Устройство преобразования энергии для силовой установки транспортного средства с электродвигателем

Устройство преобразования энергии для силовой установки транспортного средства с электродвигателем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству преобразования энергии для силовой установки транспортного средства с электродвигателем, служащему для управления силовой установкой для транспортного средства с электродвигателем.

Предшествующий уровень техники

В общем, транспортное средство с электродвигателем сконфигурировано с возможностью получать электроэнергию из воздушного провода с помощью токосъемника и приводить в действие, с использованием полученной электроэнергии, электродвигатель с помощью устройства преобразования энергии, к примеру инвертора, для движения.

В транспортном средстве с электродвигателем, когда транспортное средство тормозит, используется так называемое рекуперативное торможение для рекуперативного функционирования электродвигателя, для получения тормозящей силы. Рекуперированная энергия, генерируемая в этот момент, подается на нагрузки, к примеру, другие движущиеся транспортные средства с потреблением энергии, присутствующие рядом с данным транспортным средством, и в кондиционер транспортного средства через воздушный провод, контактный рельс и т.п. и потребляется в нагрузках.

Тем не менее, рано утром, ночью и на спокойном участке железной дороги, на котором число движущихся железнодорожных составов является небольшим, в некотором случае нет других транспортных средств, присутствующих рядом с данным транспортным средством (рекуперативные нагрузки являются недостаточными), и рекуперированная энергия, генерируемая посредством рекуперативного торможения, не потребляется в достаточной степени. Когда рекуперированная энергия данного транспортного средства превышает энергию, потребляемую посредством других транспортных средств, напряжение воздушного провода повышается. Вероятно, что различные устройства, подключенные к контактному проводу, выключаются из-за избыточного напряжения или повреждаются.

Следовательно, когда напряжение воздушного провода повышается, устройство инвертора выполняет управление для уменьшения рекуперации для уменьшения рекуперативного торможения и подавления генерации рекуперированной энергии. Когда выполняется управление для уменьшения рекуперации, поскольку сила рекуперативного торможения уменьшается посредством управления для уменьшения рекуперации, уменьшенная и недостаточная тормозная сила дополняется посредством фрикционного торможения.

С другой стороны, использование фрикционного торможения приводит к выбросу в окружающую среду части кинетической энергии транспортного средства с электродвигателем, которая могла бы быть собрана посредством рекуперации энергии. Следовательно, существует проблема с точки зрения энергосбережения.

Следовательно, разработана система, в которой элемент накопления энергии, к примеру аккумуляторная батарея или электрический двухслойный конденсатор, монтируется на транспортном средстве с электродвигателем, и рекуперированная энергия накапливается в элементе накопления энергии при необходимости, чтобы получать стабильное рекуперативное торможение, даже если рекуперативные нагрузки являются недостаточными. Поскольку электроэнергия, накапливаемая в элементе накопления энергии, может быть использована, когда транспортное средство с электродвигателем ускоряется в следующий раз, реализуется экономия энергии.

Когда транспортное средство с электродвигателем с установленным элементом накопления энергии движется на неэлектрифицированном участке, на котором прием электричества из воздушного провода не выполняется, электродвигатель приводится в действие и ускоряется с использованием только электроэнергии из элемента накопления энергии. Вся рекуперированная энергия, генерируемая посредством электродвигателя во время торможения, накапливается в элементе накопления энергии.

Список библиографических ссылок

Патентные документы

Патентный документ 1. Выложенная заявка на патент Японии № 2005-278269.

Краткое изложение существа изобретения

Техническая задача.

Конфигурация приводного устройства для транспортного средства, раскрытого в Патентном документе 1, имеет конфигурацию, в которой блок инвертора, который приводит в действие электродвигатель, и блок преобразователя постоянного тока (в дальнейшем сокращенно называемый просто "блоком преобразователя"), к которому подключается устройство накопления энергии и который управляет зарядкой в элементе накопления энергии и разрядкой из элемента накопления энергии, подключаются параллельно друг другу к воздушному проводу.

