JP6645776B2 - 車両用制御装置及び車両用制御方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、車両用制御装置及び車両用制御方法に関する。

一般に、電動式の車両では、地絡事故を未然に防止するために、例えば定期点検時等に電気系統における絶縁耐性の点検作業が行われている。絶縁耐性の点検作業は、通常、点検個所に高圧発生器や測定装置等を設置して行われている。このため、絶縁耐性の点検作業では、装置の準備や高電圧の発生等にコストを要し、また、装置の設置作業が点検作業員の負担になる可能性があった。

特開２０１５−３３１８０号公報

本発明が解決しようとする課題は、車両の電気系統における絶縁耐性を簡素に評価することができ、かつ、評価精度を高めることができる車両用制御装置及び車両用制御方法を提供することである。

実施形態の車両用制御装置は、インバータと、交流電流検出部と、バンドパスフィルタと、地絡発生前通知部とを持つ。インバータは、外部からの電力の入力を受けて負荷へ交流電力を供給する。交流電流検出部は、インバータと接地点とを接続する接地線に設けられ、当該接地線を流れる交流電流を検出する。バンドパスフィルタは、交流電流検出部が検出する交流電流から、インバータと負荷とを含む回路における共振周波数を含む所定の周波数領域の交流電流を抽出する。地絡発生前通知部は、バンドパスフィルタが抽出した交流電流の大きさと所定の交流電流閾値との比較結果に応じて地絡発生前通知信号を出力する。

第１の実施形態の車両用制御装置の全体構成を示す図。 第１の実施形態の制御部の機能構成を示す図。 第１の実施形態の制御部の処理フローを示す図。 第２の実施形態の車両用制御装置の全体構成を示す図。 第２の実施形態の制御部の機能構成を示す図。 第３の実施形態の車両用制御装置の全体構成を示す図。

以下、実施形態の車両用制御装置及び車両用制御方法を、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の車両用制御装置の全体構成を示す図である。この図において、符号１は車両用制御装置である。
図１に示すように、車両用制御装置１は、架線２０から、パンタグラフ２１を介して直流電力の入力を受ける。また、車両用制御装置１は、入力された直流電力を、所定の電圧・電流からなる交流電力に変換して、負荷である車両のモータ３に供給する。

まず、図１を参照しながら、車両用制御装置１の全体構成について説明する。
車両用制御装置１は、インバータ１１、接地電流検出回路１２、制御部１３、遮断器１４及び検出電流変換部１５を備えている。
インバータ１１は、例えばＶＶＶＦ（Variable Voltage Variable Frequency）であり、パンタグラフ２１を介して架線２０から得られた直流電圧・直流電流を入力電力として、負荷であるモータ３に交流電圧・交流電流を供給する。インバータ１１は、交流電力供給部の例に該当する。
接地電流検出回路１２は、図１に示すように、インバータ１１と接地点Ｂの間に接続され、接地点Ｂに流れる電流（接地電流）を検出する。
制御部１３は、接地電流検出回路１２が検出した接地電流に基づいて、種々の処理を実行する。例えば、制御部１３は、地絡が発生した際に、接地電流検出回路１２が検出する接地電流の増大を検出して、遮断器１４を開放する指令信号を出力する。
遮断器１４は、自装置及び各種電気系統を保護する目的で、地絡発生の際に制御部１３から遮断器開放指令信号が入力された場合に、電気接続を開放して電力の供給を遮断する。

