CN112448584A - 电动车辆用电源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动车辆用电源装置，能够通过简单的构成来推断高频绝缘电路的每个构成的损失。实施方式的电动车辆用电源装置具备高频变压器、整流器、升压斩波器、逆变器以及控制电路。整流器将从高频变压器供给的交流电流转换成直流电流。升压斩波器将从直流电源供给的直流电压进行升压。逆变器具有谐振电容器，使用从升压斩波器供给的直流电压，向高频变压器供给交流电流。控制电路基于向逆变器的输入电压以及整流器的输出电压和输出电流，计算合计损失，基于合计损失，计算从逆变器输出的交流电流有效值、以及逆变器、高频变压器和整流器各自的损失，基于交流电流有效值，计算谐振电容器的容量和逆变器的谐振频率中的至少一方。

Description

电动车辆用电源装置
技术领域
本发明的实施方式涉及一种电动车辆用电源装置。
背景技术
电动车辆(electric vehicle)(移动体)具备电源装置，该电源装置将从高压的电车线(例如架空电车线或第3轨道等)供给的直流电压转换成与负载相应的电压，并将直流电压输出到负载。例如，电动车辆作为电动车辆用电源装置而具备行驶用电动机驱动用的电源装置以及向照明和空调等其他设备供给电力的辅助电源装置。
辅助电源装置一般构成为，由逆变器(inverter)和商用频率变压器(绝缘变压器)组合而成。为了使这种辅助电源装置小型化，正在推进高频变压器(绝缘变压器)的应用。作为这种辅助电源装置，作为一例而存在如下构成：具备通过高频的交流电流来励磁的高频变压器(绝缘变压器)、对来自电车线的直流电压进行调整的升压斩波器(chopper)、将升压斩波器的输出转换成高频的交流并向高频变压器供给的逆变器、以及将高频的交流转换成直流的整流器。另外，将逆变器、高频变压器以及整流器组合而成的构成称作高频绝缘电路。此外，通过在上述高频绝缘电路的逆变器中应用谐振电路(使用谐振逆变器)，由此能够大幅度降低开关(switching)时的损失，并且能够对逆变器进行高频开关。
但是，在构成谐振电路的谐振电容器(capacitor or condenser)的容量因老化而降低了的情况下，谐振电路的谐振频率上升。因此，逆变器输出的交流电流的峰值以及有效值等增加。其结果，引起逆变器、高频变压器以及整流器中的损失增加，温度上升有可能超过允许值。通过监视从逆变器(谐振逆变器)输出的交流电流，能够检测到电流的变化。但是，需要新设置电流传感器(sensor)。此外，通过计算由现有的传感器检测出的高频绝缘电路的输入电力与输出电力的差分，由此能够检测出高频绝缘电路整体的损失的变化。但是，存在无法检测出损失的变化是由于高频绝缘电路的哪个构成而产生的这样的课题。
专利文献1：日本特开2015-199145号公报
专利文献2：日本特开2015-550254号公报
发明内容
本发明要解决的课题在于，提供一种电动车辆用电源装置，能够通过简单的构成来推断高频绝缘电路的每个构成的损失。
实施方式的电动车辆用电源装置具备高频变压器、整流器、升压斩波器、逆变器以及控制电路。整流器将从上述高频变压器供给的交流电流转换成直流电流。升压斩波器对从直流电源供给的直流电压进行升压。逆变器具有谐振电容器，使用从上述升压斩波器供给的直流电压，向上述高频变压器供给交流电流。控制电路基于向上述逆变器的输入电压以及上述整流器的输出电压和输出电流，计算合计损失，基于上述合计损失，计算从上述逆变器输出的交流电流有效值、以及上述逆变器、上述高频变压器和上述整流器各自的损失，基于上述交流电流有效值，计算上述谐振电容器的容量和上述逆变器的谐振频率中的至少一方。
附图说明
图1是用于说明一个实施方式的电动车辆用电源装置的构成例的图。
图2是用于说明一个实施方式的电动车辆用电源装置的控制电路的构成例的图。
符号的说明