В этой конфигурации, поскольку блок преобразователя размещается между элементом накопления энергии и блоком инвертора, когда зарядка и разрядка из элемента накопления энергии выполняется из блока инвертора, потери энергии возникают в блоке преобразователя. Следовательно, в варианте применения, в котором монтируется элемент накопления энергии большой емкости и часто используется рекуперация электроэнергии из блока инвертора в элемент накопления энергии и подача питания из элемента накопления энергии в блок инвертора, эффективность использования системы снижается.

В качестве конфигурации, в которой блок преобразователя не размещается между элементом накопления энергии и блоком инвертора, возможна конфигурация, в которой блок инвертора, который приводит в действие электродвигатель и элемент накопления энергии, подключаются параллельно к выводу блока преобразователя, ввод которого подключается к воздушному проводу. Тем не менее, в этой конфигурации, блок преобразователя должен оптимально управлять потоком энергии между контактным проводом, блоком инвертора и элементом накопления энергии согласно условию движения транспортного средства с электродвигателем. Существуют проблемы в способе управления и конфигурации блока преобразователя.

Настоящее изобретение разработано с учетом вышеизложенного и задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставить устройство преобразования энергии для силовой установки транспортного средства с электродвигателем, подходящее для варианта применения, в котором часто используется рекуперация энергии из блока инвертора в элемент накопления энергии и подача питания из элемента накопления энергии в блок инвертора.

Чтобы решить задачу и достичь цели, устройство преобразования энергии для силовой установки транспортного средства с электродвигателем согласно настоящему изобретению включает в себя: первый блок преобразования энергии, который принимает ввод напряжения питания снаружи, преобразует напряжение питания в постоянный ток предварительно определенного значения и выводит постоянный ток; второй блок преобразования энергии, который подключен к выходной стороне первого блока преобразования энергии и приводит в действие нагрузку; блок накопления энергии, который подключен к выходной стороне первого блока преобразования энергии; и первый блок управления, который управляет первым блоком преобразования энергии.

Преимущества изобретения

Согласно настоящему изобретению схема преобразования энергии, которая управляет токами зарядки и разрядки в и из блока накопления энергии, не должна предоставляться между блоком преобразователя и блоком накопления энергии или между блоком инвертора и блоком накопления энергии. Можно предоставлять устройство преобразования энергии для силовой установки транспортного средства с электродвигателем, имеющее высокую эффективность использования системы, которое позволяет оптимально управлять потоком энергии между воздушным проводом, блоком инвертора и блоком накопления энергии, согласно условию движения транспортного средства с электродвигателем.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

Фиг. 1 изображает схему примера конфигурации устройства преобразования энергии для силовой установки транспортного средства с электродвигателем в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 изображает схему примера конфигурации схемы преобразователя в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3 изображает схему примера конфигурации, отличного от примера, показанного на фиг. 2, схемы преобразователя в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4 изображает схему примера конфигурации блока управления преобразователя в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5 изображает схему примера конфигурации блока генерации коэффициента усиления подавления избыточной зарядки в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 6 изображает схему примера конфигурации первого блока регулирования команд управления током в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 7 изображает схему примера конфигурации блока управления инвертора в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Устройства преобразования энергии для силовой установки транспортного средства с электродвигателем, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, поясняются ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. Настоящее изобретение не ограничено вариантами осуществления, поясненными ниже.

Первый вариант осуществления

Фиг. 1 изображает схему примера конфигурации устройства преобразования энергии для силовой установки транспортного средства с электродвигателем в первом варианте осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 1, электроэнергия из непоказанной трансформаторной подстанции, которая является внешним источником питания, вводится в блок 10 преобразователя, который является первым блоком преобразования энергии и является, например, преобразователем постоянного тока от воздушного провода 1 через токосъемник 2. Обратный ток из блока 10 преобразователя подключается к рельсу 4 через колесо 3 и возвращается на отрицательную клемму непоказанной трансформаторной подстанции.

Блок 10 преобразователя включает в себя схему 13 преобразователя, которая является главной схемой, которая выполняет преобразование постоянного тока, и блок 14 управления преобразователя, который является первым блоком управления. В качестве схемы 13 преобразователя является подходящей схема прерывателя для повышения и понижения биполярного напряжения. В общем, схема 13 преобразователя включает в себя на входной стороне и выходной стороне схемы фильтра, включающие в себя дроссели и конденсаторы для сглаживания напряжения и электрического тока.

