CN103929077B - 铁道车辆用的驱动装置 - Google Patents

Abstract

提供一种面向寒冷地区铁道车辆用的驱动装置，即使在冷却器的制冷剂冻结时，也防止开关元件温度上升而使制冷剂融化，另外不改变冷却器大小，而具有希望的冷却性能。当判断为存在冷却器的制冷剂冻结的可能性时，向开关元件流通一定时间电流，使开关元件发热。对冷却器，设置两种传感器来测定受热部侧的温度和散热部侧的温度，根据从受热部侧的温度和散热部侧的温度以及电流求出的开关元件的发热量，计算冷却器整体的热阻，在该值是一定值以上时，判断为制冷剂冻结。在判断为制冷剂冻结时，计算冷却器的热阻，开始暖机运转。另外，根据计算的热阻计算流向开关元件的电流，在暖机运转中以使开关元件的通电电流在计算值以下的方式进行控制。

Description

铁道车辆用的驱动装置

技术领域

本发明涉及一种铁道车辆用的驱动装置，尤其涉及一种面向寒冷地区驱动装置的冷却器。

背景技术

一般而言，铁道车辆用的驱动装置使用IGBT(Insulated GateBipolar Transistor)等进行开关动作的电力用半导体元件(以下，称为“开关元件”)，对由电源供给的电力进行转换，并供应给马达或车内照明等的机器。开关元件在电力转换时由于内部电阻等而产生的损失而发热，因此，若达到某一温度以上时，存在丧失作为开关元件的功能的顾虑，需要通过冷却器抑制开关元件的温度上升。

冷却器一般由受热部、散热部及将它们之间连接起来的热输送部构成。一般在热输送部使用水作为制冷剂，并有若干种类。例如，使用泵使填充于热输送管的水在受热部与散热部之问循环，将在受热部吸收的热在散热部放出的所谓水循环冷却(水冷)。此外，还有通过利用水的相变化，从而不使用泵来进行受热部与散热部之间的水的移动的热管方式。

热管方式是在受热部吸收元件的热而气化，作为水蒸气向散热部移动。在散热部，水蒸气被冷却而变成水，作为水而回到受热部。该热管方式由于不需要水循环用的泵，所以装置可简单构成，以原有线路用的铁道车辆为中心而广泛使用。

但是，该热管式冷却器，在寒冷地等外部气温是水的融点以下(0℃以下)时，水冻结。此时，无法进行基于上述原理的热输送，开关元件的温度上升。

针对热管式冷却器的这种问题，在专利文献1公开了一种方法，测定冷却器的温度，搭载当温度为0℃以下时、使开关元件的电流小于通常运转时的电流的暖机运转模式，从而控制在开关元件产生的损失。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-211956号公报

但是，在专利文献1公开的方法中，存在以下问题。

在专利文献1中，由于在一点测定冷却器的温度，来判断冷却器是否冻结，所以存在着无法正确判断制冷剂的状态的情况。例如，在测定受热部的温度时，存在即使散热部的温度变得比受热部的温度低而冻结也无法检测的情况。另外，在散热部测定温度时，散热部与外部气体直接接触，因此，外部气体温度成为冰点下时，水即使几乎不冻结，而检测温度为冰点下，因而存在误判断为水冻结而限制电流的情况。

由于以上的理由，需要一种正确探测制冷剂的冻结状态的方法。

发明内容

本发明鉴于上述现有技术的问题而提出，提供一种在寒冷地等存在冷却器的制冷剂冻结的可能性的环境下，正确探测制冷剂的冻结状态而控制驱动装置的方法。

一种直流车用驱动装置，其包括：

具有多个进行接通／断开控制的开关元件，且将从直流架线供给的直流电转换为三相交流电的电力转换装置；

被供给从电力转换装置输出的三相交流电的三相负载；

控制电力转换装置的控制装置；

使用液体作为制冷剂并冷却开关元件的冷却器；

与开关元件接触并吸收开关元件的热量的该冷却器的受热部；

测定受热部的温度的受热部温度传感器；

将从开关元件吸收的热量散热的冷却器的散热部；

测定散热部的温度的散热部温度传感器，

其中，

控制装置在判断为存在冷却器的制冷剂冻结的可能性时，对开关元件流通规定的电流，使用受热部温度传感器和散热部温度传感器的值来计算冷却器的热阻，在热阻的大小大于既定值时，判断为冷却器的制冷剂冻结。

