JP2018098875A - 車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放電抵抗の健全性を判定することができる車両用制御装置を提供することである。【解決手段】実施形態の車両用制御装置は、コンデンサと、放電回路と、放電抵抗と、検出部と、判定部とを持つ。前記放電回路は、前記コンデンサと電気的に並列に設けられている。前記放電抵抗は、前記コンデンサおよび前記放電回路と電気的に並列に設けられている。前記検出部は、前記コンデンサの電圧を検出する。前記判定部は、前記検出部により検出された前記コンデンサの電圧の変化に基づき、前記放電抵抗の健全性を判定する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、車両用制御装置に関する。

高速放電回路と放電抵抗とを備えた車両用制御装置が提供されている。ここで、高速放電回路とは別に放電抵抗が設けられている理由は、高速放電回路のスイッチとして半導体部品が採用されることが多く、半導体部品は他の電気部品に比べて故障率が高いためである。すなわち、高速放電回路が故障して放電不能となる場合に備えて、放電抵抗が設けられている。

ところで、車両用制御装置の通常の使用時では、高速放電回路によって放電が行われ、放電抵抗はほぼ使用されない。そのため、高速放電回路が正常に機能している場合、放電抵抗の健全性を知ることが難しい場合があった。

特開平８−６６０３３号公報

本発明が解決しようとする課題は、放電抵抗の健全性を判定することができる車両用制御装置を提供することである。

実施形態の車両用制御装置は、コンデンサと、放電回路と、放電抵抗と、検出部と、判定部とを持つ。前記放電回路は、前記コンデンサと電気的に並列に設けられている。前記放電抵抗は、前記コンデンサおよび前記放電回路と電気的に並列に設けられている。前記検出部は、前記コンデンサの電圧を検出する。前記判定部は、前記検出部により検出された前記コンデンサの電圧の変化に基づき、前記放電抵抗の健全性を判定する。

第１の実施形態の車両用制御装置を含む車両の全体構成を示す構成図。 第１の実施形態の放電抵抗が正常な場合のコンデンサの電圧変化を示すグラフ。 第１の実施形態の放電抵抗に関する異常が生じている場合のコンデンサの電圧変化を示すグラフ。 第１の実施形態の判定部の動作の流れの一例を示すフローチャート。 第２の実施形態の判定部の動作の流れの一例を示すフローチャート。 第４の実施形態の放電抵抗が正常な場合のコンデンサの電圧変化を示すグラフ。 第４の実施形態の放電抵抗に関する異常が生じている場合のコンデンサの電圧変化を示すグラフ。 第４の実施形態の判定部の動作の流れの一例を示すフローチャート。

以下、実施形態の車両用制御装置を、図面を参照して説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。

（第１の実施形態）
図１から図４を参照し、第１の実施形態の車両用制御装置１３について説明する。
図１は、車両用制御装置１３を含む車両１の全体構成を示す構成図である。
図１に示すように、車両１は、集電装置１１、メイントランス１２、車両用制御装置１３、モータ１４、および運転台１５を備えている。車両１は、例えば鉄道車両などの電気車である。

集電装置１１は、例えばパンタグラフであり、架線Ｗから電力の供給を受ける。
メイントランス１２は、一次側コイル１２ａと、第１の二次側コイル１２ｂと、第２の二次側コイル１２ｃとを含む。一次側コイル１２ａは、集電装置１１に電気的に接続されている。第１の二次側コイル１２ｂは、後述する車両用制御装置１３のコンバータ２１に電気的に接続されている。第２の二次側コイル１２ｃは、後述する車両用制御装置１３の第２電圧検出器３０に電気的に接続されている。メイントランス１２は、集電装置１１から供給される電力の電圧を変圧し、変圧した電圧の電力をコンバータ２１および第２電圧検出器３０に出力する。

車両用制御装置１３は、メイントランス１２から供給される電力をモータ１４の駆動に適した周波数・電圧の電力に変換し、変換した電力をモータ１４に供給する電力変換装置である。なお、車両用制御装置１３については詳しく後述する。
モータ１４は、車両用制御装置１３から供給される電力によって車両１を走行させる。

運転台１５は、車両１を制御する各種操作機器と、画像などを表示可能な表示装置１５ａとを含む。表示装置１５ａは、運転士など車両１の乗務員に車両用制御装置１３の異常を知らせる「通知部」の一例である。なお「通知部」は、表示装置１５ａに限らず、点灯や音などで乗務員に異常を知らせる装置でもよい。また、表示装置１５ａなどの通知部は、運転台１５以外の場所に設けられてもよい。

次に、車両用制御装置１３について詳しく説明する。
図１に示すように、車両用制御装置１３は、コンバータ２１、インバータ２２、入力側接触器２３、充電接触器２４、充電抵抗２５、コンデンサ２６、高速放電回路２７、放電抵抗２８、第１電圧検出器２９、第２電圧検出器３０、表示装置３１、および制御ユニット３２を備えている。