1：电动车辆用电源装置；2：电车线；3：集电器；4：负载；5：线路；11：升压电路；12：电力转换电路；13：输出电流检测器；14：输出电压检测器；15：控制电路；21：第1升压斩波器；22：第2升压斩波器；31：第1谐振逆变器；32：第1高频变压器；33：第1整流器；34：第2谐振逆变器；35：第2高频变压器；36：第2整流器；37：第1输入电压检测器；38：第2输入电压检测器；41：高频绝缘电路损失运算部；42：个别损失推断部；43：谐振电容器容量推断部；44：可否持续运转判定部；C1：第1电容器；C2：第2电容器；C3：第3电容器；C4：第4电容器；C5：第5电容器；C6：第6电容器；C7：滤波电容器；C8：滤波电容器；D1：第1二极管；D2：第2二极管；S1：第1开关；S2：第2开关；S3：第3开关；S4：第4开关；S5：第5开关；S6：第6开关。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行说明。
图1是表示一个实施方式的电动车辆用电源装置1的构成例的说明图。电动车辆用电源装置1是搭载于电动车辆等移动体的电动车辆用的电力转换装置。电动车辆用电源装置1从架空电车线或第3轨道等电车线2经由集电器3而接收直流电力，并从输出端子4输出所接收到的直流电力。在本实施方式中，对电动车辆用电源装置1是对电动车辆的照明以及空调等负载供给电力的辅助电源装置的情况进行说明。另外，电动车辆具备用于驱动行驶用电动机的未图示的主电源装置。主电源装置利用从电车线2经由集电器3而接收到的直流电力来驱动行驶用电动机，由此使电动车辆在线路5上行驶。
在作为辅助电源装置的电动车辆用电源装置1上，连接有以比行驶用电动机低的电压进行动作的设备。因此，电动车辆用电源装置1需要将被输入电力的一次侧与输出电力的二次侧进行绝缘(insulation)。
为了确保一次侧与二次侧的绝缘，存在使用具备电磁耦合的一对绕组(线圈(coil))的变压器对一次侧与二次侧进行绝缘的变压器。励磁频率越低则变压器越大型化。例如，在被设定为与商用电源的频率对应的励磁频率的变压器中，成为大型。因此，本实施方式的电动车辆用电源装置1为，通过使用高频变压器，由此对一次侧与二次侧进行绝缘，且实现小型化。
首先，对电动车辆用电源装置1的构成进行说明。
电动车辆电源装置1具备升压电路11以及电力转换电路12。此外，电动车辆用电源装置1具备：对在输出端子中流动的电流进行检测的输出电流检测器13；对输出端子的电压进行检测的输出电压检测器14；以及对升压电路11和电力转换电路12进行控制的控制电路15。
升压电路11使从电车线2经由集电器3而输入的直流电力升压。升压电路11具备升压电抗器(reactor)L、第1升压斩波器21以及第2升压斩波器22。此外，升压电路11也可以进一步具备与升压电抗器L一起构成LCL滤波器(filter)的滤波电容器以及电抗器。
第1升压斩波器21具备第1开关(switch)S1以及第1二极管D1。第1升压斩波器21基于控制电路15的控制，对第1开关S1进行接通断开(ON/OFF)控制，由此对在升压电抗器L中流动的电流进行控制。由此，第1升压斩波器21输出通过蓄积在升压电抗器L中的电磁能(energy)升压后的直流电压。此外，第1升压斩波器21也可以具备使所输出的直流电压稳定的滤波电容器。
第2升压斩波器22具备第2开关S2以及第2二极管D2。第2升压斩波器22基于控制电路15的控制，对第2开关S2进行接通断开控制，由此对在升压电抗器L中流动的电流进行控制。由此，第2升压斩波器22输出通过蓄积在升压电抗器L中的电磁能升压后的直流电压。此外，第2升压斩波器22也可以具备使所输出的直流电压稳定的滤波电容器。
电力转换电路12是将从升压电路11输出的直流电力转换成直流负载用的电力的高频绝缘电路。电力转换电路12例如具有第1谐振逆变器31、第1高频变压器32、第1整流器33、第1电容器C1、第2谐振逆变器34、第2高频变压器35、第2整流器36以及第2电容器C2。