На фиг. 2 показан пример конфигурации схемы 13 преобразователя в первом варианте осуществления настоящего изобретения. Конфигурацией, показанной на фиг. 2, является схема преобразователя, которая может применяться, когда отношение значений между напряжением EFCD на первичной стороне и напряжением BES на вторичной стороне схемы 13 преобразователя является отношением EFCD>BES. Схема 13 преобразователя включает в себя, в порядке от входной стороны, дроссель 131 фильтра и конденсатор 132 фильтра, которые формируют схему фильтра, переключающий элемент 133A верхнего плеча на первичной стороне и переключающий элемент 133B нижнего плеча на первичной стороне, которые формируют переключающую схему, и сглаживающий дроссель 134, подключенный к вторичной стороне переключающей схемы.

Схема 13 преобразователя, показанная на фиг. 2, может вызвать протекание электроэнергии, имеющей произвольную величину, в произвольном направлении от первичной стороны к вторичной стороне или от вторичной стороны к первичной стороне посредством надлежащего управления включением/выключением переключающего элемента 133A верхнего плеча на первичной стороне и переключающего элемента 133B нижнего плеча на первичной стороне.

С другой стороны, конфигурацией, показанной на фиг. 13, является схема преобразователя, которая может применяться независимо от отношения амплитудных значений между напряжением EFCD на первичной стороне и напряжением BES на вторичной стороне схемы 13 преобразователя. Схема преобразователя включает в себя, в порядке от входной стороны, дроссель 131 фильтра и конденсатор 132 фильтра, которые формируют схему фильтра, переключающий элемент 133A верхнего плеча на первичной стороне и переключающий элемент 133B нижнего плеча на первичной стороне, которые формируют переключающую схему на первичной стороне, переключающий элемент 133C верхнего плеча на вторичной стороне и переключающий элемент 133D нижнего плеча на вторичной стороне, которые формируют переключающую схему на вторичной стороне, сглаживающий дроссель 134, который соединяет переключающие схемы на первичной стороне и переключающие схемы на вторичной стороне, и сглаживающий конденсатор 135, подключенный к вторичной стороне переключающей схемы на вторичной стороне.

Схема 13 преобразователя, показанная на фиг. 3, управляет электрическим током или электроэнергией, которая проходит через схему 13 преобразователя, так что она является электрическим током или электроэнергией, имеющей произвольную величину (в том числе нуль) в произвольном направлении от первичной стороны к вторичной стороне или от вторичной стороны к первичной стороне, посредством надлежащего управления включением/выключением переключающего элемента 133A верхнего плеча на первичной стороне, переключающего элемента 133B нижнего плеча на первичной стороне, переключающего элемента 133C верхнего плеча на вторичной стороне и переключающего элемента 133D нижнего плеча на вторичной стороне, как пояснено ниже.

Схема преобразователя в первом варианте осуществления может иметь схемную конфигурацию, отличную от конфигураций, показанных на фиг. 2 и 3. Например, в примере, поясненном выше, контактный провод 1 является источником питания постоянного тока. Тем не менее, когда контактный провод 1 является источником питания переменного тока, в качестве схемы преобразователя является подходящей схема ШИМ-преобразователя (PWM), которая является схемой, которая может преобразовывать входную энергию переменного тока в энергию постоянного тока в обоих направлениях.

Снова ссылаясь на фиг. 1, вывод блока 10 преобразователя отводится в две системы. Блок 30 инвертора, который является вторым блоком преобразования энергии, подключается к одной из этих двух систем. Блок 30 инвертора включает в себя схему 33 инвертора, которая является главной схемой, которая выполняет преобразование постоянного тока в переменный, и блок 34 управления инвертора, который является вторым блоком управления. В качестве схемы инвертора, является подходящей схема ШИМ-инвертора напряжения. Пояснение схемных компонентов опускается, поскольку схемные компоненты являются общеизвестными. В общем, схема инвертора включает в себя, на входной стороне, схему фильтра, включающую в себя реактор и конденсатор для сглаживания напряжения и электрического тока.

