JP2000350308A - ハイブリッド型軌道車両 - Google Patents
ハイブリッド型軌道車両Info
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- JP2000350308A JP2000350308A JP11156464A JP15646499A JP2000350308A JP 2000350308 A JP2000350308 A JP 2000350308A JP 11156464 A JP11156464 A JP 11156464A JP 15646499 A JP15646499 A JP 15646499A JP 2000350308 A JP2000350308 A JP 2000350308A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
- B60K6/54—Transmission for changing ratio
- B60K6/543—Transmission for changing ratio the transmission being a continuously variable transmission
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arrangement Of Transmissions (AREA)
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】蓄電池の容量をそれほど大きくせずに、ディー
ゼルエンジンの燃料消費量を低減するとともに駅構内や
駅前後の市街地での騒音や排気ガスを低減したハイブリ
ッド型軌道車両を提供する。 【解決手段】一方の車軸３にはディーゼルエンジン１か
ら流体変速機２を介して動力伝達される減速機１０が連
結され、他方の車軸４には蓄電池８からインバータ６を
介して接続された交流機５が連結され、該ディーゼルエ
ンジン１にはアイドリング時に該蓄電池８を充電する発
電機７が設けられ、該交流機５は減速時には回生ブレー
キとして使用し、ディーゼルエンジン１と交流機５を単
独または併用して、低速走行時は主として交流機５によ
り中高速走行時は主としてディーゼルエンジン１によっ
て車軸３、４を駆動するようにした。
ゼルエンジンの燃料消費量を低減するとともに駅構内や
駅前後の市街地での騒音や排気ガスを低減したハイブリ
ッド型軌道車両を提供する。 【解決手段】一方の車軸３にはディーゼルエンジン１か
ら流体変速機２を介して動力伝達される減速機１０が連
結され、他方の車軸４には蓄電池８からインバータ６を
介して接続された交流機５が連結され、該ディーゼルエ
ンジン１にはアイドリング時に該蓄電池８を充電する発
電機７が設けられ、該交流機５は減速時には回生ブレー
キとして使用し、ディーゼルエンジン１と交流機５を単
独または併用して、低速走行時は主として交流機５によ
り中高速走行時は主としてディーゼルエンジン１によっ
て車軸３、４を駆動するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンと交流機を駆動源として備えたハイブリッド型軌道車
両に関するものである。
ンと交流機を駆動源として備えたハイブリッド型軌道車
両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】架線設備のない鉄道路線では、ディーゼ
ルエンジンを搭載して流体変速機を介して車軸を駆動し
ている。そして、減速時は、圧縮空気を利用した摩擦制
動（エアブレーキ装置）によって走行を制御している。
ルエンジンを搭載して流体変速機を介して車軸を駆動し
ている。そして、減速時は、圧縮空気を利用した摩擦制
動（エアブレーキ装置）によって走行を制御している。
【０００３】近年、地球環境に対する関心が高まり、デ
ィーゼルエンジンの排気ガスを少なくし、かつ、騒音を
低減させるための研究が進められている。自動車では、
ガソリンエンジンのＣＯ2の排出を削減する手段とし
て、ハイブリッドシステムについて種々提案されてい
る。その基本的な考え方は、エンジンを燃費効率のよい
範囲で運転し、その範囲外のときは搭載した電動機で駆
動させるように制御して総合的にエネルギ効率を高める
ようにしたものである。
ィーゼルエンジンの排気ガスを少なくし、かつ、騒音を
低減させるための研究が進められている。自動車では、
ガソリンエンジンのＣＯ2の排出を削減する手段とし
て、ハイブリッドシステムについて種々提案されてい
