実施の形態1.
 図1は、この発明の実施の形態1に係る電気� �動車両の駆動制御装置をディーゼル電気機� �車に適用した場合の構成図である。図にお� �て、二本線は機械的な接続を意味し、太線� �電気的接続を意味し、矢印つきの線は信号� �流れを意味する。また、風の流れを、矢印� �きの波線で表現する。
 内燃機関であるディーゼルエンジン1と機械 的に直結された主発電機2により交流の電力� �発電する。発電された電力は、電力変換装� �3を介して主回転機である走行電動機4に供給 される。走行電動機4は、供給される電力に� �り車両の駆動力を発生させる。また、減速� �には発電してブレーキ力を発生させる。電� �変換装置3は、走行電動機4が発電した電力を 受けとる。このように、電力変換装置3と走� �電動機4の間では双方向に電力がやりとりさ� ��る。

 送風機5はエンジン1と機械的に直結されて� �てエンジン1と主発電機2を冷却する。補助発 電機6もエンジン1と機械的に直結されていて� ��エンジン回転数に比例した周波数の交流電� ��を発電する。補助発電機6で発電された電力 は、極数を例えば4極または8極に切換可能な� ��風電動機である誘導電動機7などに供給され る。極数の切換は、誘導電動機7の一次巻線� �デルタ結線またはスター結線に切換ること� �より行う。PAM(pole amplitude modulations)方式に� �って、極数の切換を行ってもよい。
 誘導電動機7の回転軸には送風機8が直結さ� �ており、送風機8が送る風により電力変換装� ��3と走行電動機4を冷却する。送風機8が送る� ��量は、エンジン1の回転数に比例する。

 誘導電動機7に入力される交流電力の周波数 をf(Hz)とし、誘導電動機7の極数をPPとし、誘� ��電動機7の回転数をN(回/秒)とし、すべりを� �視すると、以下の関係式が成立する。
   N=2*(f/PP)                    (1)
 式(1)によれば、同じ周波数fに対して極数PP� ��大きい場合に回転数Nが小さいことが分かる 。極数切換スイッチ9は、誘導電動機7の極数� ��低速側(8極)または高速側(4極)で切換るスイ� ��チである。ここで、高速または低速は、同� ��周波数の交流電力に対して誘導電動機7の回 転数が多い場合を高速とし、小さい場合を低 速と呼ぶ。なお、誘導電動機7の極数は、2極� ��4極または6極と8極などでもよく、異なる極� ��を切換可能であればよい。切替える極数の� ��は、目的に応じて適切に決める。

 ブレーキ抵抗器10は、機関車の減速時に� �機関車および列車の運動エネルギーを入力� �して走行電動機4で発電した電気エネルギー� ��消費するものである。ブレーキ抵抗器10は� �走行により発生する風で冷却する。ブレー� �抵抗器10で発生する熱が電力変換装置3及び� �行電動機4の温度にほとんど影響を与えない� ��造である。ブレーキ抵抗器を使用する理由� ��、電気ブレーキを使用しつつ車両の燃費や� ��速能力などを維持するためである。なお、� ��気ブレーキにより発生する電力を貯蔵する� ��電池などを用いると、必要な容量の蓄電池� ��重く、車両の重量が増大する。車両の重量� ��増大すると、走行時の燃費や加速能力など� ��悪化する。

 制御部であるコントローラ11は、エンジ� �1、電力変換装置3、極数切換スイッチ9及び� �レーキ抵抗器10を制御する。図示していない が、運転台からの指令信号がコントローラ11� ��入力される。

 動作を説明する。機関車の加速時は、エ� ��ジン1を所定の回転数f1で回転させ、主発電� ��2及び補助発電機6が発電する。主発電機2で� ��電された電力が電力変換装置3により所定の 周波数と電圧の電力に変換され、この電力を 供給される走行電動機4が所定のトルクを発� �させる。極数切換スイッチ9は低速側(8極)で� ��り、誘導電動機7及び送風機8はN1(=f1/4)の回� �数で回転する。こうすることにより、エン� �ン1、主発電機2、電力変換装置3及び走行電� �機4の何れもが効率よく動作し、必要な冷却� ��なされる。

 機関車の減速時は、後述するように決まる� ��転数f2Aでエンジン1が回転する。主発電機2� �発電せず、補助発電機6は誘導電動機7などが 使う電力を発電する。走行電動機4が発電動� �になるような周波数の交流電圧を電力変換� �置3が出力し、走行電動機4が発電した電力は 電力変換装置3を介してブレーキ抵抗器10に送 られ、ブレーキ抵抗器10がこの電力を消費す� ��。極数切換スイッチ9は高速側(4極)であり、 誘導電動機7及び送風機8はN2(=f2A/2)の回転数で 回転する。回転数N2は、電力変換装置3と走行 電動機4を冷却するのに必要な風を送風機8が� ��生できる回転数である。極数切換スイッチ9 を低速側(8極)の場合に、誘導電動機7及び送� �機8の回転数がN2になるエンジンの回転数をf2 Bで表すことにすると、f2Aとf2Bの間には以下� �関係がある。
   f2A=2*N2=f2B/2               (2)