Электродвигатель 40 подключается к стороне переменного тока на выходе блока 30 инвертора. Множество электродвигателей 40 может быть подключено параллельно. Электродвигатель 40 приводит в движение колесо 3 и вызывает движение транспортного средства с электродвигателем. Детектор 41 вращения, который детектирует скорость вращения электродвигателя 40, предоставляется в электродвигателе 40. Детектор 41 вращения вводит скорость VEL, которая является информацией скорости вращения электродвигателя 40, в блок 14 управления преобразователя. Информация скорости вращения электродвигателя 40 не ограничивается получением посредством детектора 41 вращения и может быть детектирована другим средством.

Блок 50 накопления энергии, в котором элементы 51 накопления энергии, такие как аккумуляторные батареи или электрические двухслойные конденсаторы подключаются последовательно-параллельно, подключается к другой из двух систем вывода блока 10 преобразователя. Внутренняя температура блока 50 накопления энергии (или температура элементов 51 накопления энергии) детектируется посредством температурного датчика 52 и вводится в блок 14 управления преобразователя.

Хотя не показано на чертеже, блок 30 инвертора может включать в себя вспомогательный источник питания, который выполняет подачу питания во вспомогательную машину, к примеру кондиционер. В этом случае, в следующем пояснении входной ток IMB1 блока 30 инвертора включает в себя потребляемый ток в этой вспомогательной машине в дополнение к потребляемому в режиме движения с потреблением энергии току или рекуперированному току для приведения в действие электродвигателя 40.

В конфигурации, показанной на фиг. 1, подключаются один блок 10 преобразователя, один блок 30 инвертора и один блок 50 накопления энергии. Тем не менее, разработка настоящего изобретения является возможной даже в конфигурации, включающей в себя множество блоков 10 преобразователя, множество блоков 30 инвертора и множество блоков 50 накопления энергии.

Блок 14 управления преобразователя принимает ввод входного напряжения ESD блока 10 преобразователя (схемы 13 преобразователя), выходного напряжения BES схемы 13 преобразователя (которое в дальнейшем описывается как "напряжение блока 50 накопления энергии" при необходимости), входного тока ISD, выходного тока IMD, выходного тока IMB1 в блок 30 инвертора, который является вторым блоком преобразователя энергии (который в дальнейшем описывается "как входной ток блока 30 инвертора" при необходимости), скорости VEL электродвигателя 40 и температуры BTMP аккумулятора из блока 50 накопления энергии. Блок 14 управления преобразователя выводит на основе этих сигналов сигнал GD управления в переключающие элементы 133A-133D внутри схемы 13 преобразователя.

На фиг. 1 входное напряжение ESD блока 10 преобразователя вводится в блок 14 управления преобразователя. Тем не менее, может вводиться напряжение EFCD конденсатора 132 фильтра (см. фиг. 2 и 3) схемы 13 преобразователя.

Блок 14 управления преобразователя является узлом, который является важным для блока 10 преобразователя, чтобы оптимально управлять потоком энергии между воздушным проводом 1, блоком 30 инвертора и блоком 50 накопления энергии, согласно условию движения транспортного средства с электродвигателем в конфигурации, в которой блок 30 инвертора, который приводит в действие электродвигатель 40, и блок 50 накопления энергии параллельно подключаются к выводу блока 10 преобразователя, ввод которого подключается к контактному проводу. Блок 14 управления преобразователя является узлом, который составляет сущность этого варианта осуществления.

Дополнительная подробная конфигурация блока 14 управления преобразователя поясняется ниже.

Блок 34 управления инвертора принимает входное напряжение ES блока 30 инвертора и выходной ток IM схемы 33 инвертора в качестве вводов и выводит сигнал GI управления в переключающие элементы внутри схемы 33 инвертора.

Блок 34 управления инвертора управляет выходным током и выходным напряжением схемы 33 инвертора так, что электродвигатель 40, поясняемый ниже, генерирует крутящий момент, управляемый командой управления крутящим моментом. Подробности операции управления поясняются ниже.