第1谐振逆变器31是使用从第1升压斩波器21供给的直流电压而向第1高频变压器32流动交流电流(逆变电流或者单相交流电流等)的逆变电路。第1谐振逆变器31例如构成为谐振式单相半桥逆变器(half bridge inverter)。第1谐振逆变器31具备第3开关S3、第4开关S4、第3电容器C3、第4电容器C4、滤波电容器C7以及第1输入电压检测器37。在第3开关S3与第4开关S4的连接点、以及第3电容器C3与第4电容器C4的连接点，连接有第1高频变压器32。第1谐振逆变器31基于控制电路15的控制，对第3开关S3以及第4开关S4进行接通断开(ON/OFF)控制，由此向第1高频变压器32供给交流电流。另外，将第1谐振逆变器31的第3开关S3侧称作第1谐振逆变器31的上臂(arm)，将第1谐振逆变器31的第4开关S4侧称作第1谐振逆变器31的下臂。
滤波电容器C7对从第1升压斩波器21供给的直流电力进行平滑化，并向第3电容器C3以及第4电容器C4供给。
第1输入电压检测器37检测向第1谐振逆变器31输入的直流电压的值(第1输入电压)，并将检测结果向控制电路15供给。即，第1输入电压检测器37对滤波电容器C7的两个端子之间的电压进行检测而作为第1输入电压，并将检测结果向控制电路15供给。
第1高频变压器32为绝缘变压器，其具有产生磁通的一次侧的绕组(一次绕组)、以及与一次绕组绝缘且由一次绕组产生的磁通励磁的二次侧的绕组(二次绕组)。在从第1谐振逆变器31向第1高频变压器32的一次绕组供给了交流电流的情况下，一次绕组产生磁通。一次绕组所产生的磁通使二次绕组产生感应电流。由此，第1高频变压器32根据从一次侧输入的交流电流而向二次侧供给电力。
第1整流器33是对第1高频变压器32的二次绕组产生的电力进行整流的电路。第1整流器33例如构成为由多个二极管(diode)组合而成的整流桥。
第1电容器C1对从第1整流器33供给的正电压进行平滑化。第1电容器C1从并联连接的输出端子4输出直流电压。
第2谐振逆变器34是使用从第2升压斩波器22供给的直流电压而向第2高频变压器35流动交流电流(逆变电流或者单相交流电流等)的逆变电路。第2谐振逆变器34例如构成为谐振式单相半桥逆变器。第2谐振逆变器34具备第5开关S5、第6开关S6、第5电容器C5、第6电容器C6、滤波电容器C8以及第2输入电压检测器38。在第5开关S5与第6开关S6的连接点、以及第5电容器C5与第6电容器C6的连接点，连接有第2高频变压器35。第2谐振逆变器34基于控制电路15的控制，对第5开关S5以及第6开关S6进行接通断开控制，由此向第2高频变压器35供给交流电流。另外，将第2谐振逆变器34的第5开关S5侧称作第2谐振逆变器34的上臂，将第2谐振逆变器34的第6开关S6侧称作第2谐振逆变器34的下臂。
滤波电容器C8对从第2升压斩波器22供给的直流电力进行平滑化，并向第5电容器C5以及第6电容器C6供给。
第2输入电压检测器38检测向第2谐振逆变器34输入的直流电压的值(第2输入电压)，并将检测结果向控制电路15供给。即，第2输入电压检测器38对滤波电容器C8的两个端子之间的电压进行检测而作为第2输入电压，并将检测结果向控制电路15供给。
第2高频变压器35是绝缘变压器，其具有产生磁通的一次侧的绕组(一次绕组)、以及与一次绕组绝缘且由一次绕组产生的磁通励磁的二次侧的绕组(二次绕组)。在从第2谐振逆变器34向第2高频变压器35的一次绕组供给了交流电流的情况下，一次绕组产生磁通。一次绕组所产生的磁通使二次绕组产生感应电流。由此，第2高频变压器35根据从一次侧输入的交流电流而向二次侧供给电力。
第2整流器36是对在第2高频变压器35的二次绕组产生的电力进行整流的电路。第2整流器36例如构成为由多个二极管组合而成的整流桥。
第2电容器C2对从第2整流器36供给的正电压进行平滑化。第2电容器C2从并联连接的输出端子4输出直流电压。根据该构成，从输出端子4输出来自第1电容器C1以及第2电容器C2的直流电压之和。从输出端子4输出的直流电力，通过未图示的逆变器等电路转换成50Hz或60Hz的交流。