次に、同じく図１を参照しながら、接地電流検出回路１２の構成について説明する。
接地電流検出回路１２は、抵抗１２０、キャパシタ１２１、地絡電流検出器（地絡電流検出部）１２２、及び交流電流検出器（交流電流検出部）１２３を備えている。
地絡電流検出器１２２は、図１に示すように、キャパシタ１２１と並列に接続されている。これにより、地絡電流検出器１２２は、主に接地電流の直流成分を検出する。また、地絡電流検出器１２２は、地絡が発生した際に流れる直流電流（地絡電流）の検出に用いられるため、比較的大きい電流値を検出可能とする。
交流電流検出器１２３は、図１に示すように、抵抗１２０、キャパシタ１２１、地絡電流検出器１２２、と直列に接続されている。これにより交流電流検出器１２３は、交流成分を含んだ接地電流を検出する。交流電流検出器１２３は、運行時に定常的に流れる電流であって、地絡電流よりも微小な交流成分（後述する浮遊容量に基づく高周波リプル）の検出を目的とし、地絡電流検出器１２２よりも微小な電流値を検出可能とする。

このように、本実施形態に係る接地電流検出回路１２は、大電流を検出可能な地絡電流検出器１２２と、微小な電流を検出可能な交流電流検出器１２３と、を備えている。これにより、接地電流検出回路１２は、地絡発生時に地絡電流を検出する機能と、地絡発生前に定常的に流れる微小な交流成分を検出する機能と、を有する。

地絡電流検出器１２２、交流電流検出器１２３による各電流成分の検出信号は制御部１３に出力される。ここで、交流電流検出器１２３による交流成分の電流値を精度よく取得するため、交流電流検出器１２３の出力は、検出電流変換部１５を介して制御部１３に入力される。検出電流変換部１５は、交流電流検出器１２３が検出した交流電流を、制御部１３が地絡発生の予兆検出に用いる信号に変換する。具体的には、検出電流変換部１５は、地絡発生の可能性の度合いを電流の大きさで示す直流信号を出力する。

かかる信号を出力するため、検出電流変換部１５は、バンドパスフィルタ１５１及び平滑回路１５２を備えている。バンドパスフィルタ１５１は、交流電流検出器１２３が検出する交流電流から所定の周波数領域の交流電流を抽出する。特に、バンドパスフィルタ１５１は、インバータ１１及びモータ３を含む回路の共振周波数の交流電流を抽出する。
インバータ１１及びモータ３を含む回路は、架線２０からの電力をモータ３に伝達してモータ３で動力に変換する回路であり、地絡発生の検出、及び、地絡発生の予兆検出の対象となっている回路である。以下では、インバータ１１及びモータ３を含む回路を地絡検出対象と称する。

バンドパスフィルタ１５１が低周波をカットすることで、交流電流検出器１２３のオフセットを除去することができる。
また、バンドパスフィルタ１５１が高周波をカットすることで、高周波ノイズをカットすることができる。
また、バンドパスフィルタ１５１を使用することで、地絡検出対象の共振周波数の交流電流を抽出する（地絡検出対象の共振周波数をターゲットとする）ことができる。ここで、地絡検出対象に含まれる機器の劣化が進むと、接地電流のうち地絡検出対象の浮遊容量に起因して変動する共振周波数の交流成分が大きくなることが経験的に見出された。地絡検出対象に含まれる機器が劣化してボイド（劣化によって生じる傷または空隙等）が生じ、浮遊容量が大きくなった場合に、共振周波数に対するインピーダンスが小さくなるものと考えられる。
なお、バンドパスフィルタの周波数を設定するために、地絡検出対象の共振周波数を実測またはシミュレーションによって予め求めておいてもよい。あるいは、地絡検出対象を等価回路にて近似し、共振周波数を予め算出しておいてもよい。

平滑回路１５２は、例えば、整流ダイオードと平滑容量を組み合わせた回路により構成されるものであってよい。
なお、検出電流変換部１５が、平滑回路１５２に代えて、監視対象の電流を監視可能な信号に変換する他の構成を備えるようにしてもよい。例えば、検出電流変換部１５が、平滑回路１５２に代えて、バンドパスフィルタ１５１からの電流の大きさを数値化して出力する回路を備えていてもよい。