る。その基本的な考え方は、エンジンを燃費効率のよい
範囲で運転し、その範囲外のときは搭載した電動機で駆
動させるように制御して総合的にエネルギ効率を高める
ようにしたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】鉄道車両でも、ディー
ゼルエンジンによる車両は、駅構内や市街地である駅の
前後では排気ガスの排出が多く、騒音も大きいので、こ
れを低減したいという要望がある。
ゼルエンジンによる車両は、駅構内や市街地である駅の
前後では排気ガスの排出が多く、騒音も大きいので、こ
れを低減したいという要望がある。
【０００５】しかしながら、鉄道車両では、自動車に比
べ発進・停止間隔が長く、高速運転時間も長い。また、
車体の質量も大きいといった相違があり、減速走行や抑
速走行時に回生ブレーキで回収しようとすると蓄電池の
容量が極めて大きくなる。近年、軽量で容量の大きい蓄
電池が逐次提案されているが、化石燃料に比較するとエ
ネルギ密度が数段劣るため、搭載できる容量に限界があ
り、これまで提案されている自動車のハイブリッドシス
テムをそのまま軌道車両に導入しても効果は得られな
い。
べ発進・停止間隔が長く、高速運転時間も長い。また、
車体の質量も大きいといった相違があり、減速走行や抑
速走行時に回生ブレーキで回収しようとすると蓄電池の
容量が極めて大きくなる。近年、軽量で容量の大きい蓄
電池が逐次提案されているが、化石燃料に比較するとエ
ネルギ密度が数段劣るため、搭載できる容量に限界があ
り、これまで提案されている自動車のハイブリッドシス
テムをそのまま軌道車両に導入しても効果は得られな
い。
【０００６】一方、ディーゼルエンジンの稼働状況を見
ると、路線によって差があるが、各駅停車の運行の場合
は、制動距離は路線全長の１０〜２０％、惰行距離は全
長の２０〜５０％程もあり、この無駄になっているエネ
ルギを回収して利用したいという要望もある。
ると、路線によって差があるが、各駅停車の運行の場合
は、制動距離は路線全長の１０〜２０％、惰行距離は全
長の２０〜５０％程もあり、この無駄になっているエネ
ルギを回収して利用したいという要望もある。
【０００７】そこで、本発明は、蓄電池の容量をそれほ
ど大きくせずに、ディーゼルエンジンの燃料消費量を低
減するとともに駅構内や駅前後の市街地での騒音や排気
ガスを低減したハイブリッド型軌道車両を提供すること
を目的とするものである。
ど大きくせずに、ディーゼルエンジンの燃料消費量を低
減するとともに駅構内や駅前後の市街地での騒音や排気
ガスを低減したハイブリッド型軌道車両を提供すること
を目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、次の手段を採った。即ち、一方の車軸には
ディーゼルエンジンから流体変速機を介して動力伝達さ
れる減速機が連結され、他方の車軸には蓄電池からイン
バータを介して接続された交流機が連結され、該ディー
ゼルエンジンにはアイドリング時に該蓄電池を充電する
発電機が設けられ、該交流機は減速時には回生ブレーキ
として使用し、ディーゼルエンジンと交流機を単独また
は併用して、低速走行時は主として交流機により中高速
走行時は主としてディーゼルエンジンによって車軸を駆
動するようにしたことを特徴としている。
成するため、次の手段を採った。即ち、一方の車軸には
ディーゼルエンジンから流体変速機を介して動力伝達さ
れる減速機が連結され、他方の車軸には蓄電池からイン
バータを介して接続された交流機が連結され、該ディー
ゼルエンジンにはアイドリング時に該蓄電池を充電する
発電機が設けられ、該交流機は減速時には回生ブレーキ
として使用し、ディーゼルエンジンと交流機を単独また
は併用して、低速走行時は主として交流機により中高速
走行時は主としてディーゼルエンジンによって車軸を駆
動するようにしたことを特徴としている。
【０００９】このハイブリッド型軌道車両は、ディーゼ
ルエンジンによって一方の車軸を駆動し、回生ブレーキ
で発電した電力を蓄電池に蓄えて低速走行時に他方の車
軸を駆動して走行する。そして、減速走行、抑速走行お
よび蓄電池からの電動走行においてもディーゼルエンジ
ンを停止させずに、アイドリングとして発電機で蓄電池
を充電するようにしている。ここで、一方の車軸と他方
の車軸は、車両の前部の車軸と後部の車軸でもよいし、
前部の２本の車軸をそれぞれ使用してもよい。
ルエンジンによって一方の車軸を駆動し、回生ブレーキ
で発電した電力を蓄電池に蓄えて低速走行時に他方の車
軸を駆動して走行する。そして、減速走行、抑速走行お