Чтобы оптимально управлять потоком энергии между воздушным проводом 1, блоком 30 инвертора и блоком 50 накопления энергии, согласно условию движения транспортного средства с электродвигателем, блок 14 управления преобразователя и блок 34 управления инвертора реализуют, по меньшей мере, функции, поясненные ниже, которые формируют сущность этого варианта осуществления.

(A) Управление разрядкой в режиме движения с потреблением энергии

Блок 14 управления преобразователя и блок 34 управления инвертора выполняют вспомогательную разрядку из блока 50 накопления энергии в предварительно определенном состоянии при предпочтительном приеме тока при движении с потреблением энергии блока 30 инвертора из воздушного провода 1.

(B) Управление рекуперативной зарядкой

Блок 14 управления преобразователя и блок 34 управления инвертора рекуперативно заряжают рекуперированный ток блока 30 инвертора в блоке 50 накопления энергии без задержки в рамках допустимого блока 50 накопления энергии и рекуперируют рекуперированный ток, который трудно рекуперировать в блок 50 накопления энергии, в контактный провод 1.

(C) Управление принудительной разрядкой

Блок 14 управления преобразователя и блок 34 управления инвертора выполняют принудительную разрядку блока 50 накопления энергии с использованием произвольного электрического тока.

(D) Управление принудительной зарядкой

Блок 14 управления преобразователя и блок 34 управления инвертора выполняют принудительную зарядку блока 50 накопления энергии с использованием произвольного тока.

Чтобы реализовывать функции, поясненные выше, во-первых, блок 14 управления преобразователя позволяет реализовывать управление, поясненное ниже.

(a) Управление разрядкой в режиме движения с потреблением энергии, управление рекуперативной зарядкой, управление принудительной зарядкой и управление принудительной разрядкой, имеющие высокую способность к реагированию на частую флуктуацию входного тока IMB1 блока 30 инвертора, вызываемую посредством состояния приведения в действие (движение с потреблением энергии/рекуперация) электродвигателя 40

(b) Управление, которое учитывает режим напряжения, температурный режим и максимальный допустимый ток блока 50 накопления энергии

(c) Управление, которое учитывает подавление роста температуры токосъемника 2 и режим рекуперативной нагрузки воздушного провода 1

(d) Управление, которое учитывает максимальный допустимый ток блока 10 преобразователя

(e) Управление, на которое не влияют возмущения, к примеру флуктуация напряжения контактного провода 1 и флуктуация напряжения, вызываемая посредством изменения внутреннего сопротивления и т.п. элемента 51 накопления энергии, и которое быстро реагирует на флуктуацию входного тока IMB1 блока 30 инвертора.

Чтобы обеспечить возможность реализации этих видов управления, блок 14 управления преобразователя сконфигурирован с возможностью допускать выполнение высокоскоростного управления электрическим током блока 50 накопления энергии на основе мгновенного значения при произвольном значении, включающем в себя нуль, и в произвольном направлении посредством высокоскоростного управления электрическим током или электроэнергией, проходящей через блок 10 преобразователя, на основе мгновенного значения при произвольном значении, включающем в себя нуль, и в произвольном направлении. В частности, блок 14 управления преобразователя конфигурируется так, как пояснено ниже.