输出电流检测器13检测从输出端子4输出的直流电流的值(输出电流)，并将检测结果向控制电路15供给。另外，输出电流检测器13为，只要是比第1电容器C1与第2电容器C2的连接点靠输出端子4侧，则可以在任意位置处检测电流值。
输出电压检测器14检测一对输出端子4的直流电压的值(输出电压)，并将检测结果向控制电路15供给。
控制电路15对升压电路11以及电力转换电路12进行控制。控制电路15例如构成为生成脉冲(pulse)信号的逻辑电路。此外，控制电路15也可以构成为，具备：处理器(processor)，作为执行运算处理的运算元件；以及存储器(memory)，存储程序(program)以及由程序使用的数据(data)等，通过处理器执行程序来生成脉冲信号。
控制电路15通过将脉冲信号分别输入到升压电路11以及电力转换电路12，由此对升压电路11以及电力转换电路12的动作进行控制。例如，控制电路15进行调整脉冲信号的导通断开占空比(ON OFF duty ratio)的PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)控制。由此，控制电路15分别调整升压电路11的输出以及电力转换电路12的输出。
具体而言，控制电路15基于电压指令以及三角波，生成第1升压斩波器21的接通断开指令、第2升压斩波器22的接通断开指令、第1谐振逆变器31的上臂的接通断开指令、第1谐振逆变器31的下臂的接通断开指令、第2谐振逆变器32的上臂的接通断开指令以及第2谐振逆变器32的下臂的接通断开指令。
电压指令是从电动车辆的驾驶室或者对电动车辆的行驶进行控制的控制装置供给的控制信号(电压值)。三角波是从电动车辆的驾驶室、对电动车辆的行驶进行控制的控制装置、或者输出载波的其他电路供给的三角波。另外，控制电路15也可以构成为自身生成三角波。
控制电路15将第1升压斩波器21的接通断开指令、第2升压斩波器22的接通断开指令供给至升压电路11。此外，控制电路15将第1谐振逆变器31的上臂的接通断开指令、第1谐振逆变器31的下臂的接通断开指令、第2谐振逆变器32的上臂的接通断开指令以及第2谐振逆变器32的下臂的接通断开指令供给至电力转换电路12。由此，在从电车线2供给的直流电压不稳定的情况下，控制电路15对升压电路11进行控制，以便向电力转换电路12供给稳定的直流电压。此外，控制电路15d对电力转换电路12进行控制，以使从升压电路11供给的直流电力转换成交流电力，并从第1谐振逆变器31以及第2谐振逆变器34分别输出逆变电流。
此外，控制电路15对可否持续运转进行判定。例如，控制电路15通过对电力转换电路12的性能变化的程度进行推断，由此判断是否能够使电动车辆用电源装置1继续运行。具体而言，控制电路15基于从第1输入电压检测器37供给的第1输入电压、从第2输入电压检测器38供给的第2输入电压、从输出电流检测器13供给的输出电流以及从输出电压检测器14供给的输出电压，对电力转换电路12的各部分的损失变化的程度进行推断，并判断可否持续运转。
图2是将控制电路15所具备的一部分功能表示为模块(block)的框图。控制电路15具备高频绝缘电路损失运算部41、个别损失推断部42、谐振电容器容量推断部43以及可否持续运转判定部44。高频绝缘电路损失运算部41、个别损失推断部42、谐振电容器容量推断部43以及可否持续运转判定部44可以分别由硬件(hardware)构成，也可以构成为由控制电路15的处理器执行的程序。
高频绝缘电路损失运算部41对电力转换电路12的损失(合计损失)进行运算。高频绝缘电路损失运算部41将计算出的合计损失供给至个别损失推断部42。
个别损失推断部42推断谐振逆变器的交流电流有效值和电力转换电路12的各部分的损失。个别损失推断部42将交流电流有效值供给至谐振电容器容量推断部43。另外，个别损失推断部42将电力转换电路12的各部分的损失的推断结果供给至可否持续运转判定部44。
