазное напряжение переменного тока в требуемое напряжение переменного тока, необходимое на воздушном проводе 58 переменного тока, и прикладывает напряжение переменного тока к воздушному проводу 58 переменного тока через устройство 59 съема мощности. Согласно этому управлению, можно выполнять питание воздушного провода 58 переменного тока, который не подключен к источнику питания переменного тока, посредством батареи 53 топливных элементов и питание воздушного провода 58 переменного тока, напряжение которого падает, посредством батареи 53 топливных элементов.
[0126] Фиг. 44 является схемой, на которой операции, показанные на фиг. 30-43, показаны как список в табличном формате. Например, показано отношение соответствия между рабочими состояниями блока 54 преобразования мощности, установленными состояниями переключателей 71, 72, 75, 79 и 80 и переключающих устройств 73, 74, 76, 77, 78, 81 и 82 и фигурами, упомянутыми выше. Содержание, показанное на фигуре, является таковым, как пояснено выше. Подробное пояснение содержания опускается. "Батарея" в столбце комментариев означает "устройство 56 накопления мощности".
[0127] Как пояснено выше, когда мощность постоянного тока от устройства накопления мощности подводится со стороны первого контактного вывода, устройство управления двигательной установкой согласно этому варианту осуществления побуждает блок преобразования мощности выступать в качестве инвертора, чтобы преобразовывать мощность постоянного тока в требуемую мощность переменного тока и выводить мощность переменного тока со стороны второго контактного вывода. Когда мощность постоянного тока от источника питания постоянного тока, за исключением устройства накопления мощности, подводится со стороны первого контактного вывода, устройство управления двигательной установкой побуждает блок преобразования мощности работать в качестве инвертора, чтобы преобразовывать мощность постоянного тока в требуемую мощность постоянного тока или мощность переменного тока и выводить мощность постоянного тока или мощность переменного тока со стороны второго контактного вывода. Когда мощность постоянного тока от источника питания постоянного тока, за исключением устройства накопления мощности, подводится со стороны первого контактного вывода, устройство управления двигательной установкой побуждает блок преобразования мощности работать в качестве понижающего прерывателя, чтобы преобразовывать мощность постоянного тока в требуемую мощность постоянного тока и выводить мощность постоянного тока со стороны второго контактного вывода. Когда мощность постоянного тока из источника питания постоянного тока, за исключением устройства накопления мощности, подводится со стороны второго контактного вывода, устройство управления двигательной установкой побуждает блок преобразования мощности работать в качестве повышающего прерывателя, чтобы преобразовывать мощность постоянного тока в требуемую мощность постоянного тока и выводить мощность постоянного тока со стороны первого контактного вывода. Следовательно, можно свободно и эффективно управлять, с помощью одного блока преобразования мощности, такими источниками питания, как устройство накопления мощности, множество источников питания постоянного тока (воздушный провод постоянного тока, батарея топливных элементов, солнечная батарея и т.д.) и множество источников питания переменного тока (воздушный провод переменного тока и генератор переменного тока). Дополнительно, можно уменьшать размер устройства и снижать стоимость устройства.
[0128] На фиг. 29-43, раскрывается конфигурация, в которой когда блок 54 преобразования мощности выполняет операции понижающего прерывателя, повышающего прерывателя, инвертора и преобразователя, один реактор 55 используется для всех операций. Тем не менее, отдельные реакторы могут предоставляться для соответствующих операций. Посредством предоставления отдельных реакторов можно выполнять операцию для выбора реакторов, подходящих для операций понижающего прерывателя, повышающего прерывателя, инвертора и преобразователя.
Промышленная применимость
[0129] Как пояснено выше, настоящее изобретение является полезным в качестве устройства управления двигательной установкой электрического транспортного средства, включающего в себя устройство накопления мощности.