よび蓄電池からの電動走行においてもディーゼルエンジ
ンを停止させずに、アイドリングとして発電機で蓄電池
を充電するようにしている。ここで、一方の車軸と他方
の車軸は、車両の前部の車軸と後部の車軸でもよいし、
前部の２本の車軸をそれぞれ使用してもよい。
【００１０】また、他方の車軸（電動駆動される車軸）
を、発電制動時の車輪と軌道との粘着性などを考慮して
複数にする場合には、駆動に使用していない車軸を使用
する。即ち、一方の車軸と他方の車軸は１本の車軸を複
数の駆動源で駆動させないことを意味している。
を、発電制動時の車輪と軌道との粘着性などを考慮して
複数にする場合には、駆動に使用していない車軸を使用
する。即ち、一方の車軸と他方の車軸は１本の車軸を複
数の駆動源で駆動させないことを意味している。
【００１１】この車両の一般的な運転は、停車駅から車
両を交流機で駆動して発進させ、ディーゼルエンジンの
効率のよい回転数域になるまで走行し、この間ディーゼ
ルエンジンはアイドリングにして蓄電池を充電させ、そ
の後ディーゼルエンジンによる駆動に切り換えて定速走
行域を走行し、停止駅近くの減速走行域になったら、デ
ィーゼルエンジンをアイドリングにして回生ブレーキを
作動させて、蓄電池に電力としてエネルギ回収する。そ
して、これを次の停車駅からの発進の動力に使用する。
したがって、交流機での駆動中にもディーゼルエンジン
による充電が行われるので、蓄電池の容量を少なくでき
る。
両を交流機で駆動して発進させ、ディーゼルエンジンの
効率のよい回転数域になるまで走行し、この間ディーゼ
ルエンジンはアイドリングにして蓄電池を充電させ、そ
の後ディーゼルエンジンによる駆動に切り換えて定速走
行域を走行し、停止駅近くの減速走行域になったら、デ
ィーゼルエンジンをアイドリングにして回生ブレーキを
作動させて、蓄電池に電力としてエネルギ回収する。そ
して、これを次の停車駅からの発進の動力に使用する。
したがって、交流機での駆動中にもディーゼルエンジン
による充電が行われるので、蓄電池の容量を少なくでき
る。
【００１２】通常、鉄道車両では、路線ごとに、運行基
準が定められ、これに従って走行している。したがっ
て、その時点時点において必要とされる動力が予めデー
タとして得ることができるので、その路線に応じてディ
ーゼルエンジンによる駆動、交流機による駆動および両
者の併用、蓄電池の充放電の制御をシミュレーションに
よって最も効率のよい運転を行うようにする。
準が定められ、これに従って走行している。したがっ
て、その時点時点において必要とされる動力が予めデー
タとして得ることができるので、その路線に応じてディ
ーゼルエンジンによる駆動、交流機による駆動および両
者の併用、蓄電池の充放電の制御をシミュレーションに
よって最も効率のよい運転を行うようにする。
【００１３】なお、路線状況によっては上記のような運
転ができない場合がある。例えば、停車駅から次の停車
駅まで上り勾配であったり、逆に下り勾配である場合な
どである。そこで、請求項２に記載のように、車軸に速
度発電機を備えて車両の現在位置を検出し、予め作成し
た運行基準に従って、ディーゼルエンジンの回転数およ
び交流機の回転数を制御するとともに、蓄電池の容量を
検知する容量検知器を備え、交流機による駆動時に蓄電
池の容量が下限値であることを検知した時は、ディーゼ
ルエンジンによる走行に切り換え、抑速および制動時に
蓄電池の容量が上限値であることを検知した時は、蓄電
池の充電を停止して抵抗器に放電させるようにするのが
よい。ここで、蓄電池の容量の上限値は、充電できる最
大値ではなく、少なくとも、回生ブレーキを１回は作動
できるように、余裕のある状態である。
転ができない場合がある。例えば、停車駅から次の停車
駅まで上り勾配であったり、逆に下り勾配である場合な
どである。そこで、請求項２に記載のように、車軸に速
度発電機を備えて車両の現在位置を検出し、予め作成し
た運行基準に従って、ディーゼルエンジンの回転数およ
び交流機の回転数を制御するとともに、蓄電池の容量を
検知する容量検知器を備え、交流機による駆動時に蓄電
池の容量が下限値であることを検知した時は、ディーゼ
ルエンジンによる走行に切り換え、抑速および制動時に
蓄電池の容量が上限値であることを検知した時は、蓄電
池の充電を停止して抵抗器に放電させるようにするのが
よい。ここで、蓄電池の容量の上限値は、充電できる最
大値ではなく、少なくとも、回生ブレーキを１回は作動
できるように、余裕のある状態である。
【００１４】また、放電は、一般的には、蓄電池への通