谐振电容器容量推断部43对电力转换电路12内的谐振电容器的容量进行推断。谐振电容器容量推断部43将电力转换电路12内的谐振电容器的容量的推断结果供给至可否持续运转判定部44。
可否持续运转判定部44基于电力转换电路12内的谐振电容器的容量的推断结果以及从个别损失推断部42供给的电力转换电路12的各部分的损失的推断结果，对电力转换电路12的各部分的损失变化的程度进行判断，并判断可否持续运转。
以下，对高频绝缘电路损失运算部41、个别损失推断部42、谐振电容器容量推断部43以及可否持续运转判定部44的动作进行详细说明。另外，将从第1输入电压检测器37供给的第1输入电压称作Vin1，将从第2输入电压检测器38供给的第2输入电压称作Vin2，将从输出电流检测器13供给的输出电流称作Iout，将从输出电压检测器14供给的输出电压称作Vout。此外，将第1高频变压器32与第2高频变压器35的变压比(一次电压/二次电压)称作A。此外，将向第1谐振逆变器31的输入电力称作Pin1，将向第2谐振逆变器34的输入电力称作Pin2。
首先，对高频绝缘电路损失运算部41的处理进行说明。
在假定为输入电力Pin1与输入电力Pin2平衡的情况下，以下的数式(1)以及数式(2)成立。
[数式1]
Figure BDA0002457514720000091
[数式2]
Figure BDA0002457514720000092
在该情况下，通过输入输出的电压差与输出电流之积，来求出在第1谐振逆变器31、第1高频变压器32以及第1整流器33中产生的合计损失Ploss1_total。因此，合计损失Ploss1_total通过以下的数式(3)计算出。
[数式3]
Figure BDA0002457514720000093
此外，在第2谐振逆变器34、第2高频变压器35以及第1整流器36中产生的合计损失Ploss2_total，与合计损失Ploss1_total同样地通过以下的数式(4)计算出。
[数式4]
Figure BDA0002457514720000094
高频绝缘电路损失运算部41基于第1输入电压Vin1、输出电流Iout以及输出电压Vout，对上述数式(3)进行计算。由此，高频绝缘电路损失运算部41计算出在第1谐振逆变器31、第1高频变压器32以及第1整流器33中产生的合计损失Ploss1_total。
此外，高频绝缘电路损失运算部41基于第2输入电压Vin2、输出电流Iout以及输出电压Vout，对上述数式(4)进行计算。由此，高频绝缘电路损失运算部41计算出在第2谐振逆变器34、第2高频变压器35以及第1整流器36中产生的合计损失Ploss2_total。
接着，对个别损失推断部42的处理进行说明。
个别损失推断部42对谐振逆变器输出的交流电流有效值进行推断。并且，个别损失推断部42对谐振逆变器、高频变压器以及整流器的各部分的损失进行推断。个别损失推断部42将交流电流有效值供给至谐振电容器容量推断部43。此外，个别损失推断部42将谐振逆变器、高频变压器以及整流器中的损失的推断结果供给至可否持续运转判定部44。
上述的合计损失Ploss1_total以及合计损失Ploss2_total分别是在谐振逆变器、高频变压器以及整流器的全部中产生的损失的合计。但是，能够基于谐振逆变器的交流电流有效值Irms、以及谐振逆变器、高频变压器和整流器的电气规格，来推断在谐振逆变器、高频变压器以及整流器的各自中产生的损失。
例如，将第1谐振逆变器31的交流电流有效值设为Irms1。此外，设在第1谐振逆变器31中产生的损失的近似式＝floss_inv·Irms1，设在第1高频变压器32中产生的损失的近似式＝floss_tr·Irms1，设在第1整流器33中产生的损失的近似式＝floss_rec·Irms1。在该情况下，以下的数式(5)成立。
[数式5]
Ploss1_total＝floss_inv(Irms1)+floss_tr(Irms1)+floss_rec(Irms1)
…(数式5)