図２は、第１の実施形態の制御部の機能構成を示す図である。
次に、図２を参照しながら、制御部１３の機能構成について説明する。
図２に示すように、制御部１３は、交流電流判定部１３０、地絡発生前通知部１３１、地絡電流判定部１３２、及び開放指令出力部１３３を備えている。

交流電流判定部１３０は、地絡が発生する前の段階で、地絡発生の予兆を検出する。
具体的には、交流電流判定部１３０は、交流電流検出器１２３が検出する接地電流値の入力を受けて、当該接地電流値が所定の電流閾値α（交流電流閾値）を上回るか否かを判定し、上回った場合に所定の地絡発生前判定信号を地絡発生前通知部１３１に出力する。なお上述したように、交流電流検出器１２３は、接地電流として定常的に流れる微小な交流成分（高周波リプル）を検出する。そして、バンドパスフィルタ１５１が、交流電流検出器１２３が検出した交流成分のうち、地絡検出対象の共振周波数成分を抽出する。
また、電流閾値αは、後述する地絡発生の判定に用いられる電流閾値β（後述）よりも低い値に設定される。
交流電流判定部１３０の具体的な構成としては、例えば、交流電流判定部１３０は、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換部を備えている。そして交流電流判定部１３０は、交流電流検出器１２３が検出し、検出電流変換部１５を介して入力された電流検出信号（アナログ信号）をサンプリングデータ（デジタル信号）として取り込む。そして、交流電流判定部１３０は、取り込んだサンプリングデータの示す数値が、予め記憶された電流閾値αを上回るか否かの判定処理を行う。

地絡発生前通知部１３１は、上記地絡発生前判定信号が入力されると、地絡発生の予兆として、接地電流の交流成分が増大していることをオペレータまたは外部に通知するための地絡発生前通知信号を出力する。ここでいう出力は、他機器への信号の出力（送信を含む）であってもよいし、情報の表示または音声出力などユーザが知覚できる態様での出力であってもよい。あるいは、ここでいう出力は、メモリ等へのデータの書込であってもよい。
この地絡発生前通知信号は、例えば、警告ランプやブザー音出力器などへ出力され、当該警告ランプの点灯またはブザー音をもって、上記交流成分が増大していることがオペレータに通知される。これによりオペレータは、地絡が発生する前の段階で、電気系統のいずれかにおいて地絡が発生し得る状況にあることを認識することができる。
なお、接地電流の交流成分の増大を、地絡発生の予兆と見なすことができる点については後述する。

地絡電流判定部１３２は、実際に地絡が発生した際に、その地絡の発生を検出する。
具体的には、地絡電流判定部１３２は、地絡電流検出器１２２が検出する接地電流値の入力を受けて、当該接地電流値が電流閾値β（地絡電流検出閾値）を上回るか否かを判定し、上回った場合に所定の地絡発生判定信号を開放指令出力部１３３に出力する。なお上述したように、地絡電流検出器１２２は、接地電流として地絡が実際に発生した際に流れる直流電流（地絡電流）を検出する。電流閾値βは、この地絡電流の検出をもって遮断器１４が開放されるように設定される。
地絡電流判定部１３２の具体的な構成は、例えば、交流電流判定部１３０と同様にＡ／Ｄ変換部を備え、地絡電流検出器１２２が検出した電流検出信号をサンプリングデータとして取り込んで上記判定処理を行うものとしてもよい。

開放指令出力部１３３は、上記地絡発生判定信号が入力されると、遮断器１４に向けて遮断器開放指令信号を出力する。遮断器１４は、この遮断器開放指令信号が入力されると、自身を開放して、電力の供給源である架線２０から電気系統を遮断する。これにより、地絡発生の際に、車両用制御装置１及び他の電気系統が保護される。