发明效果

根据本发明，在以液体作为制冷剂的冷却器中，能够在低温时正确探测冷却器的冻结状态并实施适当的暖机运转，因此，能够可靠防止元件的温度上升且实现装置的可靠性提高。另外，还起到由于不需要过剩的暖机运转而使得装置效率提高的效果。

附图说明

图1是表示实施例1的系统构成的图。

图2是表示实施例1的动作的流程图的图。

图3是表示在实施例1、2中为了判断制冷剂的融化而使用的热阻的时问的变化的图。

图4是表示在实施例1、2中为了判断制冷剂的融化而使用的温度传感器的测定值的时间的变化的图。

图5是表示实施例2中的系统构成的图。

图6是表示实施例3中的系统构成的图。

图7是表示实施例4中的系统构成的图。

具体实施方式

以下，作为本发明的实施方式，对实施例1～实施例4顺次进行说明。

【实施例1】

图1表示本发明的铁道车辆用的驱动装置的第一实施方式(实施例1)。

从直流架线2经滤波电路3将直流电向电力转换装置1供电，电力转换装置1将直流电转换为三相交流电而驱动三相交流电机4。另外，电力转换装置1由IGBT、GTO可控硅、MOSFET等的开关元件5～10构成，各开关元件在从控制装置11输出的信号Pi的作用下，独立地进行接通／断开控制。

冷却器12是使用水等液体作为制冷剂的冷却器，并冷却开关元件5～10。第一温度传感器13是测定开关元件5～10的温度的传感器，输出开关元件的第一温度信息Ts。第二温度传感器14是测定冷却器的散热部侧、例如热管的前端部或翅片等的温度的温度传感器，并输出第二温度信息Te。该Ts、Te被输入向控制装置11。

第一传感器13所测定的温度，只要是冷却器的受热部侧的温度，就没必要是开关元件5～10的温度，例如也可以是作为受热部的基材的冷却器的基体的温度。另外，第二温度传感器14也可以出于空调机器管理的目的而由测定外部气温的传感器替换，此时，温度信息Te是外部气体温度。进而，这些传感器可以分别设有多个。

下面，说明实际的动作。

图2是表示本发明的动作的流程的流程图。

首先，控制装置11对第一温度信息Ts和第二温度信息Te进行监视(S1)，当至少一方变成用于冷却机12的制冷剂的融点以下的情况下，例如使用水作为制冷剂时变成0℃以下的情况下(S2中，否的情况)，判断为制冷剂有可能冻结。但是，在判断为制冷剂存在冻结的可能性的时刻电力转换装置1已经正在动作的情况下，(S3中，否的情况)，由于存在因为其发热而使得制冷剂融化的情况，所以首先使其通常动作。

此时，若制冷剂冻结则冷却器的性能下降，因此，第一温度信息Ts上升到比制冷剂融化时高的温度。因此，设置用来判断制冷剂的冻结的判定温度，当第一温度信息Ts在判定温度以下时(S4中，否的情况)，使电力转换装置1继续进行通常动作(S5)。另一方面，当第一温度信息Ts超过预先设定的判定温度时，判断为制冷剂冻结(S4中，是的情况)。该判定温度可以是：在第二温度信息Te为制冷剂的融点以下的状态下，电力转换装置1以最大输出进行动作时第一温度传感器13可显示的最大温度。

若存在制冷剂冻结的可能性，控制装置11对开关元件5～10流通预先设定的电流(S6)，根据开关元件5～10的发热量、第二温度信息Te以及第一温度信息Ts求出冷却器的热阻Rth1(S7)。在此，开关元件5～10的通电电流与发热量的关系，例如可以根据开关元件的规格等预先得到，因此，开关元件的发热量可以根据通电电流而求出。

由于在制冷剂冻结时，热阻Rth1变大，因此，只要热阻Rth1比既定值大，则控制装置11判断为冷却器12的制冷剂冻结(S8中，是的情况)。此时，也可以不计算热阻值Rth1，而是在第二温度信息Te与第一温度信息Ts之差成为一定值以上时判断为冻结。