此外，例如，将第2谐振逆变器34的交流电流有效值设为Irms2。此外，设在第2谐振逆变器34中产生的损失的近似式＝floss_inv·Irms2，设在第2高频变压器35中产生的损失的近似式＝floss_tr·Irms2，设在第2整流器36中产生的损失的近似式＝floss_rec·Irms2。在该情况下，以下的数式(6)成立。
[数式6]
Ploss2_total＝flooss_inv(Irms2)+floss_tr(Irms2)+floss_rec(Irms2)
…(数式6)
例如，当假设各部分的损失的近似式为二次函数时，则个别损失推断部42通过对数式(5)以及数式(6)的公式进行计算，能够推断出交流电流有效值以及各部的损失。
即，个别损失推断部42基于合计损失Ploss1_total以及数式(5)，推断出第1谐振逆变器31的交流电流有效值Irms1。并且，个别损失推断部42基于第1谐振逆变器31的交流电流有效值Irms1以及数式(5)，分别计算出在第1谐振逆变器31中产生的损失floss_inv·Irms1、在第1高频变压器32中产生的损失floss_tr·Irms1、以及在第1整流器33中产生的损失floss_rec·Irms1。
此外，个别损失推断部42基于合计损失Ploss1_tota2以及数式(6)，推断出第2谐振逆变器34的交流电流有效值Irms2。并且，个别损失推断部42基于第2谐振逆变器34的交流电流有效值Irms2以及数式(6)，分别计算出在第2谐振逆变器32中产生的损失floss_inv·Irms2、在第2高频变压器35中产生的损失floss_tr·Irms2、以及在第2整流器36中产生的损失floss_rec·Irms2。
另外，个别损失推断部42也可以构成为，不是如上述那样基于近似式来计算各部分的损失，而是基于交流电流有效值与各部分的损失被建立对应而构成的查找表(Look UpTable)(LUT)来推断各部的损失。另外，在该情况下，LUT为，基于电力转换电路12的电气规格而预先生成，并存储在能够由控制电路14的处理器读出的存储器中。
接着，对谐振电容器容量推断部43的处理进行说明。
谐振电容器容量推断部43对谐振逆变器的谐振频率进行推断。并且，谐振电容器容量推断部43基于推断出的谐振逆变器的谐振频率，对谐振电容器的容量进行推断。
例如，当将第1谐振逆变器31的开关频率设为fs，将第1谐振逆变器31的谐振频率设为fr1时，以下的数式(7)成立。
[数式7]
Figure BDA0002457514720000111
此外，例如，当将第2谐振逆变器34的开关频率设为fs，将第2谐振逆变器34的谐振频率设为fr2时，以下的数式(8)成立。
[数式8]
Figure BDA0002457514720000112
谐振电容器容量推断部43基于上述数式(7)，对第1谐振逆变器31的谐振频率fr1进行计算。并且，谐振电容器容量推断部43使用计算出的第1谐振逆变器31的谐振频率fr1、第1谐振逆变器31的电感L(构成谐振电路的高频变压器、导体的电感)、以及以下的数式(9)，对第1谐振逆变器31的谐振电容器C(第3电容器C3以及第4电容器C4)的容量进行计算。
[数式9]
Figure BDA0002457514720000113
此外，谐振电容器容量推断部43基于上述数式(8)，对第2谐振逆变器34的谐振频率fr2进行计算。并且，谐振电容器容量推断部43使用计算出的第2谐振逆变器34的谐振频率fr2、第2谐振逆变器34的电感L(构成谐振电路的高频变压器、导体的电感)、以及以下的数式(10)，对第2谐振逆变器34的谐振电容器C(第5电容器C5以及第6电容器C6)的容量进行计算。
[数式10]
Figure BDA0002457514720000121
另外，谐振电容器容量推断部43也可以构成为，不是基于上述数式来计算谐振频率，而是基于谐振频率与交流电流有效值被建立对应而构成的查找表(LUT)来推断谐振频率。另外，在该情况下，LUT为，基于电力转换电路12的电气规格而预先生成，并存储在能够由控制电路14的处理器读出的存储器中。