図３は、第１の実施形態の制御部の処理フローを示す図である。
次に、図３を参照しながら、制御部１３の処理フローについて順を追って説明する。
まず、車両用制御装置１及び制御部１３に電源が投入される（ステップＳ１０）。電源が投入されると、同時に架線２０からの電力供給が開始され、インバータ１１が動作を開始し、モータ３が駆動する。
モータ３が駆動を開始すると、交流電流判定部１３０及び地絡電流判定部１３２は直ちに、地絡電流検出器１２２及び交流電流検出器１２３を介して接地電流の入力を受け、その電流値を取得する（ステップＳ１１）。
次に交流電流判定部１３０は、取得した接地電流値（微小な交流成分を主とした電流値）が電流閾値αを上回っているか否かを判定する（ステップＳ１２）。
ここで取得した接地電流値が電流閾値αを上回っていると判定した場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、交流電流判定部１３０は、地絡発生前通知部１３１へ地絡発生前判定信号を出力する。そして地絡発生前通知部１３１が地絡発生前通知信号を警告ランプやブザー音出力器等に出力する（ステップＳ１３）。これにより、オペレータは、地絡発生の予兆として、定常的に流れる交流成分が増大していることを認識することができる。
一方、交流電流判定部１３０は、取得した接地電流値が電流閾値α以下であると判定した場合（ステップＳ１２：ＮＯ）は、地絡発生前判定信号を出力しない。

次に、地絡電流判定部１３２は、地絡電流検出器１２２が取得した接地電流値が電流閾値βを上回っているか否かを判定する（ステップＳ１４）。
ここで地絡電流検出器１２２が取得した接地電流値が電流閾値βを上回っていると判定した場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、地絡電流判定部１３２は、開放指令出力部１３３へ地絡発生判定信号を出力する。そして開放指令出力部１３３は、地絡が発生したものとして、遮断器１４へ遮断器開放指令信号を出力する（ステップＳ１５）。これにより、地絡が発生した際に電気系統への電力供給が遮断されるので、地絡による各種電気系統の破損を防止することができる。
一方、地絡電流判定部１３２は、取得した接地電流値が電流閾値β以下であると判定した場合（ステップＳ１２：ＮＯ）は、地絡は発生していないものとして、地絡発生判定信号を出力しない。またこの後、制御部１３は、ステップＳ１１に戻って継続的に以降の処理を繰り返す。

なお上述した制御部１３の処理フローは一例であって、制御部１３が実施する処理フローが、図３に示した処理フローに限定されることはない。例えば、制御部１３は、交流電流判定部１３０による接地電流の判定と、地絡電流判定部１３２による接地電流の判定の順番は入れ替え可能であり、または、これらを同時に実行することも可能である。
同様に、制御部１３の処理フローは、制御部１３が実施する各処理の目的を達成し得る範囲で変更可能である。

ここで、交流電流判定部１３０が検出する微小な交流成分の増大によって、地絡発生の予兆と認識することができる点について説明する。
図１に示すように、インバータ１１は、架線２０からの直流電圧・直流電流をモータ３へ供給するための交流電力を生成する。このようなインバータ１１の動作は、いわゆる「高周波リプル」として交流成分を発生させる。この交流成分は、車両の電気系統全体に存在する浮遊容量を介して接地電流検出回路１２及び接地点Ｂにまで伝搬する。
ここで浮遊容量は、電気配線や筐体フレームの配置等に応じて少なからず存在するものである。この浮遊容量を介して微小な交流成分が接地点Ｂに伝搬すること自体については、車両（モータ３）の駆動上問題とならない。しかしながら、この交流成分が増大した場合、車両の電気系統の何れかの部分において、浮遊容量が増加していることが推察される。浮遊容量が増加しているということは、電気配線間のある部分において電気的な間隔が狭くなっていることが推察され、したがって、その部分で絶縁耐性が低下して地絡が発生する確率が高くなることが予想される。
例えば、地絡発生の要因として、各種配線（１００、１０１、１０２等）、モータ３における異物（粉塵等）の堆積による短絡が挙げられる。この場合、本実施形態に係る車両用制御装置１は、自装置の駆動により生じる接地電流の交流成分（高周波リプル）をモニタリングすることで、異物の堆積により、電気系統の何れかにおいて浮遊容量が増加していることを識別できる。
このような仕組みにより、車両用制御装置１は、地絡の発生の予兆としての浮遊容量の増加を識別することができる。特に、地絡検出対象の共振周波数成分をモニタリングすることで、浮遊容量が増加していることを識別できる。