電を遮断し、抵抗器へ接続して放電する。なお、蓄電池
の容量を大きくすれば放電する量は減らすことができる
が、重量が大きくなるので適宜な容量を選定する必要が
ある。できれば、車両毎に路線に見合った容量を選定す
るのが望ましい。また、蓄電池は車載用であればどんな
形式のものでも使用でき、とくに限定されないが、リチ
ウム電池など軽量なものが好ましい。
電を遮断し、抵抗器へ接続して放電する。なお、蓄電池
の容量を大きくすれば放電する量は減らすことができる
が、重量が大きくなるので適宜な容量を選定する必要が
ある。できれば、車両毎に路線に見合った容量を選定す
るのが望ましい。また、蓄電池は車載用であればどんな
形式のものでも使用でき、とくに限定されないが、リチ
ウム電池など軽量なものが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示す実施形態
例に基づいて説明する。図１は、ハイブリッド軌道車両
の駆動系統を示す概要図で、図３は各機器の配置を示す
平面図である。
例に基づいて説明する。図１は、ハイブリッド軌道車両
の駆動系統を示す概要図で、図３は各機器の配置を示す
平面図である。
【００１６】このハイブリッド型軌道車両は、一方の車
軸３には駆動装置である減速機１０が、ディーゼルエン
ジン１の出力軸から流体変速機２を介して連結されてい
る。この構成は従来の軌道車両と同様である。そして、
他方の車軸４には、交流機５が蓄電池８から断流器１
２、フィルタリアクトル１１、インバータ６を介して連
結されている。また、ディーゼルエンジン１には、発電
機７が設けられ、発電機７は蓄電池８と接続されてい
る。
軸３には駆動装置である減速機１０が、ディーゼルエン
ジン１の出力軸から流体変速機２を介して連結されてい
る。この構成は従来の軌道車両と同様である。そして、
他方の車軸４には、交流機５が蓄電池８から断流器１
２、フィルタリアクトル１１、インバータ６を介して連
結されている。また、ディーゼルエンジン１には、発電
機７が設けられ、発電機７は蓄電池８と接続されてい
る。
【００１７】交流機５は、蓄電池８から電力を得て車軸
４を駆動するが、軌道車両の制動時や抑速運転時には発
電機として機能し、蓄電池８を充電させる。蓄電池８
は、ここではリチウム電池を用いている。インバータ６
は、蓄電池８の直流電力を交流に変換して電動機として
機能する交流機５へ出力し、交流機５が発電機として機
能する場合は、その交流電力を直流に変換して蓄電池８
に出力する。フィルタリアクトル１１は主に高周波を除
去するフィルタであり、断流器１２は、直流電気を遮断
するものである。
４を駆動するが、軌道車両の制動時や抑速運転時には発
電機として機能し、蓄電池８を充電させる。蓄電池８
は、ここではリチウム電池を用いている。インバータ６
は、蓄電池８の直流電力を交流に変換して電動機として
機能する交流機５へ出力し、交流機５が発電機として機
能する場合は、その交流電力を直流に変換して蓄電池８
に出力する。フィルタリアクトル１１は主に高周波を除
去するフィルタであり、断流器１２は、直流電気を遮断
するものである。
【００１８】図３に上記ハイブリッド軌道車両の各要素
の配置を示す。なお、軌道車両の停止は、図示されてな
いエアーブレーキシステムによる。１５は抵抗器で蓄電
池８が上限であるときに発電された電力を抵抗によって
放出するためのものである。また、２０は蓄電池容量検
出器で、下限値と上限値のときに制御信号が出される。
２１は速度発電機で、これからの信号で車両の現在位置
を算出している。
の配置を示す。なお、軌道車両の停止は、図示されてな
いエアーブレーキシステムによる。１５は抵抗器で蓄電
池８が上限であるときに発電された電力を抵抗によって
放出するためのものである。また、２０は蓄電池容量検
出器で、下限値と上限値のときに制御信号が出される。
２１は速度発電機で、これからの信号で車両の現在位置
を算出している。
【００１９】さらに、蓄電池８、交流機５、インバータ
６などは、走行中も頻繁に作動しており、発熱するので
冷却装置が設けられている。このハイブリッド軌道車両
の動力系統を図１で説明すると、力行時においては、デ
ィーゼルエンジン１から、流体変速機２を介して減速機
１０へ伝達され車軸３を駆動する。一方、蓄電池８から
断流器１２およびフィルタリアクトル１１を介して、イ
ンバータ６へ電力が送られ、交流に変換されて、交流機
５へ供給される。この場合、蓄電池８の容量が下限値に
なると、断流器１２が、作動して、蓄電池８からの電力
供給は停止する。