另外，作为判定冻结的方法，还可以是根据冷却器的制冷剂完全融化时的热阻Rth0、此时的开关元件5～10的通电电流值、以及第二温度信息Te，计算第一温度信息Ts，当计算结果与实测结果之差是一定值以上时，判断为冻结(S8中，是的情况)。此时，在判断为冻结之后，根据开关元件5～10的通电电流值、第二温度信息Te以及第一温度信息Ts求出冷却器的热阻Rth1。

在判断为制冷剂冻结时(S8中，是的情况)，控制装置11根据热阻Rth1决定向开关元件流通的最大电流值Tmax(S9)。

在此，当车辆在车站等停车时或即使是行驶中也是惯性行驶运转时那样，电力转换装置1停止的情况下(S10中，是的情况)，控制装置11输出控制信号Pi以使开关元件通电，利用开关元件的发热实施使冻结的制冷剂融化的暖机运转(S11)。此时，控制装置11进行控制使得开关元件5～10的通电电流为最大电流值Imax以下。

另外，控制装置11控制开关元件5～10的通电电流，使得即使在马达4流通电流，车辆也不加减速。例如，在三相交流电机4是感应电机的情况下，测定马达的旋转速度，控制电流使得马达的打滑为零。在三相交流电机4是同步电机的情况下，测定马达的转子的位置，控制电流使得在马达流通d轴电流。

尤其，当车辆在车站等停车时，在空气制动动作的状态下，还有控制马达4的通电电流使得马达4的转矩比空气制动的转矩小的方法。此时，控制装置11在对开关元件通电前确认车辆的空气制动力。需要说明的是，当从车辆的运转台(图1中未图示)未发出制动指令的情况下，从控制装置11输出制动指令。在确认空气制动的动作时，控制装置11根据空气制动的转矩计算可向马达通电的电流，对该计算结果与最大电流值Imax进行比较，以不超过小的一方的值的方式控制通电电流。

控制装置11在暖机运转中判断为冻结的制冷剂都融化时(S12中，是的情况)，停止开关元件的通电，结束暖机运转(S13)。

另一方面，在铁道车辆的情况下，在刚刚判断为冻结后或者为了使冻结的制冷剂融化而通电时，存在从车辆的运转台将电力转换装置1的动作指令输入控制装置11的场合(S10中，否的情况)。此时，在开关元件通电的情况下，控制装置11停止开关元件的通电。

接着，控制装置11按照动作指令进行控制。在此，若控制装置11判断为开关元件的通电电流超过最大电流值Imax，则进行限制电流指令值的暖机运转，使得开关元件的通电电流成为Imax以下(S14)。对于限制电流指令值的暖机运转，在控制装置11判断为在电力转换装置1的动作中制冷剂冻结的情况下，也可以同样适用。若在暖机运转中控制装置11判断为冷却器12的制冷剂融化(S15中，是的情况)，则解除电流指令值的限制，结束暖机运转(S16)，转向通常运转。

接着，对判断冷却器12的制冷剂是否融化的方法，结合图3进行说明。图3是表示热阻的时问变化的图。Rth0是作为基准的热阻，表示制冷剂完全融化时的热阻。控制装置11进行控制使得在暖机运转中开关元件5～10的通电电流一定，根据通电电流值、第二温度信息Te以及第一温度信息Ts求出冷却器的热阻Rth2。在此，当热阻Rth2变成等于制冷剂完全融化时的热阻Rth0时，判断为制冷剂融化。需要说明的是，由于在温度传感器13、14上存在测定误差，所以即使热阻Rth2与热阻Rth0不一致，在温度传感器13、14的误差的范围内一致时，也可以判断为融化。例如，若温度传感器的误差为10％，则在热阻Rth2成为热阻Rth0±10％时，判断为融化。

另外，图4是表示温度传感器的测定值的时间变化的图，有一种利用该特性而根据热阻值计算冷却器的温度，与实测值相比而判断融化的手法。此时，在暖机运转中，也控制成使开关元件5～10的通电电流一定。接着，控制装置11利用开关元件5～10的发热量及制冷剂冻结的判断时所计算的冷却器12的热阻Rth1，计算相对于第二温度信息Te而言的第一温度信息Ts的计算值即Ts’，并与同时刻下的第一温度信息Ts的实测值进行比较。在此，由于若制冷剂融化，则冷却器12的冷却能力提高，因此，温度上升变缓，第一温度信息Ts的实测值变得比计算值Ts’低。因此，若第一温度信息Ts的计算值与实测值的温度差△T在一定值以上，则判断为制冷剂融化。关于用于该判定的温度差的值，例如若有第二温度传感器的最大误差温度，则只要温度差是温度传感器的最大误差温度以上，则在计算值与实测值之间产生明显的差，就可以判断制冷剂的融化。