Пояснение конфигурации блока управления преобразователя

Фиг. 4 изображает схему примера конфигурации блока управления преобразователя в первом варианте осуществления этого варианта осуществления. Блок 14 управления преобразователя включает в себя первый блок 60 генерации команд управления током, который принимает скорость VEL, выходной ток IMB1 блока 10 преобразователя, который является электрическим током узла ввода блока 30 инвертора, и выходное напряжение BES блока 10 преобразователя в качестве вводов, и генерирует вторую команду IBREF3 управления током, сумматор 90, который вычисляет сумму второй команды IBREF3 управления током и тока IMB1 узла ввода блока 30 инвертора и генерирует сигнал IDREF1, блок 91 задания предельных значений входного тока, который принимает ввод скорости VEL и генерирует сигнал ISDR, блок 94 вычисления абсолютных значений, который вычисляет значение входного тока ISD блока 10 преобразователя и выводит сигнал ISDA, вычитатель 92, который вычисляет разность между сигналом ISDR и сигналом ISDA и выводит разность, блок 93 отсечения положительных значений, который отсекает положительные значения вывода вычитателя 92 и генерирует сигнал ISOV, третий блок 100 регулирования команд управления током, который принимает сигнал IDREF1 и сигнал ISOV в качестве вводов и генерирует сигнал IDREF2, блок 102 подавления повышения входного напряжения, который принимает ввод входного напряжения ESD блока 10 преобразователя (или напряжения EFCD конденсатора фильтра) и генерирует коэффициент усиления VLMG, умножитель 101, который принимает сигнал IDREF2 в качестве ввода, вычисляет произведение сигнала IDREF2 и сигнала VLMG и генерирует сигнал IDREF3, блок 103 ограничения команд управления током, который ограничивает значение сигнала IDREF3 и генерирует первую команду IDREF управления током, и блок 110 управления током, который принимает первую команду IDREF управления током и выходной ток IMD схемы 13 преобразователя в качестве вводов и выводит сигнал GD переключения в схему 13 преобразователя.

Желательно детектировать электрический ток IMB1 узла ввода блока 30 инвертора с помощью детектора тока. Тем не менее, также можно рассчитывать и вычислять электрический ток IMB1 из параметров состояния электрического тока и напряжения узла вывода блока 30 инвертора.

Поясняется работа блоков, включенных в первый блок 60 генерации команд управления током. Во-первых, скорость VEL вводится в блок 63 задания величины помощи в режиме движения с потреблением энергии. Блок 63 задания величины помощи в режиме движения с потреблением энергии генерирует, на основе входной скорости VEL, вспомогательный коэффициент усиления PAG в режиме движения с потреблением энергии, который принимает значение от 0 до 1, и выводит вспомогательный коэффициент усиления PAG в режиме движения с потреблением энергии.

В этом блоке 63 задания вспомогательной величины в режиме движения с потреблением энергии, например, выполняется обработка для переключения вспомогательного коэффициента усиления PAG в режиме движения с потреблением энергии с 0 на 0,5 при условии, что скорость VEL равна или превышает предварительно определенное значение. 50% энергии движения с потреблением энергии электродвигателя 40 могут подаваться из блока 50 накопления энергии, и оставшиеся 50% могут подаваться из воздушного провода 1. Подробности операции поясняются ниже.

Ввод в блок 63 задания вспомогательной величины в режиме движения с потреблением энергии может отличаться от скорости VEL, показанной на фигуре. Например, вводом может быть входное напряжение ESD блока 10 преобразователя, которое является величиной, связанной с входным напряжением или входной мощностью, входная мощность блока 10 преобразователя (произведение ESD и ISD) либо входное напряжение или входная мощность блока 30 инвертора. Также можно генерировать вспомогательный коэффициент усиления PAG в режиме движения с потреблением энергии на основе этих вводов.

Выходной ток IMB1 блока 10 преобразователя (равный электрическому току узла ввода блока 30 инвертора) непосредственно выводится, когда IMB1 является положительным. Когда IMB1 является отрицательным, выходной ток IMB1 вводится в блок 61 отсечения отрицательных значений, который выводит нуль. Полярность выходного сигнала блока 61 отсечения отрицательных значений инвертируется через коэффициент 62 усиления инверсии полярности с тем, чтобы генерировать сигнал IMBP.

Например, когда электродвигатель 40 работает в режиме движения с потреблением энергии, поскольку IMB1 является положительным, сигнал IMBP имеет значение, равное IMB1. С другой стороны, когда электродвигатель 40 работает в рекуперативном режиме, поскольку IMB1 является отрицательным, сигнал IMBP является нулевым. Другими словами, только когда электродвигатель 40 работает в режиме движения с потреблением энергии, сигнал IMBP генерирует в качестве значения, имеющего амплитудное значение, равное амплитудному значению выходного сигнала IMB1, и полярность, противоположную полярности выходного сигнала IMB1. Когда электродвигатель 40 работает в рекуперативном режиме, сигнал IMBP является нулевым.