６などは、走行中も頻繁に作動しており、発熱するので
冷却装置が設けられている。このハイブリッド軌道車両
の動力系統を図１で説明すると、力行時においては、デ
ィーゼルエンジン１から、流体変速機２を介して減速機
１０へ伝達され車軸３を駆動する。一方、蓄電池８から
断流器１２およびフィルタリアクトル１１を介して、イ
ンバータ６へ電力が送られ、交流に変換されて、交流機
５へ供給される。この場合、蓄電池８の容量が下限値に
なると、断流器１２が、作動して、蓄電池８からの電力
供給は停止する。
【００２０】一方、減速または抑速走行時は、図２に示
すように、交流機５は発電機として機能し、車軸４に駆
動されて発電する。そして、インバータ６で直流に変換
されて蓄電池８へ蓄えられる。このとき、流体変速機２
は減速機１０への動力を断ち、ディーゼルエンジン１は
アイドリングとなる。そして、発電機７を駆動して電力
を蓄電池８へ蓄える。
すように、交流機５は発電機として機能し、車軸４に駆
動されて発電する。そして、インバータ６で直流に変換
されて蓄電池８へ蓄えられる。このとき、流体変速機２
は減速機１０への動力を断ち、ディーゼルエンジン１は
アイドリングとなる。そして、発電機７を駆動して電力
を蓄電池８へ蓄える。
【００２１】このように構成されたハイブリッド軌道車
両は、運転席に設けられた運行制御器によって、走行制
御される。この運行制御器には、その路線における車両
の運行基準が予め記憶されており、上記速度発電機２１
の信号から現在位置を算出し、運行基準の指示にしたが
って制御運転される。車両の運行基準は、始発駅から終
着駅までの車両の運転状況をデータ化したもので、始発
駅からの各位置における車速や必要動力と発進、加速、
減速運転、停止などの動作時期が記憶されている。 こ
の値は、乗客数、天候、連結両数などによって変動する
が、平均したものを用いる。
両は、運転席に設けられた運行制御器によって、走行制
御される。この運行制御器には、その路線における車両
の運行基準が予め記憶されており、上記速度発電機２１
の信号から現在位置を算出し、運行基準の指示にしたが
って制御運転される。車両の運行基準は、始発駅から終
着駅までの車両の運転状況をデータ化したもので、始発
駅からの各位置における車速や必要動力と発進、加速、
減速運転、停止などの動作時期が記憶されている。 こ
の値は、乗客数、天候、連結両数などによって変動する
が、平均したものを用いる。
【００２２】基本的な運転事項は、次のとおりである。 減速および抑速走行時は、交流機を発電機として機
能させ、蓄電池に電気エネルギとして蓄える。 ディーゼルエンジンおよび流体変速機の効率の悪い
低速走行域では、主として電動機によって走行し、中高
速走行域では主としてディーゼルエンジンで走行する。
能させ、蓄電池に電気エネルギとして蓄える。 ディーゼルエンジンおよび流体変速機の効率の悪い
低速走行域では、主として電動機によって走行し、中高
速走行域では主としてディーゼルエンジンで走行する。
【００２３】 ディーゼルエンジンは停止させない。
電動機による走行、減速および抑速走行時はアイドリン
グにし、発電機を始動させて、発電し蓄電池に蓄える。 蓄電池の容量が下限値になった場合は、電動機への
電力供給を停止し、ディーゼルエンジンの走行に切り換
える。また、蓄電池の容量が上限値になった場合は、断
流器１２を作動させ、抵抗器１５の抵抗へ通電して放出
する。すなわち、制動機能を損なわないようにするため
蓄電池の容量を満充電にはしないようにしている。
電動機による走行、減速および抑速走行時はアイドリン
グにし、発電機を始動させて、発電し蓄電池に蓄える。 蓄電池の容量が下限値になった場合は、電動機への
電力供給を停止し、ディーゼルエンジンの走行に切り換
える。また、蓄電池の容量が上限値になった場合は、断
流器１２を作動させ、抵抗器１５の抵抗へ通電して放出
する。すなわち、制動機能を損なわないようにするため
蓄電池の容量を満充電にはしないようにしている。
【００２４】図４は、一般的な路線において、ハイブリ
ッド型軌道車両の走行制御の一例を示すもので、Ａ点
（始発駅）からＤ点（停車駅）へ走行する例で説明す
る。Ａ点では、蓄電池８は十分に充電されており、交流
機５によって駆動し、運行基準に従い、インバータ６に
交流機５の回転数が所定の値になるように指令し、しだ
いに速度を上昇させてＢ点へと走行する。このとき、デ
ィーゼルエンジン１は、アイドリング状態にあり、減速
機１０へは動力が伝達されず（クラッチＯＦＦの状
態）、発電機７を駆動して蓄電池８を充電している。
ッド型軌道車両の走行制御の一例を示すもので、Ａ点