コンバータ（第１電力変換装置）２１は、第１接続線４１および第２接続線４２によって第１の二次側コイル１２ｂに電気的に接続されている。コンバータ２１は、第１の二次側コイル１２ｂから供給される交流電力を直流電力に変換する。コンバータ２１は、例えば、第３接続線（電力供給線、直流正母線）４３および第４接続線（共通接地線）４４によってインバータ２２に電気的に接続されている。コンバータ２１は、変換した直流電力を第３接続線４３に出力することで、その直流電力をインバータ２２に供給する。例えば、コンバータ２１は、第１の二次側コイル１２ｂからコンバータ２１に入力される入力電圧のピーク値よりも高い電圧を、第３接続線４３に出力する。

インバータ（第２電力変換装置）２２は、三相線４５によってモータ１４に電気的に接続されている。インバータ２２は、コンバータ２１から供給される直流電力を、モータ１４のトルクおよび速度を制御するための任意の周波数・電圧の交流電力に変換する。インバータ２２は、変換した交流電力をモータ１４に出力する。

入力側接触器２３、充電接触器２４、および充電抵抗２５は、第１接続線４１に設けられている。すなわち、入力側接触器２３、充電接触器２４、および充電抵抗２５は、第１の二次側コイル１２ｂとコンバータ２１との間に設けられている。

入力側接触器（交流接触器）２３は、例えば、コンバータ２１を保護する場合に開放されて、第１の二次側コイル１２ｂからコンバータ２１への交流電力の供給を遮断する。すなわち、入力側接触器２３が開放されると、コンバータ２１および第３接続線４３に対する入力電圧の印可が遮断される。

充電接触器２４および充電抵抗２５は、入力側接触器２３と電気的に並列に設けられている。充電接触器２４および充電抵抗２５は、互いに電気的に直列に設けられている。充電接触器２４は、入力側接触器２３が開放された状態で閉じられる。これにより、インバータ２２が通常運転状態で駆動されるのに先立ち、充電抵抗２５を介した交流電力がコンバータ２１に供給され、コンバータ２１で変換された直流電力によってコンデンサ２６が充電される。そして、コンデンサ２６の充電後は、充電接触器２４が開放されるとともに、入力側接触器２３が閉じられる。これにより、第１の二次側コイル１２ｂから供給される交流電力がコンバータ２１に直接供給される。コンデンサ２６が充電されていると、インバータ２２の通常運転時にコンバータ２１からインバータ２２に供給される直流電力が安定する。

次に、コンデンサ２６、高速放電回路２７、放電抵抗２８、および第１電圧検出器２９について説明する。コンデンサ２６、高速放電回路２７、放電抵抗２８、および第１電圧検出器２９は、コンバータ２１とインバータ２２との間に設けられている。

コンデンサ２６は、第３接続線４３と第４接続線４４との間に設けられ、第３接続線４３と第４接続線４４とにそれぞれ接続されている。上述したように、コンデンサ２６は、コンバータ２１から出力された直流電力によって充電される。このため、コンデンサ２６は、コンバータ２１の動作時に、コンバータ２１の出力値と略同じ電圧を持つ。なお、第３接続線４３には、コンバータ２１の動作停止時に、第１の二次側コイル１２ｂからコンバータ２１に入力される入力電圧がそのまま印加される。この場合、コンデンサ２６は、第１の二次側コイル１２ｂからコンバータ２１に入力される入力電圧のピーク値と略同じ電圧を持つ。

高速放電回路２７は、第３接続線４３と第４接続線４４との間に設けられて、第３接続線４３と第４接続線４４とにそれぞれ接続されている。高速放電回路２７は、コンデンサ２６と電気的に並列に設けられている。高速放電回路２７は、車両用制御装置１３の停止時や故障時に、コンデンサ２６に蓄えられた電荷を放電する。高速放電回路２７は、「放電回路」の一例である。高速放電回路２７は、抵抗２７ａと、スイッチ２７ｂとを有する。抵抗２７ａは、後述する放電抵抗２８よりも低い抵抗値を持つ。スイッチ２７ｂは、例えば抵抗２７ａと第４接続線４４との間に設けられ、抵抗２７ａと第４接続線４４との間の電気的接続状態を切り替える。スイッチ２７ｂは、例えばＩＰＲＧ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であるが、サイリスタや、その他のトランジスタ、またはトランジスタ以外のスイッチでもよい。スイッチ２７ｂがＯＮ状態にされると、第３接続線４３から抵抗２７ａを介して第４接続線４４に電流が流れ、高速放電回路２７による放電が行われる。