接着，对可否持续运转判定部44的处理进行说明。
可否持续运转判定部44基于在谐振电容器容量推断部43中推断出的谐振电容器的容量、以及从个别损失推断部42供给的电力转换电路12的各部分的损失的推断结果，来判断可否持续运转。
可否持续运转判定部44为，当在谐振电容器容量推断部43中推断出的第3电容器C3以及第4电容器C4的容量小于预先设定的阈值(threshold)的情况下，判断为不可持续运转。
此外，例如，可否持续运转判定部44基于推断出的第3电容器C3和第4电容器C4的容量、以及预先设定的第3电容器C3和第4电容器C4的容量(初始值)，对谐振电容器的容量的劣化(deterioration)程度进行计算。可否持续运转判定部44也可以为，在计算出的谐振电容器的容量的劣化程度为预先设定的阈值以上的情况下，判断为不可持续运转。例如，可否持续运转判定部44为，在计算出的谐振电容器的容量的劣化程度(容量相对于初始值的降低程度)为10％以上或者15％以上的情况下，判断为不可持续运转。
另外，可否持续运转判定部44为，当在谐振电容器容量推断部43中推断出的第5电容器C5以及第6电容器C6的容量小于预先设定的阈值的情况下，判断为不可持续运转。
此外，例如，可否持续运转判定部44基于推断出的第5电容器C5和第6电容器C6的容量、以及预先设定的第5电容器C5和第6电容器C6的容量(初始值)，对谐振电容器的容量的劣化程度进行计算。可否持续运转判定部44也可以为，在计算出的谐振电容器的容量的劣化程度为预先设定的阈值以上的情况下，判断为不可持续运转。例如，可否持续运转判定部44为，在计算出的谐振电容器的容量的劣化程度(容量相对于初始值的降低程度)为10％以上或者15％以上的情况下，判断为不可持续运转。
更进一步，可否持续运转判定部44基于从个别损失推断部42供给的电力转换电路12的各部分的损失的推断结果，来判断可否持续运转。例如，可否持续运转判定部44为，当在谐振逆变器、高频变压器以及整流器的损失的任一个中、计算出预先设定的阈值以上的损失的情况下，判断为不可持续运转。
即，可否持续运转判定部44为，在谐振逆变器、高频变压器以及整流器的损失均小于阈值且计算出的谐振电容器的容量为阈值以上的情况下，判断为可以持续运转。可否持续运转判定部44输出可否持续运转判定处理。
另外，可否持续运转判定部44也可以构成为，基于谐振逆变器的谐振频率来判定可否持续运转。例如，可否持续运转判定部44为，在计算出的谐振逆变器的谐振频率为预先设定的阈值以上的情况下，判断为不可持续运转。即，可否持续运转判定部44为，在计算出的谐振逆变器的谐振频率小于预先设定的阈值的情况下，判断为可以持续运转。具体而言，可否持续运转判定部44为，在基于数式(9)以及数式(10)计算出的第1谐振逆变器31的谐振频率fr1或者第2谐振逆变器34谐振频率fr2为阈值以上的情况下，判断为不可持续运转。
控制电路15为，在从可否持续运转判定部44输出的可否持续运转判定结果为“可”的情况下，基于电压指令以及三角波来生成并输出第1升压斩波器21的接通断开指令、第2升压斩波器22的接通断开指令、第1谐振逆变器31的上臂的接通断开指令、第1谐振逆变器31的下臂的接通断开指令、第2谐振逆变器32的上臂的接通断开指令以及第2谐振逆变器32的下臂的接通断开指令。
此外，控制电路15为，在从可否持续运转判定部44输出的可否持续运转判定结果为“否”的情况下，使第1升压斩波器21、第2升压斩波器22、第1谐振逆变器31以及第2谐振逆变器32的动作停止。
如上所述，电动车辆用电源装置1具备：高频变压器；整流器，将从高频变压器供给的交流电流转换成直流电流；升压斩波器，将从直流电源供给的直流电压进行升压；逆变器，具有谐振电容器，使用从升压斩波器供给的直流电压，向高频变压器供给交流电流；以及控制电路。控制电路基于向逆变器的输入电压、以及整流器的输出电压和输出电流，计算合计损失，基于合计损失，计算从逆变器输出的交流电流有效值、以及逆变器、高频变压器和整流器各自的损失。并且，控制电路基于交流电流有效值来计算谐振电容器的容量和逆变器的谐振频率中的至少一方。