Сигнал IMBP и вспомогательный коэффициент усиления PAG в режиме движения с потреблением энергии умножаются между собой посредством умножителя 64 так, чтобы генерировать сигнал IPAS. Сигнал IPAS является командой управления током разрядки для помощи в режиме движения с потреблением энергии, которая является командой для тока разрядки для разрядки части тока движения с потреблением энергии блока 30 инвертора из блока 50 накопления энергии. Когда электродвигатель 40 работает в режиме движения с потреблением энергии, сигнал IPAS вычисляется как значение, полученное посредством умножения выходного тока IMB1 на коэффициент усиления PAG от 0 до 1 согласно заданию блока 63 задания вспомогательной величины в режиме движения с потреблением энергии. В конфигурации, показанной на фиг. 4, обычно сигнал IPAS принимает отрицательное значение.

Выходной ток IMB1 блока 10 преобразователя непосредственно выводится, когда IMB1 является отрицательным. Когда IMB1 является положительным, выходной ток IMB1 вводится в блок 65 отсечения положительных значений, который выводит нуль. Полярность выходного сигнала блока 65 отсечения положительных значений инвертируется через коэффициент 66 усиления инверсии полярности с тем, чтобы генерировать сигнал IMBN.

Например, когда электродвигатель 40 работает в режиме движения с потреблением энергии, поскольку IMB1 является положительным, сигнал IMBN является нулевым. С другой стороны, когда электродвигатель 40 работает в рекуперативном режиме, поскольку IMB1 является отрицательным, амплитудное значение сигнала IMBN равно амплитудному значению IMB1. Другими словами, только когда электродвигатель 40 работает в рекуперативном режиме, сигнал IMBN генерируется в качестве значения, имеющего амплитудное значение, равное амплитудному значению выходного сигнала IMB1, и полярность, противоположную полярности выходного сигнала IMB1. Когда электродвигатель 40 работает в режиме движения с потреблением энергии, сигнал IMBN является нулевым.

Затем напряжение BES блока 50 накопления энергии вводится в блок 67 генерации коэффициента усиления подавления избыточной зарядки. Блок 67 генерации коэффициента усиления подавления избыточной зарядки генерирует на основе входного напряжения BES коэффициент HVG усиления подавления избыточной зарядки, который принимает значение от 0 до 1, и выводит коэффициент HVG усиления подавления избыточной зарядки.

Фиг. 5 изображает схему примера конфигурации блока 67 генерации коэффициента усиления подавления избыточной зарядки в первом варианте осуществления настоящего изобретения.

В этом блоке 67 генерации коэффициента усиления подавления избыточной зарядки, когда напряжение BES равно или меньше первого заданного значения, коэффициент усиления HVG задается равным 1. Когда напряжение BES превышает первое заданное значение, коэффициент усиления HVG уменьшается от 1 согласно напряжению BES. В момент, когда напряжение BES достигает второго заданного значения, которое является верхним предельным значением, выполняется обработка для уменьшения коэффициента усиления HVG до 0.

Сигнал IMBN и коэффициент усиления HVG подавления избыточной зарядки умножаются между собой посредством умножителя 68, и генерируется сигнал IREGREF. В конфигурации, показанной на фиг. 4, обычно сигнал IREGREF принимает положительное значение.

Сигнал IREGREF является командой управления током рекуперативной зарядки, которая является командой для тока зарядки для зарядки рекуперированного тока из блока 30 инвертора в блоке 50 накопления энергии. Как пояснено выше, когда электродвигатель 40 работает в рекуперативном режиме, сигнал IREGREF вычисляется на основе тока IMB1 узла ввода блока 30 инвертора и напряжения BES блока 50 накопления энергии.