以上に述べた第１の実施形態に係る車両用制御装置によれば、車両の通常運行時における電気系統の絶縁耐性を、交流電流検出器１２３が検出する微小な交流電流（高周波リプル）の大小をもって評価することができる。したがって、オペレータは、車両の運行中にリアルタイムで電気系統の絶縁耐性を評価でき、その絶縁耐性に問題がないか否かを精度よく識別することができる。

また、バンドパスフィルタ１５１が、交流電流検出器１２３が検出した交流成分から所定周波数領域の交流電流を抽出する。バンドパスフィルタ１５１が、低周波成分を除去することで、交流電流検出器１２３が検出した電流からオフセットを除去することができる。また、バンドパスフィルタ１５１が、高周波成分を除去することで、交流電流検出器１２３が検出した電流に含まれる高周波ノイズを除去することができる。
さらに、バンドパスフィルタ１５１が、交流電流検出器１２３が検出した交流成分から、地絡検出対象の共振周波数成分を抽出することで、地絡検出対象に含まれる機器の絶縁の劣化を検知することができる。
このように、車両用制御装置１がバンドパスフィルタ１５１を備えることで、バンドパスフィルタ１５１を備えない構成の場合よりも車両の電気系統における絶縁耐性の評価精度を高めることができる。

また、警告ランプの点灯またはブザー音などで通知を受けたオペレータは、その後、絶縁耐性が低下している部分を特定して改善措置を実施する。したがって、車両用制御装置１により、地絡の発生を未然に防ぐことができ、地絡事故からの復帰処理の負担を軽減することができる。
また、微小な電流を検出できる電流検出器及びその周辺回路を新たに設けるのみでよいので、車両用制御装置全体の構成を簡素なものとすることができる。

なお、第１の実施形態に係る車両用制御装置１の変形例として、接地電流検出回路１２の構成において、単一の電流検出器が、地絡電流検出器１２２と、交流電流検出器１２３の両方の機能を備えていてもよい。すなわち、地絡電流とともに微小な交流電流を検知可能な電流検出器を用いることで、回路の部品数を減らして回路規模を縮小することができる。

＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態に係る車両用制御装置を、図面を参照して説明する。
図４は、第２の実施形態の車両用制御装置の全体構成を示す図である。この図において、符号１Ａは車両用制御装置である。なお、本実施形態に係る車両用制御装置１Ａの構成のうち、第１の実施形態に係る車両用制御装置１と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態に係る車両用制御装置１Ａは、地絡電流検出器１２２を備えず、交流電流検出器１２３Ａが、新たな機能構成である偏磁除去部１２３０を備えている点で第１の実施形態と異なる。
以下、交流電流検出器１２３Ａの機能について説明する。
交流電流検出器１２３Ａは、外部から入力されるリセット信号に基づいて、地絡電流が入力された際に発生し得る偏磁を除去する偏磁除去部１２３０を備えている。ここで、交流電流検出器１２３Ａは、一般的な電流検出器と同様に、検出対象とする電流に応じて発生する磁界を、磁気センサを用いて読み取ることで電流値を検出している。
ここで、交流電流検出器１２３Ａは、定常的に流れる微小な交流電流を検出するために、上記磁気センサが微小な磁気の変化を検出できるようにカスタマイズされている。そうすると、交流電流検出器１２３Ａに地絡電流のような直流大電流が入力された場合、当該磁気センサが偏磁してしまい、以降、精度の高い電流検出を実施できなくなる現象が生じる。
この問題を解決するため、本実施形態に係る接地電流検出回路１２Ａは、電流検出器として、この偏磁を除去する処理（消磁）を実施可能な偏磁除去部１２３０を備える。偏磁除去部１２３０は、一般的な消磁処理として、例えば、交流電流を印加して偏磁を除去する処理を行う。