放電抵抗２８は、第３接続線４３と第４接続線４４との間に設けられて、第３接続線４３と第４接続線４４とにそれぞれ接続されている。放電抵抗２８は、コンデンサ２６および高速放電回路２７と電気的に並列に設けられている。放電抵抗２８は、例えば高速放電回路２７が故障して放電不能となる場合に備えて設けられている。放電抵抗２８は、高速放電回路２７の抵抗２７ａよりも大きな抵抗値を持つとともに、コンデンサ２６に蓄えられた電荷を常時放電する。

第１電圧検出器２９は、第３接続線４３と第４接続線４４との間に設けられて、第３接続線４３と第４接続線４４とにそれぞれ接続されている。例えば、第１電圧検出器２９は、コンデンサ２６と電気的に並列に設けられている。第１電圧検出器２９は、コンデンサ２６の電圧を検出する。第１電圧検出器２９は、「検出部」の一例である。第１電圧検出器２９は、コンデンサ２６の電圧の検出結果を、制御ユニット３２に送る。

次に、第２電圧検出器３０、表示装置３１、および制御ユニット３２について説明する。第２電圧検出器（交流電圧検出器）３０は、第２の二次側コイル１２ｃに電気的に接続されている。第２電圧検出器３０は、第２の二次側コイル１２ｃに印可される電圧を検出する。第２電圧検出器３０は、第２の二次側コイル１２ｃに印加される電圧の検出結果を、制御ユニット３２に送る。

表示装置３１は、画像などを表示可能であり、乗務員や整備士など関係者に車両用制御装置１３の異常を知らせる「通知部」の一例である。なお「通知部」は、表示装置３１に限らず、点灯や音などで関係者に異常を知らせる装置でもよい。

制御ユニット３２は、車両用制御装置１３の全体を制御する。すなわち、制御ユニット３２は、コンバータ２１、インバータ２２、入力側接触器２３、充電接触器２４、高速放電回路２７、および表示装置３１などを制御する。また、本実施形態の制御ユニット３２は、第１電圧検出器２９により検出されたコンデンサ２６の電圧に基づき、放電抵抗２８の健全性を判定する。以下、この内容について詳しく説明する。

図１に示すように、制御ユニット３２は、判定部５１と、情報発信部５２とを有する。
判定部５１は、コンバータ２１の動作停止後のコンデンサ２６の電圧の変化に基づき、放電抵抗２８の健全性を判定する。

ここで、図２は、放電抵抗２８が正常な場合のコンバータ２１の動作停止後のコンデンサ２６の電圧変化を示す。図３は、放電抵抗２８に関する異常が生じている場合のコンバータ２１の動作停止後のコンデンサ２６の電圧変化を示す。なお「放電抵抗に関する異常」とは、断線など放電抵抗２８自体の不具合に加え、放電抵抗２８と第３接続線４３または第４接続線４４との間の接続部の不具合を含む。

図３に示すように、コンバータ２１の動作時には、コンバータ２１は、第１の二次側コイル１２ｂからコンバータ２１に入力される入力電圧のピーク値よりも高い電圧を、第３接続線４３に出力する。これにより、コンデンサ２６の電圧は、上記入力電圧のピーク値よりも高い値であって、コンバータ２１の出力電圧と略同じ値となる。そして、コンバータ２１の動作停止後には、コンデンサ２６の電圧は、放電抵抗２８による放電により、上記入力電圧のピーク値と略同じ値に向けて徐々に低下する。そして、コンデンサ２６の電圧は、上記入力電圧のピーク値と略同じ値となる。

一方で、図４に示すように、放電抵抗２８に関する異常が生じている場合、コンバータ２１の動作停止後であっても、コンデンサ２６の電圧は、実質的に低下しない。すなわち、コンデンサ２６の電圧は、コンバータ２１の動作停止前にコンバータ２１が出力していた電圧と略同じ値を保つ。

そこで、本実施形態の判定部５１は、以下のような動作を行う。
図４は、判定部５１の動作の流れの一例を示すフローチャートである。
図４に示すように、判定部５１は、まず、コンバータ２１の動作停止を示す情報（例えば動作停止を示す信号）を取得する（ステップＳ１１）。次に、判定部５１は、第１電圧検出器２９により検出されたコンデンサ２６の電圧値を取得する（ステップＳ１２）。なお、コンデンサ２６の電圧値の取得は、所定のサンプリング周期で繰り返し行われてもよく、またはコンバータ２１の動作停止から予め設定された所定時間経過後に１度だけ行われてもよい。

