[发明专利]铁路车辆系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁路系统的驱动系统，特别涉及一种在设置发电装置 和蓄电装置之后利用这两装置产生的电力来驱动铁路车辆的技术。

背景技术

铁路车辆由于通过铁制车轮在轨道面上滚动来行驶，所以与汽车相比 具有行驶阻力小的特征。特别在最近的电气铁路车辆中，通过在制动时使 主电动机作为发电机来获得制动力，同时进行再生制动控制，该再生制动 控制使主电动机产生的电能返回架空电线并再利用作其它车辆的动力运 行能。具有此再生制动的电气铁路车辆与不具有再生制动的电气铁路车辆 相比可以仅利用大约二分之一的能量消耗来行驶，可以说是有效利用铁路 车辆的行驶阻力小的特征的节能技术。

另一方面，在例如输送密度小的地方路线，利用不需要架空电线、变 电所等的内燃机车(柴油车)来低成本地实现具体的乘客的服务。然而， 内燃机车由于没有例如架空电线一类传递能量给其它车辆的装置，所以不 能进行像电气铁路车辆那样的再生能量的再利用。因此，为了内燃机车实 现节能，不得不依赖于低燃耗发动机的开发。

作为与这种内燃机车有关的改进节能方法的一例，提出一种使发动机 和蓄电装置相结合的混合动力内燃机车。混合动力内燃机车通过提供蓄电 装置可将制动时产生的再生能量一次吸收到该蓄电装置内，并可通过把所 吸收的再生能量再利用作动力运行时所需要的能量的一部分来实现节能。

然而，混合动力内燃机车的一个问题是在构成所谓编组列车的情况下 的蓄电装置的能量管理方针。作为编组列车全体，驱动系统的容量大，但 由于机器搭载空间的限制，发动机、蓄电装置、电力变换装置等各个机器 分散搭载在编组车辆中。为此，重要的是适当控制分散在各车辆上的机器 的动作。

特别是蓄电装置内一般采用二次电池或电容器。已知这些机器的寿命 主要受使用时的充放电深度、充放电周期数、充放电功率、周围温度等各 种参数的影响。另一方面，对于蓄电装置的维护周期(更换周期)，若考 虑操作性和操作成本，则希望能够一并维护所有蓄电装置。即，在多个蓄 电装置分散搭载于各车辆上的情况下，使多个蓄电装置的使用条件尽可能 相等，从蓄电装置的寿命周期管理和维护管理的观点来看是有利的。

例如专利文献1描述了编组列车中的混合动力系统的构造和控制方 式。图12表示专利文献1中所示的铁路车辆驱动系统的机器构造图。该 铁路车辆驱动系统包括：搭载有发电装置110、电力变换装置120、驱动 电动机和蓄电装置150的第一铁路车辆101，搭载有电力变换装置120、 驱动电动机和蓄电装置150的第二铁路车辆102，以及在利用电力传递装 置140连接各装置的铁路车辆驱动系统中控制发电装置110的发电功率和 蓄电装置150的蓄电量的电力管理装置200；蓄电装置150蓄积发电装置 110产生的电力和再生电力，并利用发电装置110和蓄电装置150作为电 源通过电力变换装置120驱动驱动电动机来驱动列车。

由此，在专利文献1所示的铁路车辆驱动系统中，通过利用电力传递 装置140结合被分散搭载在多个车辆上的所有蓄电装置150，能够使蓄电 装置150的充放电深度、充放电周期数和充放电功率相等。

专利文献1：JP特开2005-27447号公报

发明内容

发明所解决的问题

像专利文献1所示的铁路车辆驱动系统那样，在蓄电装置分散搭载于 多个车辆上且其输出端子与共用电力线连接的构造中，难以单独控制各蓄 电装置的充放电电流。因此，为使蓄电装置的更换周期相等，至少需要满 足以下条件：

(1)构成蓄电装置的蓄电介质的种类相同。

(2)构成蓄电装置的蓄电介质的使用年数相等。

(3)构成蓄电装置的蓄电介质的蓄电容量相等。

当不满足上述条件时，保持利用共用电力线连接的各蓄电装置的输出 电压相同，则充电或放电的电流值在各蓄电装置内产生差异。因此，各蓄 电装置的劣化状况不均匀，所以其更换周期产生不同。

由此，在编组列车的串联式(series)混合动力系统中，即便在构成被 分散搭载于多个车辆上的各蓄电装置的蓄电介质的种类、新旧、蓄电容量 等特征不同的情况下，也存在使蓄电装置的更换周期相等且最大化的重要 问题。