Таким образом, когда напряжение BES блока 50 накопления энергии равно или меньше первого заданного значения, может быть сгенерирован сигнал IREGREF, имеющий амплитудное значение, равное амплитудному значению рекуперированного тока IMB1 из блока 30 инвертора. В момент, когда напряжение BES блока 50 накопления энергии увеличивается таким образом, что оно равно или превышает первое заданное значение, амплитудное значение сигнала IREGREF может подавляться. В момент, когда напряжение BES достигает второго заданного значения, которое является верхним предельным значением, сигнал IREGREF может быть уменьшен до нуля. Посредством конфигурирования блока 67 генерации коэффициента усиления подавления избыточной зарядки, таким образом, когда величина зарядки блока 50 накопления энергии увеличивается и напряжение BES увеличивается так, что оно превышает предварительно определенное значение, можно подавлять амплитудное значение команды IREGREF управления током рекуперативной зарядки, которая является командой для тока зарядки в блок 50 накопления энергии, и вызвать такую работу модуля 50 накопления энергии, чтобы предотвратить увеличение напряжения BES до значения, равного или превышающего второе заданное значение. Следовательно, можно генерировать первую команду IDREF управления током для того, чтобы предотвратить избыточную зарядку блока 50 накопления энергии и подавлять ухудшение характеристик элемента 51 накопления энергии.

Сигнал IPAS вводится в блок 601 задания тока принудительной разрядки. Блок 601 задания тока принудительной разрядки является компонентом для выполнения управления принудительной разрядкой, которое выполняется, когда требуется принудительно разряжать электроэнергию блока 50 накопления энергии при произвольном значении тока, независимо от состояния (движение с потреблением энергии или рекуперация) блока 30 инвертора и состояния (выполнена или не выполнена) вспомогательной разрядки в режиме движения с потреблением энергии. Блок 601 задания тока принудительной разрядки является ограничителем, имеющим переменное верхнее предельное заданное значение. Блок 601 задания тока принудительной разрядки принимает ввод сигнала IPAS и сигнала HREF, который является заданным значением тока принудительной разрядки, и генерирует и выводит сигнал IPAS1, регулируемый так, чтобы предотвратить увеличение верхнего предела сигнала IPAS до значения, равного или превышающего сигнал HREF. В качестве сигнала HREF обычно задается отрицательное значение. Например, когда, по меньшей мере, 100 А принудительно разряжаются из блока 50 накопления энергии, сигнал HREF задается равным -100. Затем, поскольку сигнал IPAS1 не увеличивается до значения, равного или превышающего -100 А, можно выполнять разрядку, по меньшей мере, при 100 А, как пояснено ниже, соответственно. Если сигнал HREF задается равным нулю, управление принудительной разрядкой не выполняется.

Сигнал IREGREF вводится в блок 602 задания тока принудительной зарядки. Блок 602 задания тока принудительной зарядки является компонентом для выполнения управления принудительной зарядкой, которое выполняется, когда требуется принудительно заряжать электроэнергией блок 50 накопления энергии при произвольном значении тока, независимо от состояния (движение с потреблением энергии или рекуперация) блока 30 инвертора.

Блок 602 задания тока принудительной зарядки является ограничителем, имеющим переменное нижнее предельное заданное значение. Блок 602 задания тока принудительной зарядки принимает ввод сигнала IREGREF и сигнала JRF, который является заданным значением тока принудительной зарядки, и выводит сигнал IREGREF1, регулируемый так, чтобы предотвратить уменьшение нижнего предела сигнала IREGREF до значения, равного или меньшего сигнала JREF. В качестве сигнала JREF обычно задается положительное значение. Например, когда блок 50 накопления энергии принудительно заряжается, по меньшей мере, при 100 А, сигнал JREF задается равным +100. Затем, поскольку сигнал IREGREF1 не уменьшается до значения, равного или меньшего +100 А, можно выполнять зарядку, по меньшей мере, при 100 А, как пояснено ниже, соответственно. Если сигнал JREF задается равным нулю, управление принудительной зарядкой не выполняется.

Сигнал IPAS1 и сигнал IREGREF1 суммируются посредством сумматора 69, и генерируется сигнал IBREF1. Этот сигнал IBREF1 является командой управления током рекуперативной зарядки/разрядки для помощи в режиме движения с потреблением энергии, которая является командой для токов зарядки и разрядки в и из блока 50 накопления энергии, полученной посредством комбинирования команды управления током разрядки для п