或者，在热阻Rth1与制冷剂完全冻结时的热阻Rth0相等的情况下，还有根据制冷剂的融化所需的热量与开关元件5～10的发热量来判断的方法。控制装置11计算用于使制冷剂融化而所需的必要热量。该必要的热量被分成温度上升到融点所需的热量与融化热。温度上升到融点所需的热量可根据第二温度信息Te或第一温度信息Ts与融点以及制冷剂的比热计算，融化热由制冷剂所使用的液体决定。另外，开关元件的发热量可由开关元件5～10的通电电流求出。这样，若求出的开关元件5～10的发热量变得大于用于使制冷剂融化而所需的必要热量，则判断为制冷剂融化。但是，需要考虑从此时的开关元件5～10向冷却器12的传热效率。

需要说明的是，本实施例1的暖机运转是以控制装置11自动起动为前提，但也可以是在乘务员室中显示制冷剂冻结，根据乘务员的判断，按下处于乘务员室内的起动用开关而手动起动。

根据该方法，即使是制冷剂冻结的情况下，通过暖机运转，也可以防止开关元件温度上升，可使制冷剂融化，另外，不需要考虑了制冷剂冻结的情况的冷却器的严格设计。由此，能够在不改变冷却器大小的情况下，就能够提供具有希望的冷却器的面向寒冷地区驱动装置。需要说明的是，本实施例1只要是以液体为制冷剂的冷却器，不管是热管式还是水冷式，都可以适用。

【实施例2】

图5表示本发明的驱动装置的第二实施方式(实施例2)。与实施例1的不同点在于，从架线供给的电力是交流电。需要说明的是，对于与图1共通的机器，标注同一编号而省略说明。

从交流架线16经变压器17向电力转换装置15供给单相交流电，电力转换装置15将单相交流电转换为直流电并向电力转换装置1供给。另外，电力转换装置15由开关元件18～21构成，各开关元件在从控制装置11输出的信号Pc的作用下，各自独立地进行接通／断开控制。

控制装置11对电力转换装置1以及电力转换装置15这两方进行控制，但如果可以实现基于通信的信息的交换，则也可以分成控制电力转换装置1的控制装置和控制电力转换装置15的控制装置。

冷却器22是使用液体作为制冷剂的冷却器，并冷却开关元件18～21。电容器24设置在电力转换装置15与电力转换装置1的中间部，用于吸收从电力转换装置15输出的电流中所含的交流成分。另外，在中间部，除了电容器24，也可以设置由扼流圈与电容器构成的滤波电路。

第三温度传感器23是测定开关元件18～21的温度的传感器，并输出开关元件的第三温度信息Ts2。第四温度传感器24是测定冷却器的散热部，例如热管的前端部或翅片等的温度的温度传感器，并输出第四温度信息Te2。另外，第三温度信息Ts2以及第四温度信息Te2被输入给控制装置11。第三温度传感器23所测定的温度只要是冷却器的受热部侧的温度，就没必要是开关元件18～21的温度，例如可以是冷却器的基体的温度。另外，与电力转换装置1同样，第四温度传感器24可以出于空调机器管理的目的而由测定外部气温的传感器替代，此时，温度传感器14和温度传感器24可以共通化。

在此，在冷却器12与冷却器22的受热部共通的情况下，温度传感器13与温度传感器23可以共通化，在冷却器12与冷却器22的散热部共通的情况下，温度传感器14与温度传感器24可以共通化。

下面对实际的动作的流程进行说明。对于基本的动作的流程，与实施例1的情况(图2)同样。

控制装置11监视受热部侧的温度信息Ts、Ts2与散热部侧的温度信息Te、Te2，当至少一方在用于冷却机12的制冷剂的融点以下时，判断为存在制冷剂冻结的可能性。但是，在判断为存在制冷剂冻结的可能性的时刻，在电力转换装置1以及电力转换装置15之中的至少一方已经动作的情况下，由于由通过其发热而使制冷剂融化的可能性，所以首先使其进行通常动作。