また、本実施形態においては、図４に示すように、交流電流検出器１２３Ａの電流検出信号のうち一部が検出電流変換部１５を介して制御部１３Ａに入力される。これにより制御部１３Ａは、交流電流検出器１２３Ａの電流検出信号を、地絡検出用と、（検出電流変換部１５を介しての）交流電流検出用と、を切り分けて取得することができる。

図５は、第２の実施形態の制御部の機能構成を示す図である。本実施形態に係る制御部１３Ａの構成のうち、第１の実施形態に係る制御部１３と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施形態に係る制御部１３Ａは、図５に示すように、交流電流検出器１２３Ａからの検出電流を、交流電流判定部１３０及び地絡電流判定部１３２が取得する構成としている。また制御部１３Ａは、リセット信号出力部１３４を備えている点で、第１の実施形態に係る制御部１３と異なる。

リセット信号出力部１３４は、地絡が発生したことを示す信号（例えば、遮断器開放指令信号）の入力を受けて、所定のリセット信号を交流電流検出器１２３Ａの偏磁除去部１２３０に出力する。これにより、地絡が発生した際に、交流電流検出器１２３に偏磁が発生したとしても、自動的に偏磁を除去する消磁処理が実施される。したがって、交流電流検出器１２３Ａは、オペレータによる調整作業等を要することなくそのまま使用可能となる。

なお、上述の内容では、リセット信号出力部１３４は、地絡が発生したことを示す遮断器開放指令信号の入力を受けて、偏磁除去部１２３０にリセット信号を出力するものとして説明したが、本実施形態の変形例としては、この方法に限定されることはない。
例えばリセット信号出力部１３４は、地絡の発生を示す信号が入力された後、所定の期間を開けた後にリセット信号を出力するものであってもよい。このようにすることで、偏磁除去部１２３０は、遮断器１４により電力供給が確実に遮断された後に、消磁処理を実施することができる。

第２の実施形態に係る車両用制御装置によれば、地絡が発生して直流大電流が入力されたとしても、交流電流検出器１２３Ａは、自動で復帰することができる。したがって、地絡発生後からの復帰処理の負担を軽減することができる。
また、第２の実施形態に係る車両用制御装置でも、第１の実施形態で説明した効果と同様の効果を得られる。特に、バンドパスフィルタ１５１を設けることによる上記の効果を得られる。すなわち、バンドパスフィルタ１５１が、低周波成分を除去することで、交流電流検出器１２３が検出した電流からオフセットを除去することができる。また、バンドパスフィルタ１５１が、高周波成分を除去することで、交流電流検出器１２３が検出した電流に含まれる高周波ノイズを除去することができる。また、バンドパスフィルタ１５１が、交流電流検出器１２３が検出した交流成分から、地絡検出対象の共振周波数成分を抽出することで、地絡検出対象に含まれる機器の絶縁の劣化を検知することができる。

＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態に係る車両用制御装置を、図面を参照して説明する。
図６は、第３の実施形態の車両用制御装置の全体構成を示す図である。この図において、符号１Ｂは車両用制御装置である。なお、本実施形態に係る車両用制御装置１Ｂの構成のうち、第１の実施形態に係る車両用制御装置１と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態に係る車両用制御装置１Ｂは、交流電流検出器１２３の配置が第１の実施形態の場合と異なる。具体的には、交流電流検出器１２３がキャパシタ１２１と直列に接続され、抵抗１２０及び地絡電流検出器１２２と並列に接続されている点で、第１の実施形態と異なる。
このように、交流電流検出器１２３がキャパシタ１２１と直列に接続されていることで、交流電流検出器１２３が検出する低周波電流が小さくなる。特に、上記の配置によれば、交流電流検出器１２３が抵抗１２０と直列に接続されている場合よりも、交流電流検出器１２３が検出する低周波電流が小さくなる。さらには、上記の配置によれば、図１の配置の場合よりも、交流電流検出器１２３が検出する低周波電流が小さくなる。すなわち、上記の配置によれば、抵抗１２０とキャパシタ１２１との並列接続と、交流電流検出器１２３とが直列に接続されている場合よりも、交流電流検出器１２３が検出する低周波電流が小さくなる。
ここで、低周波電流は地絡検出対象における絶縁の劣化の影響を受けにくい。従って、交流電流検出器１２３が検出する低周波電流が大きいと、地絡検出対象における絶縁の劣化による電流の変化を検出しづらくなる。これに対し、上記のように交流電流検出器１２３が検出する低周波電流が小さくなることで、制御部１３が地絡検出対象における浮遊容量増加を検出する精度が向上する。浮遊容量増加の検出精度が向上することで、制御部１３が絶縁の劣化を検出する精度が向上する。

以上に述べた少なくともひとつの実施形態の車両用制御装置によれば、交流電流検出器１２３は、インバータ１１と接地点とを電気接続する接地線に設けられ、当該接地線を流れる交流電流を検出する。また、バンドパスフィルタ１５１は、交流電流検出部１２３が検出する交流電流から所定の周波数領域の交流電流を抽出する。そして、地絡発生前通知部１３１は、バンドパスフィルタ１５１が抽出した交流電流の大きさと、地絡の発生を検出する電流閾値である地絡電流検出閾値よりも低い値に設定された所定の交流電流閾値との比較結果に応じて、地絡発生の予兆を示す地絡発生前通知信号を出力する。
これにより、車両用制御装置は、車両の電気系統における絶縁耐性を簡素に評価することができ、かつ、評価精度を高めることができる。具体的には、車両制御装置が、通常運行時において生じる接地電流の交流成分を検出することで、車両の電気系統における絶縁耐性を簡素かつ精度よく評価できる。また、車両用制御装置がバンドパスフィルタを備えることで、バンドパスフィルタを備えない構成の場合よりも車両の電気系統における絶縁耐性の評価精度を高めることができる。

なお、上述の実施形態の接地電流検出回路１２、１２Ａの回路構成は、図１、図４に示した構成に限定されることはない。例えば、図１、図４によれば、交流電流検出器１２３、１２３Ａは、抵抗１２０及びキャパシタ１２１よりも接地点Ｂ側に接続されている。しかし、各実施形態の変形例に係る交流電流検出器１２３、１２３Ａは、例えば、抵抗１２０及びキャパシタ１２１よりもインバータ１１側に接続される態様であってもよい。
その他、接地電流検出回路１２、１２Ａの回路構成は、その目的を達成し得る範囲で変更可能である。

例えば、第１の実施形態における交流電流検出器１２３又は第２の実施形態における交流電流検出器１２３Ａが、抵抗１２０と直列に接続されていてもよい。この場合も、バンドパスフィルタ１５１を設けることによる上記の効果を得られる。すなわち、バンドパスフィルタ１５１が、低周波成分を除去することで、交流電流検出器１２３が検出した電流からオフセットを除去することができる。また、バンドパスフィルタ１５１が、高周波成分を除去することで、交流電流検出器１２３が検出した電流に含まれる高周波ノイズを除去することができる。また、バンドパスフィルタ１５１が、交流電流検出器１２３が検出した交流成分から、地絡検出対象の共振周波数成分を抽出することで、地絡検出対象に含まれる機器の劣化を検知することができる。