Список номеров ссылок
[0130]
1, 1a, 1c - блоки управления
2 - воздушный провод
3 - устройство съема мощности
4, 4A, 4V, 5, 9, 13, 14, 16, 16A, 16B, 18, 19, 22, 33, 71, 72, 75, 79, 80 - переключатели
6 - реактор фильтра
7 - конденсатор фильтра
8, 8A, 8B - блоки преобразования мощности
10 - реактор батареи
11, 11A, 11B, 11b - блоки переключения
12 - конденсатор фильтра батареи
15, 15A, 15B, 101 - устройства накопления мощности
17, 17A, 17B, 17b - двигатели
20, 57 - вспомогательные устройства питания (SIV)
31 - трансформатор
32, 55 - реакторы
41 - генератор
42 - дизельный двигатель
51 - воздушный провод постоянного тока
52, 59 - устройства съема мощности
53 - батарея топливных элементов
54 - блок преобразования мощности
56 - устройство накопления мощности
58 - воздушный провод переменного тока
60 - трансформатор
61 - генератор переменного тока
62 - двигатель
63 - двигатель переменного тока
64 - колесо
65 - вспомогательное оборудование
73, 74, 76, 77, 78, 81, 82 - переключающие устройства
100 - интерфейс (блок подключения)
R1, R2 - зарядные резисторы
R3 - разрядные резисторы
CTU, CTV, CTW, CTB - детекторы тока
Изобретение относится к области управления электрическим транспортным средством. Устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства, включающее в себя устройство накопления мощности; блок преобразования мощности, управляющий двунаправленным потоком мощности, и блок управления, управляющий работой блока преобразования мощности. При преобразовании мощности постоянного тока из устройства накопления мощности блок управления побуждает блок преобразования мощности работать в качестве инвертора. При преобразовании мощности постоянного тока от источника питания постоянного тока блок управления побуждает блок преобразования мощности работать в качестве понижающего или повышающего прерывателя. Достигается уменьшение габаритов устройства. 14 з.п. ф-лы, 44 ил.
1. Устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства, включающее в себя устройство (15) накопления мощности, причем устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства содержит:
- блок (8) преобразования мощности, способный выполнять управление двунаправленным потоком мощности и сконфигурированный с возможностью преобразовывать, когда мощность постоянного тока от устройства (15) накопления мощности подведена со стороны первого контактного вывода, мощность постоянного тока в требуемую мощность переменного тока и выводить мощность переменного тока со стороны второго контактного вывода, преобразовывать, когда мощность постоянного тока от источника (56, 51, 53) питания постоянного тока, за исключением устройства (15) накопления мощности, подведена со стороны первого контактного вывода, мощность постоянного тока в требуемую мощность постоянного тока или мощность переменного тока и выводить мощность постоянного тока или мощность переменного тока со стороны второго контактного вывода, и преобразовывать, когда мощность постоянного тока от источника (56, 51, 53) питания постоянного тока подведена со стороны второго контактного вывода, мощность постоянного тока в требуемую мощность постоянного тока и выводить мощность постоянного тока со стороны первого контактного вывода; и
- блок (1) управления, сконфигурированный с возможностью управлять работой блока (8) преобразования мощности, при этом:
- при преобразовании мощности постоянного тока из устройства (15) накопления мощности, подведенной со стороны первого контактного вывода, в требуемую мощность переменного тока и выведении мощности переменного тока со стороны второго контактного вывода, блок (1) управления побуждает блок (8) преобразования мощности работать в качестве инвертора,
- при преобразовании мощности постоянного тока от источника (56, 51, 53) питания постоянного тока, подводимой со стороны первого контактного вывода, в требуемую мощность постоянного тока и выведении мощности постоянного тока со стороны второго контактного вывода, блок (1) управления побуждает блок (8) преобразования мощности работать в качестве понижающего прерывателя,
- при преобразовании мощности постоянного тока от источника (56, 51, 53) питания постоянного тока, подводимой со стороны первого контактного вывода, в требуемую мощность переменного тока и выведении мощности постоянного тока со стороны второго контактного вывода, блок (1) управления побуждает блок (8) преобразования мощности работать в качестве инвертора, и
- при преобразовании мощности постоянного тока от источника (56, 51, 53) питания постоянного тока, подводимой со стороны второго контактного вывода, в требуемую мощность постоянного тока и выведении мощности постоянного тока со стороны первого контактного вывода, блок (1) управления побуждает блок (8) преобразования мощности работать в качестве повышающего прерывателя.
2. Устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства по п. 1, в котором:
- реактор (55) предусмотрен на стороне второго контактного вывода блока (8) преобразования мощности,
- когда напряжение источника (56, 51, 53) питания постоянного тока выше накопленного напряжения устройства (15) накопления мощности, блок (1) управления побуждает источник питания постоянного тока подводить мощность постоянного тока источника (56, 51, 53) питания постоянного тока в блок (8) преобразования мощности со стороны первого контактного вывода, и
- блок (8) преобразования мощности заряжает устройство (15) накопления мощности с использованием мощности постоянного тока, выводимой со стороны второго контактного вывода через реактор (55).
3. Устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства по п. 1, в котором:
- реактор (55) предусмотрен на стороне второго контактного вывода блока (8) преобразования мощности,
- когда напряжение источника (56, 51, 53) питания постоянного тока ниже накопленного напряжения устройства (15) накопления мощности, блок (1) управления побуждает источник питания постоянного тока подводить мощность постоянного тока источника (56, 51, 53) питания постоянного тока в блок (8) преобразования мощности со стороны второго контактного вывода через реактор (55), и
- блок (8) преобразования мощности заряжает устройство (15) накопления мощности с использованием мощности постоянного тока, выводимой со стороны первого контактного вывода.
4. Устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства по п. 1, в котором:
- когда мощность постоянного тока устройства (15) накопления мощности использована в качестве мощности для электрического транспортного средства, блок (1) управления побуждает устройство (15) накопления мощности подводить мощность постоянного тока устройства (15) накопления мощности в блок (8) преобразования мощности со стороны первого контактного вывода, и
- блок (8) преобразования мощности приводит в движение электрическое транспортное средство с использованием мощности переменного тока, выводимой со стороны второго контактного вывода.
5. Устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства по п. 1, в котором:
- когда мощность постоянного тока источника (56, 51, 53) питания постоянного тока использована в качестве мощности для электрического транспортного средства, блок (1) управления побуждает источник (56, 51, 53) питания постоянного тока подводить мощность постоянного тока источника (56, 51, 53) питания постоянного тока в блок (8) преобразования мощности со стороны первого контактного вывода, и
- блок (8) преобразования мощности приводит в движение электрическое транспортное средство с использованием мощности переменного тока, выводимой со стороны второго контактного вывода.
6. Устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства по п. 1, в котором:
- когда мощность переменного тока от источника (58, 61) питания переменного тока подведена со стороны второго контактного вывода, блок (8) преобразования мощности преобразует мощность переменного тока в мощность постоянного тока и выводит мощность постоянного тока со стороны первого контактного вывода, и
- при преобразовании мощности переменного тока от источника (58, 61) питания переменного тока, подведенной со стороны второго контактного вывода, в требуемую мощность постоянного тока и выведении мощности постоянного тока со стороны первого контактного вывода, блок (1) управления побуждает блок (8) преобразования мощности работать в качестве преобразователя.
7. Устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства по п. 6, в котором:
- при зарядке устройства (15) накопления мощности с использованием мощности переменного тока источника (58, 61) питания переменного тока, блок (1) управления побуждает источник (58, 61) питания переменного тока подводить мощность переменного тока источника (58, 61) питания переменного тока в блок (8) преобразования мощности со стороны второго контактного вывода, и
- блок (8) преобразования мощности заряжает устройство (15) накопления мощности с использованием мощности постоянного тока, выводимой со стороны первого контактного вывода.
8. Устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства по п. 6, в котором:
- когда устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства включает в себя, по меньшей мере, генератор переменного тока в качестве источника (58, 61) питания переменного тока,
- при запуске двигателя, который является источником мощности генератора переменного тока, с использованием мощности постоянного тока устройства (15) накопления мощности, блок (1) управления побуждает устройство (15) накопления мощности подводить мощность постоянного тока устройства (15) накопления мощности в блок (8) преобразования мощности со стороны первого контактного вывода и приводит в действие генератор переменного тока с использованием мощности переменного тока, выводимой со стороны второго контактного вывода, чтобы запустить двигатель.
9. Устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства по п. 6, в котором:
- когда устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства включает в себя, по меньшей мере, генератор переменного тока в качестве источника (58, 61) питания переменного тока,
- при запуске двигателя, который является источником мощности генератора переменного тока, с использованием мощности постоянного тока источника (56, 51, 53) питания постоянного тока, блок (1) управления побуждает источник (56, 51, 53) питания постоянного тока подводить мощность постоянного тока источника (56, 51, 53) питания постоянного тока в блок (8) преобразования мощности со стороны первого контактного вывода и приводит в действие генератор переменного тока с использованием мощности переменного тока, выводимой со стороны второго контактного вывода, чтобы запускать двигатель.
10. Устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства по п. 6, в котором:
- когда устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства включает в себя, по меньшей мере, воздушный провод переменного тока в качестве источника (58, 61) питания переменного тока,
- при подаче электрической мощности источника (56, 51, 53) питания постоянного тока в воздушный провод переменного тока, блок (1) управления побуждает источник (56, 51, 53) питания постоянного тока подводить мощность постоянного тока источника (56, 51, 53) питания постоянного тока в блок (8) преобразования мощности со стороны первого контактного вывода и подает мощность переменного тока, выводимую со стороны второго контактного вывода, в воздушный провод переменного тока.
11. Устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства по п. 6, в котором:
- когда устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства включает в себя, по меньшей мере, воздушный провод переменного тока в качестве источника (58, 61) питания переменного тока,
- при подаче электрической мощности устройства (15) накопления мощности в воздушный провод переменного тока, блок (1) управления побуждает устройство (15) накопления мощности подводить мощность постоянного тока устройства (15) накопления мощности в блок (8) преобразования мощности со стороны первого контактного вывода и подает мощность переменного тока, выводимую со стороны второго контактного вывода, в воздушный провод переменного тока.
12. Устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства по п. 7, в котором источник (58, 61) питания переменного тока включает в себя, по меньшей мере, одно из воздушного провода переменного тока или генератора переменного тока.
13. Устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства по п. 1, в котором источник (56, 51, 53) питания постоянного тока включает в себя, по меньшей мере, одно из воздушного провода постоянного тока, батареи топливных элементов и солнечной батареи.
14. Устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства по п. 1, дополнительно содержащее вспомогательное устройство (20, 57) питания, сконфигурированное с возможностью преобразовывать мощность постоянного тока, выводимую устройством (15) накопления мощности или источником (56, 51, 53) питания постоянного тока, в мощность переменного тока и подавать мощность переменного тока на вспомогательное оборудование (21), при этом:
- когда питание на вспомогательное устройство (20, 57) питания переключено с источника (56, 51, 53) питания постоянного тока на устройство (15) накопления мощности в состоянии, в котором питание на вспомогательное устройство (20, 57) питания переключено к стороне источника (56, 51, 53) питания постоянного тока согласно управлению посредством блока (1) управления:
- блок (1) управления осуществляет управление для побуждения блока (8) преобразования мощности работать в качестве повышающего прерывателя, чтобы повышать напряжение устройства (15) накопления мощности, подводимое из второго контактного вывода, и управления коэффициентом повышения блока (8) преобразования мощности таким образом, что напряжение, выводимое из первого контактного вывода, по существу равно выходному напряжению источника (56, 51, 53) питания постоянного тока, отключения источника (56, 51, 53) питания постоянного тока и блока (8) преобразования мощности и уменьшения коэффициента повышения блока (8) преобразования мощности таким образом, что напряжение на первом контактном выводе и напряжение на втором контактном выводе в блоке (8) преобразования мощности по существу равны друг другу, обеспечения проводимости первого контактного вывода и второго контактного вывода за пределы блока (8) преобразования мощности, чтобы обеспечивать проводимость вспомогательного устройства (20, 57) питания и устройства (15) накопления мощности, и управления элементом верхнего плеча в блоке (8) преобразования мощности для его включения, чтобы обеспечивать проводимость первого контактного вывода и второго контактного вывода, чтобы обеспечивать проводимость внутри блока (8) преобразования мощности также в момент, когда напряжение на первом контактном выводе и напряжение на втором контактном выводе по существу равны друг другу, и исключения проводимости между первым контактным выводом и вторым контактным выводом за пределами блока (8) преобразования мощности при поддержании проводимости вспомогательного устройства (20, 57) питания и устройства (15) накопления мощности.
15. Устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства по п. 1, дополнительно содержащее вспомогательное устройство (20, 57) питания, сконфигурированное с возможностью преобразовывать мощность постоянного тока, выводимую устройством (15) накопления мощности или источником (56, 51, 53) питания постоянного тока, в мощность переменного тока и подавать мощность переменного тока на вспомогательное оборудование (21), при этом:
- когда питание на вспомогательное устройство (20, 57) питания переключено с устройства (15) накопления мощности на источник (56, 51, 53) питания постоянного тока в состоянии, в котором питание на вспомогательное устройство (20, 57) питания переключено на сторону устройства (15) накопления мощности, согласно управлению посредством блока (1) управления:
- блок (1) управления осуществляет управление для обеспечения проводимости первого контактного вывода и второго контактного вывода за пределами блока (8) преобразования мощности, управления элементом верхнего плеча в блоке (8) преобразования мощности для его включения, чтобы обеспечивать проводимость первого контактного вывода и второго контактного вывода, чтобы обеспечивать проводимость внутри блока (8) преобразования мощности, и затем исключения проводимости между первым контактным выводом и вторым контактным выводом за пределами блока (8) преобразования мощности, побуждения блока (8) преобразования мощности работать в качестве повышающего прерывателя, чтобы повышать напряжение устройства (15) накопления мощности, подводимое из второго контактного вывода, и управления коэффициентом повышения блока (8) преобразования мощности таким образом, что напряжение, выводимое из первого контактного вывода, по существу равно выходному напряжению источника (56, 51, 53) питания постоянного тока, подключения источника (56, 51, 53) питания постоянного тока и первого контактного вывода и отключения второго контактного вывода и устройства (15) накопления мощности в момент, когда напряжение, выводимое из первого контактного вывода, по существу равно выходному напряжению источника (56, 51, 53) питания постоянного тока.
| JP 2009072003 A, 02.04.2009 | |||
| JP 2008263741 A, 30.10.2008 | |||
| JP 2008141877 A, 19.06.2008 | |||
| ТЯГОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД С ПИТАНИЕМ ОТ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПОСТОЯННОГО ТОКА | 1999 |
|
RU2179934C2 |
