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電気車制御シミュレータ及びプログラム コモンズ

国内特許コード P110006343
掲載日 2011年12月21日
出願番号 特願2006-353750
公開番号 特開2008-162394
登録番号 特許第4685753号
出願日 平成18年12月28日(2006.12.28)
公開日 平成20年7月17日(2008.7.17)
登録日 平成23年2月18日(2011.2.18)
発明者
  • 近藤 圭一郎
  • 山下 修
出願人
  • 公益財団法人鉄道総合技術研究所
発明の名称 電気車制御シミュレータ及びプログラム コモンズ
発明の概要

【課題】ハイブリッド型の電気車の制御シミュレーションを実現すること。
【解決手段】仮想鉄道車両のパラメータノッチが「5N」又は「4N」の高ノッチである場合において、走行速度が第1臨界速度Vθ1未満である場合は、バッテリのSOCに応じて、「MAXモード」と、「OPTモード」と、「SIVモード」とを切り替えながら仮想発電機の発電制御を行う。一方、走行速度が第1臨界速度Vθ1以上である場合は、常に「MAXモード」による発電制御を行い、不足電力は仮想バッテリから補うように模擬される。
【選択図】図7

従来技術、競合技術の概要


昨今、電気車の一種である電車においては、制動時に発生する回生電力を有効利用すべく、発生した回生電力を架線に戻して他の電車の運行に利用したり、車両内部に備えられている二次電池等のバッテリに回収させて再利用する技術が普及している。



例えば特許文献1には、内部に発電機及び回生電力を回収する二次電池を備え、この発電機及びバッテリから供給される電力に基づいて、主電動機が車輪を回転駆動して走行するハイブリッド型鉄道車両が開示されている。

【特許文献1】特開2005-198416号公報

産業上の利用分野


本発明は、電気車の制御をシミュレーションする電気車制御シミュレータ及びそのプログラムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
所与の制御指令に従って仮想発電機を模擬する発電機模擬手段と、
前記仮想発電機による発電電力を直流電力に変換する仮想コンバータを模擬するコンバータ模擬手段と、
所与の運転指令に従って駆動制御された仮想主電動機を模擬する主電動機模擬手段と、
前記仮想コンバータにより変換された仮想電力から前記仮想主電動機の仮想駆動電力に変換する仮想インバータを模擬することで、前記主電動機模擬手段により模擬されている仮想主電動機の駆動に要する要求電力を逆算的に求めるインバータ模擬手段と、
前記仮想コンバータにより変換された仮想電力と前記インバータ模擬手段により算出された要求電力との差異に応じた電力を仮想的に充放電する仮想蓄電器を模擬する蓄電器模擬手段と、
前記仮想蓄電器の蓄電量に応じた発電制御モードの切替パターンとして、走行速度域及びノッチ段数毎に予め設定された複数の切替パターンのうち、前記仮想主電動機による現在の走行速度及び現在のノッチ段数に対応する切替パターンを選択する選択手段と、
前記選択された切替パターンに基づき、前記仮想蓄電器の現在の蓄電量に応じた発電制御モードで前記仮想発電機模擬手段による仮想発電機の仮想発電動作を制御する発電機制御手段と、
を備えた電気車制御シミュレータ。

【請求項2】
前記仮想蓄電器の蓄電量、前記仮想主電動機による走行速度、ノッチ段数、前記仮想発電機の発電制御モード、及び、前記仮想発電機による燃料消費量のうち少なくとも1つの制御シミュレーション中の値を記録する記録手段を備えた請求項1に記載の電気車制御シミュレータ。

【請求項3】
前記仮想蓄電器の現在の蓄電量及び前記仮想発電機の最大発電電力に基づき、前記インバータ模擬手段により算出された要求電力に対する給電不足の発生可能性を検出する電力不足検出手段を備え、
前記選択手段が、前記電力不足検出手段による検出に応じて、現在のノッチ段数より下の段数に対応する切替パターンを選択する請求項1又は2に記載の電気車制御シミュレータ。

【請求項4】
前記電力不足検出手段が、前記仮想蓄電器の現在の蓄電量に基づき、前記インバータ模擬手段により算出された要求電力に対する給電不足の発生可能性を検出する請求項3に記載の電気車制御シミュレータ。

【請求項5】
前記切替パターンは、前記仮想蓄電器の蓄電量に応じて、前記仮想発電機が最大出力で発電する最大発電モード、前記仮想発電機が最適効率で発電する効率発電モード、及び、発電を停止する発電停止モードの何れかのモードを切り替えるパターンである請求項1~4の何れか一項に記載の電気車制御シミュレータ。

【請求項6】
前記切替パターンには、前記仮想蓄電器が所定の最大蓄電量及び/又は最低蓄電量の限界蓄電量に至ったときにモードを切り替えるとともに、当該限界蓄電量から所定量変化したときに切り替え前の元のモードに切り替えるパターンが含まれている請求項1~5の何れか一項に記載の電気車制御シミュレータ。

【請求項7】
コンピュータを、
所与の制御指令に従って仮想発電機を模擬する発電機模擬手段、
前記仮想発電機による発電電力を直流電力に変換する仮想コンバータを模擬するコンバータ模擬手段、
所与の運転指令に従って駆動制御された仮想主電動機を模擬する主電動機模擬手段、
前記仮想コンバータにより変換された仮想電力から前記仮想主電動機の仮想駆動電力に変換する仮想インバータを模擬することで、前記主電動機模擬手段により模擬されている仮想主電動機の駆動に要する要求電力を逆算的に求めるインバータ模擬手段、
前記仮想コンバータにより変換された仮想電力と前記インバータ模擬手段により算出された要求電力との差異に応じた電力を仮想的に充放電する仮想蓄電器を模擬する蓄電器模擬手段、
前記仮想蓄電器の蓄電量に応じた発電制御モードの切替パターンとして、走行速度域及びノッチ段数毎に予め設定された複数の切替パターンのうち、前記仮想主電動機による現在の走行速度及び現在のノッチ段数に対応する切替パターンを選択する選択手段、
前記選択された切替パターンに基づき、前記仮想蓄電器の現在の蓄電量に応じた発電制御モードで前記仮想発電機模擬手段による仮想発電機の仮想発電動作を制御する発電機制御手段、
として機能させるためのプログラム。
産業区分
  • 自動車
  • 鉄道
  • 省エネルギー
  • 交通
  • 発電、電動
  • 電力応用
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2006353750thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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