 式(2)は、減速時に極数切換スイッチ9を高速 側(4極)にすることにより、低速側(8極)の場合 よりも、エンジン1の回転数を半減できるこ� �を示している。
 このように、この発明に係る電気駆動車両� ��駆動制御装置においては、極数切換可能な� ��導電動機と極数切換スイッチを用いること� ��より、電気ブレーキを使用する機関車の減� ��時にエンジン回転数を高くしなくても電力� ��換装置と走行電動機を冷却することができ� ��エンジンの燃料効率を高くすることができ� ��という効果がある。極数切換可能な誘導電� ��機は通常の誘導電動機よりもやや価格が高� ��が、新たな高価な部品が不要なので、低コ� ��トで減速時の燃料効率を高めることが可能� ��ある。

 減速への移行時には、以下の手順で制御が� ��される。
手順1:エンジン1の回転数を所定の回転数f2Aま で低下させる。
手順2:電力変換装置3が、走行電動機4が発電� �るような交流電圧を出力する。
手順3:ブレーキ抵抗器10が電力変換装置3から� ��電力を消費する状態にする。
手順4:極数切換スイッチ9を高速側(4極)にする 。
 減速時の制御手順の前後関係に関する制約� ��項を説明する。手順3は、手順2と同時か所� �の時間差以内で実施する。手順2を実施後で� ��順3を実施前の状態Aでは、走行電動機4が発� ��した電力が消費されないで電力変換装置3の 内部にある平滑コンデンサに蓄積される。平 滑コンデンサが過電圧にならないように、状 態Aである時間が所定時間以内になるように� �る。手順3を実施後で手順2を実施前の状態B� �は、主発電機2で発電された電力が無駄にブ� ��ーキ抵抗器10で消費される。状態Bも望まし� ��なく、手順3が手順2よりも所定時間以上に� �前にならないようにする。なお、状態Bは状� ��Aよりも緊急度が低いので、手順3が前にな� �場合の所定時間は、後になる場合の所定時� �よりも長く設定してもよい。
 誘導電動機7の回転数に上限があり、減速前 のエンジン1の回転数で極数切換スイッチ9を� ��速側(4極)にするとこの上限を越える状態Cに なる場合は、手順4は必ず手順1の後にする。� ��うでない場合は、手順4はどのような順番で 実施してもよい。

 減速からの移行時には、以下の手順で制御� ��行う。
手順5:極数切換スイッチ9を低速側(8極)とする 。
手順6:ブレーキ抵抗器10が電力を消費しない� �態にする。
手順7:電力変換装置3が、走行電動機4が電動� �として動作する交流電圧を出力する。
手順8:エンジン1の回転数を所定の回転数f1ま� ��増加させる。
 手順の前後関係に関する制約事項は、減速� ��の移行時と同様である。手順6を実施後で手 順7を実施前の状態は状態Aになり、手順7を実 施後で手順6を実施前の状態は状態Bと同じで� ��る。状態A及び状態Bが所定時間以上になら� �いように、手順7と手順8は同時か所定の時間 差以内で実施する。手順5と手順8に関しても� ��状態Cが発生しない順番とする。

 この実施の形態では、1個のコントローラ11� ��、エンジン1、電力変換装置3及びブレーキ� �抗器10も制御するようにしたが、複数の制御 装置を分担して制御するようにしてもよい。 その場合には、複数の制御装置が制御部を構 成する。送風機8が電力変換装置3と走行電動� ��4の両方を冷却したが、電力変換装置3だけ� �冷却してもよい。その場合には、走行電動� �4の冷却は、液冷や自分の回転により発生さ� ��る冷却風などにより行う。
 ディーゼルエンジンを内燃機関の例として� ��明したが、ガソリンエンジンなど他の種類� ��内燃機関でもよい。機関車の場合で説明し� ��が、自動車や建設機械などにも適用できる� ��内燃機関で発生する動力により発電した電� ��により駆動力を得る電気駆動車両であれば� ��どのような車両でもよい。
 以上のことは、以下の実施の形態でもあて� ��まる。