此时，若制冷剂冻结则冷却器的性能下降，因此，温度信息Te以及Te2上升到比制冷剂融化时高的温度。因此，为了判断制冷剂的冻结，设置相对于第一温度信息Ts的第一判定温度以及相对于第三温度信息Ts2的第二判定温度，当温度信息Ts以及Ts2都在各判定温度以下时，电力转换装置1以及电力转换装置15继续通常动作。

另一方面，在温度信息Ts以及Ts2之中的至少一方超过相对于各温度信息的判定温度时，判断为制冷剂冻结。该第一判定温度可以是：在制冷剂的融点以下的状态下，当电力转换装置1以最大输出动作时，第一温度传感器13可取得的最大值。另外，第二判定温度可以是：在第四温度信息T e2为制冷剂的融点以下的状态下，电力转换装置15以最大输出动作时，第三温度传感器23可取得的最大值。

控制装置11在存在制冷剂冻结的可能性时，对开关元件5～10、18～21通电。此时，控制装置11根据开关元件5～10的通电电流值、第二温度信息T e以及第一温度信息Ts求出冷却器12的热阻Rth1。另外，根据开关元件18～21的通电电流值、第四温度信息Te2以及第三温度信息T s2求出冷却器22的热阻Rth4。

另外，控制装置11若热阻Rth1大于既定值则判断为冷却器12的制冷剂冻结，若热阻Rth4大于既定值则判断为冷却器22的制冷剂冻结。此时，也可以不计算热阻值Rth1、Rth4，而是在第二温度信息Te与第一温度信息Ts之差为一定值以上时判断为冷却器12的制冷剂冻结，在第四温度信息Te2与第三温度信息Ts2之差为一定值以上时判断为冷却器22的制冷剂冻结。

而且另外，与实施例1同样，也可以根据冷却器的制冷剂完全融化时的各冷却器的热阻与此时开关元件5～10以及18～21的各通电电流值、以及温度信息Te以及Te2，计算温度信息Ts以及Ts2，在温度Ts的计算结果与实测结果之差为一定值以上时判断为冷却器12的制冷剂冻结，在温度Ts2的计算结果与实测结果之差为一定值以上时判断为冷却器22的制冷剂冻结。此时，在判断为冻结后，根据通过具有冻结的制冷剂的冷却器冷却的开关元件的通电电流值、冷却器的散热部侧的温度以及冷却器的受热部侧的温度，求出各冷却器的热阻。

在判断为制冷剂冻结时，控制装置11分别根据热阻Rth1决定流向开关元件5～10的最大电流值Imax，根据热阻Rth4决定流向开关元件18～21的最大电流值Imax2。

在此，若电力转换装置1以及电力转换装置15停止，则控制装置11进行暖机运转，但根据制冷剂冻结的冷却器的不同，分成以下三种动作模式。

(模式1)

在只是冷却器12的制冷剂冻结的情况下，控制装置11与实施例1同样，将控制信号Pi对电力转换装置1输出，使得开关元件5～10的通电电流在最大电流值Imax以下。此时，对于通电的方法，与实施例1同样。另外，对电力转换装置15输出控制信号Pc，使得中间部的电压一定。

(模式2)

在只是冷却器22的制冷剂冻结的情况下，控制装置11对电力转换装置1输出控制信号Pi，使得电力转换装置15的开关元件18～21的通电电流在Imax2以下。对于通电的方法，与实施例1同样。对于电力转换装置15，与上述同样，即使电力转换装置1动作，也输出控制信号Pc，使得中间部的电压一定。另外，作为只是冷却器22的制冷剂冻结的情况下的其他对策，也可以仅使电力转换装置15动作。此时，由于电力转换装置15的负载消失，所以为了在开关元件18～21流通电流，控制装置11改变电力转换装置15的电压指令值，基于此输出控制信号Pc而使之通电。

(模式3)

在冷却器12以及冷却器22的制冷剂冻结的情况下，控制装置11在进行控制使得开关元件18～21的通电电流成为Imax2的情况下，计算开关元件5～10的通电电流，并与Imax进行比较。若计算的结果小于Imax，则输出与只是冷却器22的制冷剂冻结的情况同样的控制信号Pi，若计算的结果大于Imax，则输出与只是冷却器12的制冷剂冻结的情况同样的控制信号Pi。对电力转换装置15输出控制信号Pc，使得中间部的电压一定。