（始発駅）からＤ点（停車駅）へ走行する例で説明す
る。Ａ点では、蓄電池８は十分に充電されており、交流
機５によって駆動し、運行基準に従い、インバータ６に
交流機５の回転数が所定の値になるように指令し、しだ
いに速度を上昇させてＢ点へと走行する。このとき、デ
ィーゼルエンジン１は、アイドリング状態にあり、減速
機１０へは動力が伝達されず（クラッチＯＦＦの状
態）、発電機７を駆動して蓄電池８を充電している。
【００２５】そして、この間において、蓄電池８の容量
検出器２０から蓄電池容量が下限値であることの信号が
送出されたときは、断流器１２を作動させて、蓄電池８
からの供給を停止し、ディーゼルエンジンの回転数を上
昇させ減速機１０を駆動する。
検出器２０から蓄電池容量が下限値であることの信号が
送出されたときは、断流器１２を作動させて、蓄電池８
からの供給を停止し、ディーゼルエンジンの回転数を上
昇させ減速機１０を駆動する。
【００２６】なお、この間が上り傾斜などで、走行抵抗
が大きい場合には、ディーゼルエンジン１により減速機
１０を駆動させ交流機５と併用して走行させる。Ｂ点か
らＣ点の定速走行においては、ディーゼルエンジン１の
動力によって走行する。この場合、下り傾斜などで抑速
走行となる場合は、交流機５を発電機として作動させ蓄
電池８を充電する。なお、ディーゼルエンジン１によっ
て走行中は、発電機７は停止される。
が大きい場合には、ディーゼルエンジン１により減速機
１０を駆動させ交流機５と併用して走行させる。Ｂ点か
らＣ点の定速走行においては、ディーゼルエンジン１の
動力によって走行する。この場合、下り傾斜などで抑速
走行となる場合は、交流機５を発電機として作動させ蓄
電池８を充電する。なお、ディーゼルエンジン１によっ
て走行中は、発電機７は停止される。
【００２７】Ｃ点からＤ点の減速走行においては、ディ
ーゼルエンジン１をアイドリングにするとともに交流機
５を発電機として回生ブレーキを作動させ、蓄電池８を
充電する。なお、この減速走行時に、蓄電池８の容量検
出器２０から蓄電池８の容量が上限値であるとの信号が
出されたときは、蓄電池８への充電を停止し、抵抗器１
５へ通電し、抵抗によって放電する。なお、Ｄ点におけ
る停車制動は、従来と同じく空気ブレーキによって行
う。
ーゼルエンジン１をアイドリングにするとともに交流機
５を発電機として回生ブレーキを作動させ、蓄電池８を
充電する。なお、この減速走行時に、蓄電池８の容量検
出器２０から蓄電池８の容量が上限値であるとの信号が
出されたときは、蓄電池８への充電を停止し、抵抗器１
５へ通電し、抵抗によって放電する。なお、Ｄ点におけ
る停車制動は、従来と同じく空気ブレーキによって行
う。
【００２８】以上の走行制御は、その線区の走行基準を
もとに予め制御プログラムを作成することが可能であ
る。これによれば、ディーゼルエンジンの燃料消費量を
最小にして、即ち、ディーゼルエンジンの最も効率のよ
い所で作動させ、かつ、回生電力を抵抗器で放電させる
ことを最小にすることが可能である。
もとに予め制御プログラムを作成することが可能であ
る。これによれば、ディーゼルエンジンの燃料消費量を
最小にして、即ち、ディーゼルエンジンの最も効率のよ
い所で作動させ、かつ、回生電力を抵抗器で放電させる
ことを最小にすることが可能である。
【００２９】上記の説明をまとめて、ハイブリッド型軌
道車両の走行制御の流れを図５のフローチャートに示
す。運転者は、その線区の走行基準をもとに運転操作を
行う。まず、ステップ１１０で、停車中、即ち、運転ノ
ッチが停止の位置にあるときは、ディーゼルエンジン１
はアイドリングとなっており、ステップ２５０へ進み、
蓄電池８の容量が上限値であるか否かを判断し、上限値
でない場合は発電機７のクラッチをＯＮにして（ステッ
プ２７０）蓄電池８へ充電する。蓄電池８の容量が上限
値である場合は、発電機７のクラッチは遮断される（ス
テップ２６０）。
道車両の走行制御の流れを図５のフローチャートに示
す。運転者は、その線区の走行基準をもとに運転操作を
行う。まず、ステップ１１０で、停車中、即ち、運転ノ
ッチが停止の位置にあるときは、ディーゼルエンジン１
はアイドリングとなっており、ステップ２５０へ進み、
蓄電池８の容量が上限値であるか否かを判断し、上限値
でない場合は発電機７のクラッチをＯＮにして（ステッ
プ２７０）蓄電池８へ充電する。蓄電池８の容量が上限
値である場合は、発電機７のクラッチは遮断される（ス
テップ２６０）。
【００３０】運転者が運転ノッチを入力したときは、ス
テップ１２０に進み、ステップ１３０で蓄電池８が下限