次に、判定部５１は、コンバータ２１の動作停止後のコンデンサ２６の電圧変化が、予め設定される閾値（第１閾値）未満であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。例えば、判定部５１は、コンバータ２１の動作停止から所定のサンプリング周期で検出されるコンデンサ２６の電圧を監視し、予め設定される所定時間までにコンデンサ２６の電圧が前記閾値よりも低下するか否かを判定する。なお上記に代えて、判定部５１は、コンバータ２１の動作停止時に検出されたコンデンサ２６の電圧と、コンバータ２１の動作停止後から所定時間経過後に検出されたコンデンサ２６の電圧とを比較し、それらの差が前記閾値未満であるか否かを判定してもよい。

そして、判定部５１は、コンバータ２１の動作停止後のコンデンサ２６の電圧変化が前記閾値以上である場合、放電抵抗２８が正常であると判定する（ステップＳ１４）。一方で、判定部５１は、コンバータ２１の動作停止後のコンデンサ２６の電圧変化が前記閾値未満である場合、放電抵抗２８に関する異常が生じていると判定する（ステップＳ１５）。

次に、情報発信部５２について説明する。
情報発信部５２は、放電抵抗２８に関する異常が生じていると判定された場合に、その旨を示す情報（例えば信号）を、車両用制御装置１３の表示装置３１および運転台１５の表示装置１５ａの少なくとも一方に送信する。車両用制御装置１３の表示装置３１および運転台１５の表示装置１５ａは、情報発信部５２から上記情報を受け取った場合、その情報を表示画面などに表示する。これにより、乗務員や整備士など関係者は、放電抵抗２８に関する異常が生じていることを知ることができる。なお、情報発信部５２は、放電抵抗２８が正常であると判定された場合、その旨を示す情報（例えば信号）を、車両用制御装置１３の表示装置３１および運転台１５の表示装置１５ａの少なくとも一方に送信してもよい。これにより、関係者は、放電抵抗２８が正常であることを知ることができる。

以上説明した本実施形態の車両用制御装置１３によれば、放電抵抗２８の健全性を判定することができる。すなわち、本実施形態の車両用制御装置１３は、コンデンサ２６と、高速放電回路２７と、放電抵抗２８と、第１電圧検出器２９と、判定部５１とを備えている。高速放電回路２７は、コンデンサ２６と電気的に並列に設けられている。放電抵抗２８は、コンデンサ２６および高速放電回路２７と電気的に並列に設けられている。第１電圧検出器２９は、コンデンサ２６の電圧を検出する。判定部５１は、第１電圧検出器２９により検出されたコンデンサ２６の電圧の変化に基づき、放電抵抗２８の健全性を判定する。このような構成によれば、車両用制御装置１３の通常使用の中で、放電抵抗２８の健全性を確認することができる。

本実施形態では、車両用制御装置１３は、コンデンサ２６、高速放電回路２７、および放電抵抗２８が電気的に接続された第３接続線４３に電力を出力するコンバータ２１を備えている。そして、判定部５１は、コンバータ２１の動作停止後のコンデンサ２６の電圧の変化に基づき、放電抵抗２８の健全性を判定する。このような構成によれば、コンバータ２１の動作停止後に低下するコンデンサ２６の電圧変化を利用し、放電抵抗２８の健全性をより確実に判定することができる。

本実施形態では、判定部５１は、コンバータ２１の動作停止後のコンデンサ２６の電圧の変化が閾値未満の場合に、放電抵抗２８に関する異常が生じていると判定する。このような構成によれば、放電抵抗２８に関する異常をより確実に検出することができる。

本実施形態では、放電抵抗２８の状態を検出する特別な用品を追加することなく、通常使用の中で放電抵抗２８の健全性を判定することができる。これにより、車両用制御装置１３のコストダウンなどを図りつつ、放電抵抗２８の健全性を判定することができる車両用制御装置１３を提供することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
本実施形態は、上記第１の実施形態の判定に加えて、第１の二次側コイル１２ｂからコンバータ２１に入力される入力電圧のピーク値に基づく判定が行われる点で、第１の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第１の実施形態と同様である。

車両用制御装置１３では、例えば入力側接触器２３が閉じられている場合、コンバータ２１の動作停止後でも、第１の二次側コイル１２ｂからコンバータ２１に入力される入力電圧が第３接続線４３に印加される（図２参照）。

図５は、本実施形態の判定部５１の動作の流れの一例を示すフローチャートである。なお、図５中のステップＳ１１〜Ｓ１５の処理は、第１の実施形態のステップＳ１１〜Ｓ１５の処理と同様であるため詳しい説明は省略する。

図５に示すように、本実施形態の判定部５１は、コンデンサ２６の電圧変化が閾値未満であると判定された場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、コンバータ２１の動作停止後のコンデンサ２６の電圧が、第１の二次側コイル１２ｂからコンバータ２１に入力される入力電圧のピーク値と略同じであるか否かを判定する（ステップＳ２１）。