 実施の形態2.
 実施の形態2は、機関車がトンネルなどに入 っても冷却のために速度を抑えなくてもよく するために、送風機を回す電動機を極数切換 可能にする場合である。なお、トンネル内で はエンジンの排気ガスのためにトンネル内の 空気温度が上昇し、送風機から送られる空気 温度も高くなり、冷却能力が低下してしまう 。このため、従来は、トンネル内では、発熱 量が冷却可能な範囲になるように、機関車の 速度を抑えていた。

 図2は、この発明の実施の形態2に係る電� �駆動車両の駆動制御装置をディーゼル電気� �関車に適用した場合の構成図である。実施� �形態1の図1と異なる点だけを説明する。車両 の位置を求める位置決定部であるGPS(Global Pos itioning System)装置12が追加されている。GPS装� �12の信号は、コントローラ11Aに入力される。

 動作を説明する。GPS装置12で求めた機関� �の位置が通常の冷却条件の場所である場合� �、エンジン1を必要なトルクが発生できるよ� ��な所定の回転数f1で回転させ、主発電機2及� ��補助発電機6が発電する。主発電機2で発電� �れた電力が電力変換装置3により所定の周波� ��と電圧の電力に変換され、走行電動機4が所 定のトルクを発生させる。極数切換スイッチ 9は低速側(8極)であり、誘導電動機7及び送風� ��8はN1(=f1/4)の回転数で回転する。こうするこ とにより、エンジン1、主発電機2、電力変換� ��置3及び走行電動機4の何れもが効率よく動� �し、必要な冷却もなされる。

 トンネルなど冷却効率が悪くなる場所に� ��関車がある場合は、コントローラ11Aは極数� ��換スイッチ9を高速側(4極)に切換る。なお、 エンジン1の回転数などは線路のカーブや勾� �や停車駅との位置関係に応じて適切に制御� �る。このことは、トンネル以外を走行して� �る場合でも同様である。

 こうすると、誘導電動機7及び送風機8の� �転数は2倍すなわち2*N1(=f1/2)になり、送風量� �2倍になる。トンネル内での冷却効率が通常� ��50%未満に減少することはまずないので、送� ��量を2倍にするとトンネル内でも冷却能力を 維持できる。このため、トンネル内で冷却の ために機関車の速度を低下させなくてもよい という効果がある。また、トンネル外を走っ ている時に過剰な冷却を行って、燃料を無駄 に消費することもない。

 常に極数切換スイッチ9を高速側(4極)にして おけば、トンネル内では適正な送風量が得ら れるが、トンネル外では過剰な送風量を送風 機が発生させることになる。過剰な送風を行 うことは、燃料を無駄に消費することになり 、避けるべきことである。
 位置決定部は、GPS装置ではなく、地上側の� ��置と情報のやり取りをして機関車の位置を� ��めるものでもよい。
 電気ブレーキを使用しない場合は、ブレー� ��抵抗器を備えなくてもよい。
 以上のことは、以下の実施の形態にもあて� ��まる。

 実施の形態3.
 実施の形態3は、電力変換装置の温度を計測 する温度計を備え、電力変換装置の温度が所 定値を越えた場合に、冷却能力が大きくなる ように極数切換スイッチを高速側にする場合 である。

 図3は、この発明の実施の形態3に係る電� �駆動車両の駆動制御装置をディーゼル電気� �関車に適用した場合の構成図である。実施� �形態2の図2と異なる点だけを説明する。GPS装 置12の替わりに、電力変換装置3の温度を計測 する温度計13がある。温度計13で計測した温� �がコントローラ11Bに入力される。

 動作を説明する。温度計13で計測した電力� �換装置3の温度が所定値以下の場合は、実施� ��形態2で機関車がトンネル外にある場合と同 様に動作する。
 温度計13で計測した温度が所定値を越える� �、コントローラ11Bは極数切換スイッチ9を高� ��側(4極)に切換る。こうすると、誘導電動機7 及び送風機8の回転数は2倍すなわち2*N1(=f1/2)� �なり、送風量も2倍になる。送風量すなわち� ��却能力が2倍になるので、電力変換装置3及� �走行電動機4が十分に冷却できるようになる� ��そして、電力変換装置3の温度が低下して、 温度計13で計測した温度が所定値以下になる� ��、コントローラ11Bは極数切換スイッチ9を低 速側(8極)に切換る。

 トンネル内などのように冷却効率が悪化� ��る場所を機関車が走る場合でも、冷却のた� ��に機関車の速度を低下させなくてもよいと� ��う効果がある。また、常時に過剰な冷却を� ��って、燃料を無駄に消費することもない。

 以上の実施の形態に示した構成は、本発� ��の内容の一例であり、別の公知の技術と組� ��合わせることも可能であるし、本発明の要� ��を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、� ��更して構成することも可能である。