また、車両用制御装置１、１Ａ又は１Ｂが絶縁耐性を評価する対象は、インバータ１１及びモータ３を含む回路に限らない。車両用制御装置１、１Ａ又は１Ｂは、接地電流を検出可能ないろいろな回路または装置の絶縁耐性を評価することができる。例えば、車両用制御装置１、１Ａ又は１Ｂが、モータ以外の負荷を含む回路の絶縁耐性を評価するようにしてもよい。

なお、上述の制御部１３、１３Ａ及び１３Ｂは、内部にコンピュータシステムを有している態様であってもよい。そして、上述した制御部１３、１３Ａの各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここで、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）または半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
また制御部１３、１３Ａは、上述した各機能部が、ネットワークを介して接続された複数の装置に分散して具備されるものであってもよい。

以上、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とする。

１、１Ａ、１Ｂ…車両用制御装置、１１…インバータ、１２、１２Ａ…接地電流検出回路、１２０…抵抗、１２１…キャパシタ、１２２…地絡電流検出器、１２３、１２３Ａ…交流電流検出器、１２３０…偏磁除去部、１３、１３Ａ…制御部、１３０…交流電流判定部、１３１…地絡発生前通知部、１３２…地絡電流判定部、１３３…開放指令出力部、１３４…リセット信号出力部、１４…遮断器、１５…検出電流変換部、１５１…バンドパスフィルタ、１５２…平滑回路、２０…架線、２１…パンタグラフ、３…モータ

Claims (7)

1. 外部から電力の入力を受けて負荷へ交流電力を供給するインバータと、
   前記インバータと接地点とを電気接続する接地線に設けられ、交流電流を検出する交流電流検出部と、
   前記交流電流検出部が検出する交流電流から、前記インバータと前記負荷とを含む回路における共振周波数を含む所定の周波数領域の交流電流を抽出するバンドパスフィルタと、
   前記バンドパスフィルタが抽出した交流電流の大きさと、地絡の発生を検出する電流閾値である地絡電流検出閾値よりも低い値に設定された所定の交流電流閾値との比較結果に応じて、地絡発生の予兆を示す地絡発生前通知信号を出力する地絡発生前通知部と、
   を備える車両用制御装置。
2. 前記交流電流検出部は、キャパシタと直列に接続されている
   請求項１に記載の車両用制御装置。
3. 前記接地線に設けられ、前記交流電流検出部よりも大きい電流を検出可能な地絡電流検出部をさらに備える
   請求項１または請求項２に記載の車両用制御装置。
4. 前記交流電流検出部は、
   外部からの所定のリセット信号の入力を受けた場合に、入力された電流に基づいて発生した偏磁を除去する処理を実施する
   請求項１から請求項３の何れか一項に記載の車両用制御装置。
5. 前記インバータは、架線からパンタグラフを介して直流電力の入力を受けて車両のモータへ交流電力を供給し、
   前記バンドパスフィルタは、前記インバータと前記モータとを含む回路における共振周波数の交流電流を抽出する
   請求項１から請求項４の何れか一項に記載の車両用制御装置。
6. 前記地絡発生前通知部は、
   前記交流電流が前記交流電流閾値を上回った場合に、外部へ通知する
   請求項１から請求項５の何れか一項に記載の車両用制御装置。
7. インバータが、外部からの電力の入力を受けて負荷へ交流電力を供給し、
   交流電流検出部が、前記インバータと接地点とを接続する接地線に設けられ、当該接地線を流れる交流電流を検出し、
   バンドパスフィルタが、前記交流電流検出部が検出する交流電流から、前記インバータと前記負荷とを含む回路における共振周波数を含む所定の周波数領域の交流電流を抽出し、
   地絡発生前通知部が、前記バンドパスフィルタが抽出した交流電流の大きさと、地絡の発生を検出する電流閾値である地絡電流検出閾値よりも低い値に設定された所定の交流電流閾値との比較結果に応じて、地絡発生の予兆を示す地絡発生前通知信号を出力する、
   車両用制御方法。

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