詳しく述べると、判定部５１は、メイントランス１２の第２電圧検出器３０から、第２電圧検出器３０の検出結果を受け取る。そして、判定部５１は、一次側コイル１２ａに対する第１の二次側コイル１２ｂおよび第２の二次側コイル１２ｃの変圧比を示す情報と、第２電圧検出器３０の検出結果とに基づき、第１の二次側コイル１２ｂからコンバータ２１に入力される入力電圧のピーク値を算出する。例えば、判定部５１は、上記変圧比を示す情報および第２電圧検出器３０の検出結果に基づき、架線電圧から上記入力電圧の各時刻の瞬間値を算出する。そして、判定部５１は、算出された上記入力電圧の瞬間値の集まりから上記入力電圧の実効値を算出し、その実効値を√２倍した値を、上記入力電圧のピーク値として算出する。なおこれに代えて、判定部５１は、上記入力電圧の瞬間値の最大値を、上記入力電圧のピーク値として算出してもよい。

そして、判定部５１は、コンバータ２１の動作停止後のコンデンサ２６の電圧（例えばコンバータ２１の動作停止後から予め設定された所定時間経過後のコンデンサ２６の電圧）と、第１の二次側コイル１２ｂからコンバータ２１に入力される入力電圧のピーク値とを比較し、それらの差が予め設定される閾値（第２閾値）未満であるか否かを判定する。判定部５１は、検出されたコンデンサ２６の電圧と上記入力電圧のピーク値との差が前記閾値（第２閾値）未満である場合は、コンバータ２１の動作停止後のコンデンサ２６の電圧の変化が閾値（第１閾値）未満の場合であっても、放電抵抗２８が正常であると判定する（ステップＳ１４）。一方で、判定部５１は、検出されたコンデンサ２６の電圧と上記入力電圧のピーク値との差が前記閾値（第２閾値）以上である場合には、放電抵抗２８に関する異常が生じていると判定する（ステップＳ１５）。

以上説明した本実施形態の構成によれば、第１の実施形態と同様に、放電抵抗２８の健全性を判定することができる。さらに本実施形態では、判定部５１は、コンバータ２１の動作停止後のコンデンサ２６の電圧が第３接続線４３に印加されている入力電圧のピーク値と略同じ場合に、コンバータ２１の動作停止後のコンデンサ２６の電圧の変化が閾値未満の場合であっても、放電抵抗２８に関する異常が生じていないと判定する。このような構成によれば、誤検知を回避し、放電抵抗２８の健全性をさらに高い精度で判定することができる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。
本実施形態は、コンバータ２１の動作停止後の時間−電力特性に基づき放電抵抗２８の健全性が判定される点で、第１の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第１の実施形態と同様である。

車両用制御装置１３では、放電抵抗２８の抵抗値およびコンデンサ２６の容量に基づき、車両用制御装置１３の時間−電圧特性を得ることができる。例えば、放電抵抗２８の抵抗値（定格値）をＲ、コンデンサの容量をＣ、放電時定数をτとすると、次の式（１）が成り立つ。

また、コンバータ２１の動作停止時のコンデンサ２６の電圧をＶ_ｄｃとすると、コンバータ２１の動作停止後のある時間ｔ_１と、コンバータ２１の動作停止時から時間ｔ_１経過後のコンデンサ２６の電圧Ｖ_ｄｃ（ｔ_１）との関係は、次の式（２）のように表される。

本実施形態の判定部５１は、放電抵抗２８の抵抗値およびコンデンサ２６の容量に基づき算出されたコンバータ２１の動作停止からある時間ｔ_１経過後のコンデンサ２６の電圧（理論値）と、第１電圧検出器２９により検出されたコンバータ２１の動作停止から時間ｔ_１経過後のコンデンサ２６の電圧（実測値）とに基づき、放電抵抗２８の健全性を判定する。具体的には、判定部５１は、放電抵抗２８の抵抗値およびコンデンサ２６の容量に基づき算出されたコンデンサ２６の電圧（理論値）と、第１電圧検出器２９により検出されたコンデンサ２６の電圧（実測値）とを比較することで、放電抵抗２８の健全性を判定する。例えば、判定部５１は、コンバータ２１の動作停止からある時間ｔ_１経過後のコンデンサ２６の電圧Ｖ_ｄｃ（ｔ１）の実測値が、式（２）に基づいて算出されたコンバータ２１の動作停止からある時間ｔ_１経過後のコンデンサ２６の電圧Ｖ_ｄｃ（ｔ１）の理論値よりも高い場合に、放電抵抗２８の抵抗値が増加または放電抵抗２８が断線していると判定する。一方で、判定部５１は、コンバータ２１の動作停止からある時間ｔ_１経過後のコンデンサ２６の電圧Ｖ_ｄｃ（ｔ１）の実測値が、式（２）に基づいて算出されたコンバータ２１の動作停止からある時間ｔ_１経過後のコンデンサ２６の電圧Ｖ_ｄｃ（ｔ１）の理論値よりも低い場合に、放電抵抗２８の抵抗値が減少していると判定する。なお、放電抵抗２８の抵抗値およびコンデンサ２６の容量に基づき算出されたコンバータ２１の動作停止後のコンデンサ２６の電圧（理論値）は、予め算出されて車両用制御装置１３の記憶部（メモリなど）に記憶されていてもよいし、判定処理毎に算出されてもよい。