在上述那样的通电状态下，控制装置11若通过实施例1所示的方法判断为制冷剂已融化，则停止通电，结束暖机运转。

另一方面，在刚刚判断为冻结后或者为了使冻结的制冷剂融化而通电时，存在相对于控制装置11，电力转换装置1以及电力转换装置15的动作指令被输入给控制装置11的情况。此时，在开关元件通电的情况下，控制装置11停止开关元件5～10、18～21的通电的通电。

接着，控制装置11在控制成开关元件18～21的通电电流为Imax2的情况下，计算开关元件5～10的通电电流I0，并与Imax进行比较。若I0小于Imax，则限制电力转换装置1的控制时所使用的电流指令值，使得开关元件5～10的通电电流在I0以下。若I0大于Imax，则限制电力转换装置1的控制时所使用的电流指令值，使得开关元件5～10的通电电流在Imax以下。对于电力转换装置15，和I0与Imax的大小关系无关地进行控制，使得中间部的电压一定。

控制装置11在通过实施例1所示的方法判断为制冷剂已融化时，结束限制电流指令值的暖机运转，转入通常运转。

需要说明的是，本实施例2中的暖机运转，是以控制装置11自动起动为前提，但也可以是在乘务员室中显示制冷剂冻结，根据乘务员的判断，按下处于乘务员室内的起动用开关而手动起动。

根据该方法，即使是制冷剂冻结的情况下，通过暖机运转，也可以防止开关元件温度上升，可使制冷剂融化，另外，不需要考虑了制冷剂冻结的情况的冷却器的严格设计。由此，能够在不改变冷却器大小的情况下，就能够提供具有希望的冷却器的面向寒冷地区驱动装置。需要说明的是，本实施例2只要是以液体为制冷剂的冷却器，不管是热管式还是水冷式，都可以适用。

【实施例3】

图6表示本发明的驱动装置的第三实施方式(实施例3)。与实施例1的不同点在于，搭载有向冷却器的散热部送风的风扇。需要说明的是，对于与图1共通的机器，标注相同符号并省略说明。在本实施例3中，从直流架线2经滤波器将直流电供给向电力转换装置1，但也可以如实施例2那样，从交流架线经变压器与电力转换装置向电力转换装置1供给。

风扇26起到向冷却器12的散热部送风的作用，在控制装置11的作用下，进行接通／断开的控制。如实施例2那样，在具有将交流电转换为直流电的电力转换装置及其冷却器的情况下，可以对每个冷却器设置风扇，也可以用一个风扇向两冷却器的散热部供给风。另外，风扇26的作用由于是向冷却器12的散热部供给风，所以也可以取代风扇而使用鼓风机。

控制装置11在通过实施例1或实施例2所示的手法判断为冷却器12的制冷剂冻结时，停止风扇26。在具有多个冷却器的情况下，通过实施例1或实施例2所示的手法，判断为至少一个冷却器的制冷剂冻结时，停止所以的风扇。这是因为，若在暖机运转中通过风扇而冷却器12的性能提高，则暖机运转的效果变小。在冷却器12的制冷剂融化而暖机运转结束时，再次进行风扇的驱动。

需要说明的是，在电力转换装置停止的情况下，在控制装置11判断为存在制冷剂冻结的可能性的时刻，可以暂时停止风扇。此时，可以在通过热阻的测定而判断为制冷剂冻结时，就那么继续停止风扇，若判断为制冷剂融化，则再驱动风扇。

根据该方法，在具备强制风冷式的冷却器中，在制冷剂冻结时可以进行暖机运转，因此，不需要考虑了制冷剂冻结的情况的冷却器的严格设计。由此，能够在不改变冷却器大小的情况下，就能够提供具有希望的冷却器的面向寒冷地区驱动装置。需要说明的是，本实施例3只要是以液体为制冷剂的冷却器，不管是热管式还是水冷式，都可以适用。

【实施例4】

图7表示本发明的驱动装置的第四实施方式(实施例4)。通常行驶时，在车辆行驶时从取入口取入行驶风27，向冷却器的散热部28供给行驶风。散热部28可以是1台冷却器，也可以是多台的冷却器。