値でないときには、ステップ１４０へ進み、速度発電機
２１の信号が低速域である場合は交流機５を駆動して
（ステップ１５０）走行する。この場合に、運転ノッチ
のポジションに対して速度が不足しているときは、ディ
ーゼルエンジン１を駆動し、交流機５と併用して走行駆
動される（ステップ１８０）。速度発電機２１の信号が
低速域でない場合は、ステップ１７０へ進み、中速域で
ある場合はステップ１８０へ進み、中速域でない場合即
ち高速域であるときはステップ１９０へ進み、ディーゼ
ルエンジンのみの駆動となる。
テップ１２０に進み、ステップ１３０で蓄電池８が下限
値でないときには、ステップ１４０へ進み、速度発電機
２１の信号が低速域である場合は交流機５を駆動して
（ステップ１５０）走行する。この場合に、運転ノッチ
のポジションに対して速度が不足しているときは、ディ
ーゼルエンジン１を駆動し、交流機５と併用して走行駆
動される（ステップ１８０）。速度発電機２１の信号が
低速域でない場合は、ステップ１７０へ進み、中速域で
ある場合はステップ１８０へ進み、中速域でない場合即
ち高速域であるときはステップ１９０へ進み、ディーゼ
ルエンジンのみの駆動となる。
【００３１】運転者が運転ノッチをブレーキノッチへ操
作した場合は、ステップ１２０からステップ２００へ進
み、ディーゼルエンジン１はアイドリングとなり（ステ
ップ２１０）交流機５を発電機として機能させ減速させ
るとともに、発電電力は蓄電池８へ充電される。そし
て、ステップ２３０で、蓄電池８の容量が上限値になっ
たときは充電を停止し、抵抗器１５へ通電して放電す
る。
作した場合は、ステップ１２０からステップ２００へ進
み、ディーゼルエンジン１はアイドリングとなり（ステ
ップ２１０）交流機５を発電機として機能させ減速させ
るとともに、発電電力は蓄電池８へ充電される。そし
て、ステップ２３０で、蓄電池８の容量が上限値になっ
たときは充電を停止し、抵抗器１５へ通電して放電す
る。
【００３２】また、惰行運転の場合はステップ２５０へ
進み、上記停車中と同じくディーゼルエンジン１によっ
て発電機７を駆動し、蓄電池８へ充電が行われる。発明
者等は、本発明のハイブリッド型軌道車両が現在走行可
能な幾つかの路線について、シミュレーションを行った
が、その一つを表１に示す。
進み、上記停車中と同じくディーゼルエンジン１によっ
て発電機７を駆動し、蓄電池８へ充電が行われる。発明
者等は、本発明のハイブリッド型軌道車両が現在走行可
能な幾つかの路線について、シミュレーションを行った
が、その一つを表１に示す。
【００３３】Ｏ駅からＴ駅までは１０の駅からなるほぼ
平坦な路線であり、各駅停車をする場合について現行の
キハ７５と比較したものである。これによれば、Ｏ駅か
らＴ駅への走行に要するエネルギとＴ駅からＯ駅への走
行に要するエネルギは９２．８ＭＪと１００．４ＭＪ
で、キハ７５とハイブリッド型軌道車両で差は小さい。
しかし、燃料消費量においては、キハ７５の３２．７ｋ
ｇに対しハイブリッド型軌道車両は１８．４ｋｇとかな
り減少している。
平坦な路線であり、各駅停車をする場合について現行の
キハ７５と比較したものである。これによれば、Ｏ駅か
らＴ駅への走行に要するエネルギとＴ駅からＯ駅への走
行に要するエネルギは９２．８ＭＪと１００．４ＭＪ
で、キハ７５とハイブリッド型軌道車両で差は小さい。
しかし、燃料消費量においては、キハ７５の３２．７ｋ
ｇに対しハイブリッド型軌道車両は１８．４ｋｇとかな
り減少している。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、デ
ィーゼルエンジンと交流機を別々の車軸を駆動するよう
にして、ディーゼルエンジンにはアイドリング時に蓄電
池を充電する発電機を設けたので、蓄電池容量を小さく
でき車体重量の増加を招かずに、燃料消費量を低減する
とともに駅構内や駅前後の市街地での騒音や排気ガスを
低減することができる。
ィーゼルエンジンと交流機を別々の車軸を駆動するよう
にして、ディーゼルエンジンにはアイドリング時に蓄電
池を充電する発電機を設けたので、蓄電池容量を小さく
でき車体重量の増加を招かずに、燃料消費量を低減する
とともに駅構内や駅前後の市街地での騒音や排気ガスを
低減することができる。
【図１】本発明の一実施形態としてのハイブリッド軌道
車両の駆動系統を示す概要図である。
車両の駆動系統を示す概要図である。
【図２】同減速走行におけるエネルギの回収の系統を示
す概要図である。
す概要図である。
【図３】同 各機器の配置を示す平面図である。