以上説明した本実施形態の構成によれば、第１の実施形態と同様に、放電抵抗２８の健全性を判定することができる。さらに本実施形態では、判定部５１は、放電抵抗２８の抵抗値およびコンデンサ２６の容量に基づき算出されたコンデンサ２６の電圧と、第１電圧検出器２９により検出されたコンデンサ２６の電圧とに基づき、放電抵抗２８の健全性を判定する。このような構成によれば、放電抵抗２８の断線だけでなく、放電抵抗２８の抵抗値の増加や減少も検出することができる。なお、本実施形態の判定部５１の判定処理は、第１および第２の実施形態の判定部５１の判定処理とは独立して行われてもよいし、第１および第２の実施形態の判定部５１の判定処理と組み合わせて実施されてもよい。

（第４の実施形態）
次に、図６から図８を参照し、第４の実施形態について説明する。
本実施形態は、入力側接触器２３の開放後のコンデンサ２６の電圧変化に基づき放電抵抗２８の健全性が判定される点で、第１の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第１の実施形態と同様である。

図６は、放電抵抗２８が正常な場合の入力側接触器２３の開放後のコンデンサ２６の電圧変化を示す。図７は、放電抵抗２８に関する異常が生じている場合の入力側接触器２３の開放後のコンデンサ２６の電圧変化を示す。

図６に示すように、入力側接触器２３が閉じられている状態では、コンデンサ２６の電圧は、例えば一定である。一方で、車両１のレバーサオフなどにより入力側接触器２３が開放されると、コンデンサ２６の電圧は、放電抵抗２８による放電によりが徐々に低下する。そして、入力側接触器２３の開放から暫くして高速放電回路２７の動作が開始されると、コンデンサ２６の電圧は、急速に低下する。

一方で、図７に示すように、放電抵抗２８に関する異常が生じている場合、入力側接触器２３の開放後であっても、コンデンサ２６の電圧は、実質的に低下しない。すなわち、コンデンサ２６の電圧は、入力側接触器２３が開放される前の電圧と略同じ値を保つ。なおこの場合でも、入力側接触器２３の開放から暫くして高速放電回路２７の動作が開始されると、コンデンサ２６の電圧は、急速に低下する。

そこで、本実施形態の判定部５１は、以下のような動作を行う。
図８は、判定部５１の動作の流れの一例を示すフローチャートである。
図８に示すように、判定部５１は、まず、入力側接触器２３の開放を示す情報（例えば入力側接触器２３の開放を示す信号）を取得する（ステップＳ３１）。次に、判定部５１は、第１電圧検出器２９により検出されたコンデンサ２６の電圧を取得する（ステップＳ３２）。なお、コンデンサ２６の電圧の取得は、所定のサンプリング周期で繰り返し行われてもよく、入力側接触器２３の開放から予め設定された所定時間経過後に１度だけ行われてもよい。

次に、判定部５１は、入力側接触器２３の開放後のコンデンサ２６の電圧変化が、予め設定される閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ３３）。例えば、判定部５１は、入力側接触器２３の開放から所定のサンプリング周期で検出されるコンデンサ２６の電圧を監視し、予め設定される所定時間までにコンデンサ２６の電圧が前記閾値よりも低下するか否かを判定する。なお上記に代えて、判定部５１は、入力側接触器２３の開放時に検出されたコンデンサ２６の電圧と、入力側接触器２３の開放から所定時間経過後に検出されたコンデンサ２６の電圧とを比較し、それらの差が前記閾値未満であるか否かを判定してもよい。なお、上記所定時間は、入力側接触器２３の開放後であって、高速放電回路２７による放電開始前の時間に設定される。

そして、判定部５１は、入力側接触器２３の開放後のコンデンサ２６の電圧変化が前記閾値以上である場合、放電抵抗２８が正常であると判定する（ステップＳ３４）。一方で、判定部５１は、入力側接触器２３の開放後のコンデンサ２６の電圧変化が前記閾値未満である場合、放電抵抗２８に関する異常が生じていると判定する（ステップＳ３５）。

以上説明した本実施形態の構成によれば、第１の実施形態と同様に、放電抵抗２８の健全性を判定することができる。すなわち、本実施形態では、判定部５１は、入力側接触器２３の開放後のコンデンサ２６の電圧の変化に基づき、放電抵抗２８の健全性を判定する。このような構成によれば、入力側接触器２３の開放後に低下するコンデンサ２６の電圧変化を利用し、放電抵抗２８の健全性をより確実に判定することができる。