车辆的控制装置(图7中未记载)在确认车辆行驶时冷却器12的制冷剂冻结而判断为需要暖机运转时，使通风阀29动作，堵塞通风管道，不向散热部28供给行驶风。在判断为制冷剂融化而回到通常运转时，打开通风阀29。

需要说明的是，在本实施例4中，虽然仅使行驶风进入的取入口附近的通风阀动作，但若考虑车辆还向反方向行进，还必须在相反侧的取入口附近也设置通风阀。因此，在制冷剂冻结时，可以使两方的通风阀动作。

根据该方法，在具备使用管道的行驶风冷式的冷却器中，在行驶中实施暖机运转的情况下，能够防止因行驶风的影响而导致制冷剂再冻结。需要说明的是，本实施例4只要是以液体为制冷剂的冷却器，不管是热管式还是水冷式，都可以适用。

符号说明

1、15···电力转换装置

2···直流架线

3···滤波电路

4···三相交流电机

5～10、18～21···开关元件

11···控制装置

12、22···冷却器

13、23···第一温度传感器

14、24···第二温度传感器

16···交流架线

17···变压器

25···DC链路电容器

26···风扇

27···行驶风

28···冷却器的散热部

29···通风阀

Ts、Ts2···冷却器的受热部侧的温度

Te、Te2···冷却器的散热部侧的温度

Rth1～Rth4···冷却器的热阻

Claims (15)

1.一种铁道车辆用的驱动装置，其特征在于，具备：

第一电力转换装置，其由开关元件构成，用于将直流电转换为交流电并向负载供给；

控制装置，其控制所述第一电力转换装置；

第一冷却器，其使用液体作为用于冷却所述第一电力转换装置的制冷剂，

所述第一冷却器具有：

与所述开关元件接触并吸收其热量的受热部；

测定所述受热部的温度的受热部温度传感器；

将从所述开关元件吸收的热量散热的散热部；及

测定所述散热部的温度的散热部温度传感器，

所述控制装置具有运算部，当所述受热部温度传感器以及所述散热部温度传感器的各测定值的至少一方在所述制冷剂的融点以下时，所述运算部基于通过对所述开关元件流通规定的电流而检测到的所述受热部温度传感器以及所述散热部温度传感器的各测定值，用来判断所述制冷剂是否冻结。

2.如权利要求1所述的铁道车辆用的驱动装置，其特征在于，

所述受热部的温度是所述开关元件的温度或作为所述受热部的基材的所述第一冷却器的基体的温度，

所述散热部的温度是所述第一冷却器的翅片的温度或用于所述第一冷却器的热管的前端部的温度、或者外部气体温度中的任一个。

3.如权利要求1所述的铁道车辆用的驱动装置，其特征在于，

所述运算部根据如下参数的大小来判断所述制冷剂是否冻结，即：检测到的所述受热部温度传感器以及所述散热部温度传感器的各测定值；和所述开关元件的发热量或使用基于所述开关元件的发热量的通电电流值而算出的所述第一冷却器的热阻值。

4.如权利要求3所述的铁道车辆用的驱动装置，其特征在于，

所述运算部在判断为所述制冷剂冻结时，根据所述热阻值计算可向所述开关元件通电的电流的最大值。

5.如权利要求4所述的铁道车辆用的驱动装置，其特征在于，

当所述运算部判断所述制冷剂冻结时所述第一电力转换装置停止的情况下，

所述控制装置实施暖机运转，在该暖机运转中，通过控制所述开关元件的通电电流而使其不超过所述最大值，由此使所述开关元件发热，从而融化冻结的所述制冷剂。

6.如权利要求4所述的铁道车辆用的驱动装置，其特征在于，

当所述运算部判断所述制冷剂冻结时所述第一电力转换装置未停止的情况下，

所述控制装置实施暖机运转，在该暖机运转中，将所述开关元件的通电电流限制在所述最大值以下。

7.如权利要求6所述的铁道车辆用的驱动装置，其特征在于，

在所述负载是交流电机的情况下，

所述控制装置以所述交流电机的产生转矩不使车辆加减速的方式，控制所述开关元件的通电电流。

8.如权利要求6所述的铁道车辆用的驱动装置，其特征在于，

在所述负载是交流电机且车辆的空气制动进行动作的情况下，

所述控制装置以使所述交流电机的产生转矩小于所述空气制动的转矩的方式，控制所述开关元件的通电电流。

9.如权利要求5或6所述的铁道车辆用的驱动装置，其特征在于，

所述运算部计算所述暖机运转中的所述冷却器的热阻值，当该计算的热阻值与所述制冷剂的完全融化时的热阻值之差是既定值以下时，判断为所述制冷剂融化，从而结束所述暖机运转。