【図４】運行基準の説明図である。
【図５】走行制御の流れを示すフローチャートである。
１…ディーゼルエンジン ２…流体変速機 ３、４…車軸 ５…交流機 ６…インバータ ７…発電機 ８…蓄電池 １０…減速機 １１…フィルタリアクトル １２…断流器 １４…燃料タンク １５…抵抗器 ２０…容量検出器 ２１…速度発電機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６１Ｃ 9/08 Ｆ０２Ｄ 29/02 Ｄ Ｆ０２Ｄ 29/02 ３３１Ｚ ３３１ Ｂ６０Ｋ 9/00 Ｅ (72)発明者 乾 正幸 愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４号 東海旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 鈴木 英一 愛知県名古屋市熱田区三本松町１番１号 日本車輌製造株式会社内 (72)発明者 森田 剛 愛知県名古屋市熱田区三本松町１番１号 日本車輌製造株式会社内 (72)発明者 川原 明彦 愛知県名古屋市熱田区三本松町１番１号 日本車輌製造株式会社内 Ｆターム(参考） 3D039 AA01 AA04 AA05 AB27 AC33 3G093 AA01 AA05 AA07 AA16 AB01 BA19 BA20 BA32 CA04 CB02 CB03 CB07 DB00 EA03 EB00 EB09 FA11 FB05 5H115 PA05 PA12 PA13 PG01 PI16 PI22 PI29 PO17 PU08 PU25 PV09 QE10 QI03 QI04 QI08 QN03 RB08 TB03 TD19 TI01
Claims (2)
- 【請求項１】一方の車軸にはディーゼルエンジンから流
体変速機を介して動力伝達される減速機が連結され、他
方の車軸には蓄電池からインバータを介して接続された
交流機が連結され、該ディーゼルエンジンにはアイドリ
ング時に該蓄電池を充電する発電機が設けられ、該交流
機は減速時には回生ブレーキとして使用し、ディーゼル
エンジンと交流機を単独または併用して、低速走行時は
主として交流機により中高速走行時は主としてディーゼ
ルエンジンによって車軸を駆動するようにしたことを特
徴とするハイブリッド型軌道車両。 - 【請求項２】車軸に速度発電機を備えて車両の現在位置
を検出し、予め作成した運行基準に従って、ディーゼル
エンジンの回転数および交流機の回転数を制御するとと
もに、蓄電池の容量を検知する容量検知器を備え、交流
機による駆動時に蓄電池の容量が下限値であることを検
知した時は、ディーゼルエンジンによる走行に切り換
え、抑速および制動時に蓄電池の容量が上限値であるこ
とを検知した時は、蓄電池の充電を停止して抵抗器に放
電させるようにしたことを特徴とする請求項１記載のハ
イブリッド型軌道車両。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11156464A JP2000350308A (ja) | 1999-06-03 | 1999-06-03 | ハイブリッド型軌道車両 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11156464A JP2000350308A (ja) | 1999-06-03 | 1999-06-03 | ハイブリッド型軌道車両 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000350308A true JP2000350308A (ja) | 2000-12-15 |
Family
ID=15628332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11156464A Pending JP2000350308A (ja) | 1999-06-03 | 1999-06-03 | ハイブリッド型軌道車両 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000350308A (ja) |
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1999
- 1999-06-03 JP JP11156464A patent/JP2000350308A/ja active Pending
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