本実施形態では、判定部５１は、入力側接触器２３の開放後であって高速放電回路２７による放電開始前のコンデンサ２６の電圧の変化に基づき、放電抵抗２８の健全性を判定する。このような構成によれば、高速放電回路２７の動作開始によりコンデンサ２６の電圧が低下する場合であっても、入力側接触器２３の開放後に低下するコンデンサ２６の電圧変化を利用し、放電抵抗２８の健全性をより確実に判定することができる。

本実施形態では、放電抵抗２８の状態を検出する特別な用品を追加することなく、通常使用の中で放電抵抗２８の健全性を判定することができる。これにより、車両用制御装置１３のコストダウンなどを図りつつ、放電抵抗２８の健全性を判定することができる車両用制御装置１３を提供することができる。

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。
本実施形態は、入力側接触器２３の開放後の時間−電力特性に基づき放電抵抗２８の健全性が判定される点で、第４の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第４の実施形態と同様である。

本実施形態の判定部５１は、放電抵抗２８の抵抗値およびコンデンサ２６の容量に基づき算出された入力側接触器２３の開放からある時間ｔ_１経過後のコンデンサ２６の電圧（理論値）と、第１電圧検出器２９により検出された入力側接触器２３の開放から時間ｔ_１経過後のコンデンサ２６の電圧（実測値）とに基づき、放電抵抗２８の健全性を判定する。なお、放電抵抗２８の抵抗値およびコンデンサ２６の容量に基づく入力側接触器２３の開放後のコンデンサ２６の電圧（理論値）の算出方法は、上記第３の実施形態におけるコンバータ２１の動作停止後のコンデンサ２６の電圧（理論値）の算出方法と略同じである。すなわち、入力側接触器２３の開放後のコンデンサ２６の電圧（理論値）の算出方法は、上記第３の実施形態におけるコンバータ２１の動作停止後のコンデンサ２６の電圧（理論値）の算出方法の説明において、「コンバータ２１の動作停止」を「入力側接触器２３の開放」と読み替えればよい。

本実施形態では、判定部５１は、放電抵抗２８の抵抗値およびコンデンサ２６の容量に基づき算出されたコンデンサ２６の電圧（理論値）と、第１電圧検出器２９により検出されたコンデンサ２６の電圧（実測値）とを比較することで、放電抵抗２８の健全性を判定する。例えば、判定部５１は、入力側接触器２３の開放からある時間ｔ_１経過後のコンデンサ２６の電圧の実測値が、上記式（２）に基づいて算出された入力側接触器２３の開放からある時間ｔ_１経過後のコンデンサ２６の電圧の理論値よりも高い場合に、放電抵抗２８の抵抗値が増加または放電抵抗２８が断線していると判定する。一方で、判定部５１は、入力側接触器２３の開放からある時間ｔ_１経過後のコンデンサ２６の電圧の実測値が、上記式（２）に基づいて算出された入力側接触器２３の開放からある時間ｔ_１経過後のコンデンサ２６の電圧の理論値よりも低い場合に、放電抵抗２８の抵抗値が減少していると判定する。なお、放電抵抗２８の抵抗値およびコンデンサ２６の容量に基づき算出された入力側接触器２３の開放後のコンデンサ２６の電圧（理論値）は、予め算出されて車両用制御装置１３の記憶部（メモリなど）に記憶されていてもよいし、判定処理毎に算出されてもよい。

以上説明した本実施形態の構成によれば、第１の実施形態と同様に、放電抵抗２８の健全性を判定することができる。さらに本実施形態では、判定部５１は、放電抵抗２８の抵抗値およびコンデンサ２６の容量に基づき算出された入力側接触器２３の開放後のコンデンサ２６の電圧と、第１電圧検出器２９により検出された入力側接触器２３の開放後のコンデンサ２６の電圧とに基づき、放電抵抗２８の健全性を判定する。このような構成によれば、放電抵抗２８の断線だけでなく、放電抵抗２８の抵抗値の増加や減少も検出することができる。なお、本実施形態の判定部５１の判定処理は、第４の実施形態の判定部５１の判定処理とは独立して行われてもよいし、第４の実施形態の判定部５１の判定処理と組み合わせて実施されてもよい。

以上説明した第１から第５の実施形態の制御ユニット３２の各機能部（判定部５１および情報発信部５２）の一部または全部は、例えば、コンピュータの記憶部（メモリなど）に記憶されたプログラム（コンピュータプログラム、ソフトウェアコンポーネント）がコンピュータのプロセッサ（ハードウェアプロセッサ）によって実行されることで実現されるソフトウェア機能部である。なお、制御ユニット３２の各機能部（判定部５１および情報発信部５２）の一部または全部は、例えば、ＬＳＩ(Large Scale Integration)、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、またはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）のようなハードウェアによって実現されてもよく、あるいはソフトウェア機能部とハードウェアとの組み合わせによって実現されてもよい。