10.如权利要求5或6所述的铁道车辆用的驱动装置，其特征在于，

所述运算部根据所述暖机运转中的所述开关元件的发热量、判断为所述制冷剂冻结时的所述第一冷却器的热阻值以及所述散热部温度传感器的测定值，计算所述暖机运转中的所述受热部的温度，当该计算的所述受热部的温度与所述受热部温度传感器的测定值之差是既定值以上时，判断为所述制冷剂融化，从而结束所述暖机运转。

11.如权利要求5或6所述的铁道车辆用的驱动装置，其特征在于，

所述运算部计算用于使所述制冷剂融化而所需的必要热量以及根据所述暖机运转中所述开关元件的通电电流计算所述开关元件的发热量，当所述开关元件的发热量超过用于使所述制冷剂融化而所需的必要热量时，判断为所述制冷剂融化，从而结束所述暖机运转。

12.如权利要求1所述的铁道车辆用的驱动装置，其特征在于，

所述铁道车辆用的驱动装置还具备：

第二电力转换装置，其由开关元件构成，并将从交流架线供给的交流电转换为直流电并向所述第一电力转换装置供给直流电；

第二冷却器，其使用液体作为用于冷却所述第二电力转换装置的制冷剂，

所述第二冷却器具有：

与构成所述第二电力转换装置的所述开关元件接触并吸收其热量的受热部；

测定所述第二冷却器的所述受热部的温度的受热部温度传感器；

将从构成所述第二电力转换装置的所述开关元件吸收的热量散热的散热部；及

测定所述第二冷却器的所述散热部的温度的散热部温度传感器，

所述控制装置控制所述第一电力转换装置以及所述第二电力转换装置，并具有运算部，

当成为如下两种状态：即其一是所述第一冷却器的受热部温度传感器以及散热部温度传感器的各测定值的至少一方是所述制冷剂的融点以下的状态；以及其二是所述第二冷却器的受热部温度传感器以及散热部温度传感器的各测定值的至少一方是所述制冷剂的融点以下的状态、的至少一方的状态时，

所述运算部根据通过对所述第一电力转换装置以及第二电力转换装置的各开关元件流通规定的电流而检测到的、所述第一冷却器的受热部温度传感器以及散热部温度传感器的各测定值，判断所述第一冷却器的制冷剂是否冻结，以及根据所述第二冷却器的受热部温度传感器以及散热部温度传感器的各测定值，判断所述第二冷却器的制冷剂是否冻结。

13.如权利要求12所述的铁道车辆用的驱动装置，其特征在于，

所述运算部在下述两者的至少一方做出判断，

其一是根据所述第一冷却器的受热部温度传感器以及散热部温度传感器的各测定值；和所述第一电力转换装置的开关元件的发热量或使用基于所述第一电力转换装置的开关元件的发热量的通电电流值而算出的所述第一冷却器的热阻的大小，判断所述第一冷却器的制冷剂是否冻结，

其二是根据所述第二冷却器的受热部温度传感器以及散热部温度传感器的各测定值；和所述第二电力转换装置的开关元件的发热量或使用基于所述第二电力转换装置的开关元件的发热量的通电电流值而算出的所述第二冷却器的热阻的大小，判断所述第二冷却器的制冷剂是否冻结。

14.如权利要求1或12所述的铁道车辆用的驱动装置，其特征在于，

设有向所述第一冷却器以及第二冷却器的各散热部的至少一方供给风的风扇或鼓风机，

所述控制装置在判断为所述第一冷却器以及第二冷却器的各制冷剂的至少一方冻结而实施暖机运转时，将所述风扇或鼓风机全都停止。

15.如权利要求1或12所述的铁道车辆用的驱动装置，其特征在于，

所述控制装置配备在设有向所述第一冷却器以及第二冷却器的各散热部的至少一方供给行驶风的通风管道的车辆上，在判断为所述第一冷却器以及第二冷却器的各制冷剂的至少一方冻结而实施暖机运转时，堵塞所述通风管道。