根据这种构成，不设置对逆变器输出的交流电流进行检测的电流检测器，就能够推断出逆变器、高频变压器以及整流器各自的损失。更进一步，根据逆变器、高频变压器以及整流器各自的损失，能够推断出从逆变器输出的交流电流有效值。由此，能够推断出在逆变器中使用的谐振电容器的容量。在通常情况下，能够预想到逆变器、高频变压器以及整流器中的逆变器的谐振电容器因老化而电气性质发生变化的定时较早。因此，通过利用上述方法来推断出在逆变器中使用的谐振电容器的容量，由此能够判断出是否可以使电动车辆用电源装置1的动作持续进行。
此外，控制电路15为，在从可否持续运转判定部44输出的可否持续运转判定结果为“否”的情况下，向列车控制装置通知可否持续运转判定结果为“否”的情况。此外，控制电路15也可以为，在从可否持续运转判定部44输出的可否持续运转判定结果为“否”的情况下，经由网络(network)向列车管理系统(system)通知运行可否持续判定结果为“否”的情况。此外，控制电路15也可以构成为，对可否持续运转判定结果为“否”的原因进行通知。例如，控制电路15也可以为，在由于谐振电容器的容量变得小于阈值而可否持续运转判定结果成为“否”的情况下，对谐振电容器的容量小于阈值的情况进行通知。此外，控制电路15也可以为，在由于谐振逆变器的谐振频率成为阈值以上而可否持续运转判定结果成为“否”的情况下，对谐振逆变器的谐振频率为阈值以上的情况进行通知。
对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提示的，并不意图对发明的范围进行限定。这些新的实施方式能够以其他各种方式加以实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围及主旨中，并且包含于权利要求所记载的发明和与其等同的范围中。

Claims (6)

1.一种电动车辆用电源装置，具备：
高频变压器；
整流器，将从上述高频变压器供给的交流电流转换成直流电流；
升压斩波器，将从直流电源供给的直流电压进行升压；
逆变器，具有谐振电容器，使用从上述升压斩波器供给的直流电压，向上述高频变压器供给交流电流；以及
控制电路，基于向上述逆变器的输入电压以及上述整流器的输出电压和输出电流，计算合计损失，基于上述合计损失，计算从上述逆变器输出的交流电流有效值、以及上述逆变器、上述高频变压器和上述整流器各自的损失，基于上述交流电流有效值，计算上述谐振电容器的容量和上述逆变器的谐振频率中的至少一方。
2.如权利要求1所述的电动车辆用电源装置，其中，
上述控制电路为，
基于上述交流电流有效值计算上述谐振电容器的容量，
在上述谐振电容器的容量小于预先设定的阈值的情况下，判断为使上述升压斩波器以及上述逆变器的动作停止。
3.如权利要求1或2所述的电动车辆用电源装置，其中，
上述控制电路为，
基于上述交流电流有效值计算上述逆变器的谐振频率，
在上述逆变器谐振频率为预先设定的阈值以上的情况下，判断为使上述升压斩波器以及上述逆变器的动作停止。
4.如权利要求1或2所述的电动车辆用电源装置，其中，
上述控制电路为，
在上述逆变器、上述高频变压器和上述整流器的损失中的任一个为预先设定的阈值以上的情况下，判断为使上述升压斩波器以及上述逆变器的动作停止。
5.如权利要求2所述的电动车辆用电源装置，其中，
上述控制电路为，
在上述谐振电容器的容量小于预先设定的阈值的情况下，通知谐振电容器的容量小于阈值的情况。
6.如权利要求3所述的电动车辆用电源装置，其中，
上述控制电路为，
在上述逆变器的谐振频率为预先设定的阈值以上的情况下，通知上述逆变器的谐振频率为阈值以上的情况。
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