以上、第１から第５の実施形態について説明したが、実施形態の構成は、上記例に限定されない。例えば、第１から第５の実施形態の構成は、互いに組み合わせて実施されてもよい。すなわち、判定部５１は、第１から第３の実施形態のようなコンバータ２１の動作停止後のコンデンサ２６の電圧変化と、第４および第５の実施形態のような入力側接触器２３の開放後のコンデンサ２６の電圧変化との両方に基づき、放電抵抗２８の健全性を判定してもよい。また、上記各実施形態は、第３接続線（直流正母線）４３および第４接続線（共通接地線）４４を含む２レベルの構成に適用される例について説明したが、各実施形態は、中性点電位を含む３レベルや、３レベル以上の多レベルの構成にも適用可能である。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、車両用制御装置は、コンデンサと、放電回路と、放電抵抗と、検出部と、判定部とを持つ。前記放電回路は、前記コンデンサと電気的に並列に設けられている。前記放電抵抗は、前記コンデンサおよび前記放電回路と電気的に並列に設けられている。前記検出部は、前記コンデンサの電圧を検出する。前記判定部は、前記検出部により検出された前記コンデンサの電圧の変化に基づき、前記放電抵抗の健全性を判定する。このような構成によれば、放電抵抗の健全性を判定することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１３…車両用制御装置、２１…コンバータ、２３…入力側接触器、２６…コンデンサ、２７…高速放電回路（放電回路）、２７ａ…抵抗、２７ｂ…スイッチ、２８…放電抵抗、２９…第１電圧検出器（検出部）、４１，４２，４３，４４…接続線、５１…判定部。

Claims (9)

1. コンデンサと、
   前記コンデンサと電気的に並列に設けられた放電回路と、
   前記コンデンサおよび前記放電回路と電気的に並列に設けられた放電抵抗と、
   前記コンデンサの電圧を検出する検出部と、
   前記検出部により検出された前記コンデンサの電圧の変化に基づき、前記放電抵抗の健全性を判定する判定部と、
   を備えた車両用制御装置。
2. 前記放電回路は、前記放電抵抗よりも抵抗値が低い抵抗と、前記抵抗の電気的接続状態を切り替えるスイッチとを含む、
   請求項１に記載の車両用制御装置。
3. 前記コンデンサ、前記放電回路、および前記放電抵抗が電気的に接続された接続線に電力を出力するコンバータをさらに備え、
   前記判定部は、前記コンバータの動作停止後の前記コンデンサの電圧の変化に基づき、前記放電抵抗の健全性を判定する、
   請求項１または請求項２に記載の車両用制御装置。
4. 前記判定部は、前記コンバータの動作停止後の前記コンデンサの電圧の変化が閾値未満の場合に、前記放電抵抗に関する異常が生じていると判定する、
   請求項３に記載の車両用制御装置。
5. 前記判定部は、前記コンバータの動作停止後の前記コンデンサの電圧が前記接続線に印加されている入力電圧のピーク値と略同じ場合に、前記コンバータの動作停止後の前記コンデンサの電圧の変化が前記閾値未満の場合であっても、前記放電抵抗に関する異常が生じていないと判定する、
   請求項４に記載の車両用制御装置。
6. 前記判定部は、前記放電抵抗の抵抗値および前記コンデンサの容量に基づき算出された前記コンバータの動作停止後の前記コンデンサの電圧と、前記検出部により検出された前記コンバータの動作停止後の前記コンデンサの電圧とに基づき、前記放電抵抗の健全性を判定する、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の車両用制御装置。
7. 前記コンデンサ、前記放電回路、および前記放電抵抗が電気的に接続された接続線に対する入力電圧の印可を遮断する入力側接触器をさらに備え、
   前記判定部は、前記入力側接触器の開放後の前記コンデンサの電圧の変化に基づき、前記放電抵抗の健全性を判定する、
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の車両用制御装置。
8. 前記判定部は、前記放電抵抗の抵抗値および前記コンデンサの容量に基づき算出された前記入力側接触器の開放後の前記コンデンサの電圧と、前記検出部により検出された前記入力側接触器の開放後の前記コンデンサの電圧とに基づき、前記放電抵抗の健全性を判定する、
   請求項７に記載の車両用制御装置。
9. 前記判定部は、前記入力側接触器の開放後であって前記放電回路による放電開始前の前記コンデンサの電圧の変化に基づき、前記放電抵抗の健全性を判定する、
   請求項７または請求項８に記載の車両用制御装置。

Images