JPWO2014167711A1

JPWO2014167711A1 - 推進制御装置および推進制御方法

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Publication number: JPWO2014167711A1
Application number: JP2015511050A
Authority: JP
Inventors: 智伸三原; 吉生永塚
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-04-12
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2017-02-16
Anticipated expiration: 2033-04-12
Also published as: US9452681B2; WO2014167711A1; EP2985169B1; JP5791849B2; US20160039290A1; EP2985169A4; EP2985169A1

Abstract

異常検知部（６）は、電流検出部（５）が検出する電力変換器（４）が出力する電流に基づき、電力変換器（４）において異常が生じているか否かを検知する。判定部（２）は、電力変換器（４）の内、異常が生じている電力変換器（４）の個数を含む車両の推進力の低減の程度を示す値が判定基準を満たす場合に、複数の電力変換器（４）の内、異常が生じていない電力変換器（４）の出力を通常の出力より高くする必要があると判定する。出力制御部（３）は、異常検知部（６）から電力変換器（４）において異常が生じていることを通知された場合には、電力変換器（４）を停止する。また出力制御部（３）は、判定部（２）で出力を通常の出力より高くする必要があると判定された電力変換器（４）の出力が通常の出力より高くなるように制御する。

Description

この発明は、車両の推進力を制御する推進制御装置および推進制御方法に関する。

電気鉄道車両（以下、電気車という）においては、一部の電力変換器が故障等により停止した場合でも、電気車の運転を継続させることが求められる。特許文献１に開示される電気車駆動装置は、駆動力発生手段の各巻線を駆動するいずれかの電力変換手段が故障した場合には、故障した電力変換手段を除く他の電力変換手段を組み合わせて、急激なトルク変動を生じないような運転に移行できるように制御を行う。

特開平７−８７６０４号公報

特許文献１に開示される電気車駆動装置の様に、一部の電力変換器が故障等により停止し、他の電力変換器を組み合わせて電気車を駆動する場合、電気車の推進力が十分に得られない可能性がある。そこで従来は、一部の電力変換器の故障が生じた場合に、必要な推進力を得るため、運転士が自己の判断により所定の機器を操作することで、電力変換器の出力が通常の出力より高い出力になるように制御している。しかし、運転士が判断や操作を誤った場合には、十分な推進力を得ることができない可能性がある。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、一部の電力変換器において異常が生じた際に、車両の推進力の減少を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の推進制御装置は、複数の電力変換器、出力制御部、異常検知部、判定部を備える。電力変換器は、車輪を駆動する主電動機を駆動する電力を出力する。出力制御部は、電力変換器の出力を制御する。異常検知部は、電力変換器に異常が生じているか否かを検知する。判定部は、複数の電力変換器の内、異常が生じている電力変換器の個数に基づく車両の推進力の低減の程度を示す値が判定基準を満たす場合に、複数の電力変換器の内、異常が生じていない電力変換器の出力を、いずれの電力変換器にも異常が生じていない場合の出力である、通常の出力より高くする必要があると判定する。また出力制御部は、判定部で出力を通常の出力より高くする必要があると判定された電力変換器の出力が通常の出力より高くなるように制御する。

本発明によれば、一部の電力変換器において異常が生じた際に、車両の推進力の減少を抑制することが可能となる。

本発明の実施の形態１に係る推進制御装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態１に係る推進制御装置の異なる構成例を示すブロック図である。実施の形態１に係る推進制御装置の配置例を示すブロック図である。実施の形態１に係る推進制御装置が行う推進制御の動作の一例を示すフローチャートである。本発明の実施の形態２に係る推進制御装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態２に係る推進制御装置の配置例を示すブロック図である。本発明の実施の形態４に係る推進制御装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態４に係る推進制御装置の配置例を示すブロック図である。実施の形態４に係る推進制御装置が行う推進制御の動作の一例を示すフローチャートである。本発明の実施の形態５に係る推進制御装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態５に係る推進制御装置の配置例を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る推進制御装置の構成例を示すブロック図である。推進制御装置１は、判定部２、出力制御部３、電力変換器４、電流検出部５、および異常検知部６を備える。推進制御装置１は、２以上の任意の個数の電力変換器を備える。例えば推進制御装置１は、図１において点線で囲まれた出力制御部３、電力変換器４、電流検出部５、および異常検知部６をそれぞれ２以上の任意の個数備える。電力変換器４は入力された電力を変換して出力し、主電動機２０を駆動する。図１の例においては、電力変換器４は１つの主電動機２０を駆動しているが、電力変換器４が複数の主電動機２０を駆動するように構成してもよい。主電動機２０が駆動され、電気車の推進力が生じる。電力変換器４のいずれにおいても異常が生じていない場合には、出力制御部３は、図示しない例えば運転台からの力行指令やブレーキ指令を含む運転指令に基づき電力変換器４を制御する。いずれの電力変換器４にも異常が生じていない場合の運転指令に基づく各電力変換器４の出力を通常の出力と定義する。

電力変換器４のいずれかにおいて異常が生じた場合の推進制御装置１の動作について説明する。異常検知部６は、電流検出部５が検出する電力変換器４が出力する電流に基づき、電力変換器４において異常が生じているか否かを検知する。異常検知部６は、例えば電力変換器４が出力する電流が所定の範囲外となった場合や、電流の変化率が所定の範囲外となった場合に、電力変換器４において異常が生じていることを検知する。また異常検知部６は、電流検出部５の代わりに電圧検出部が検出する電力変換器４の出力電圧に基づき、電力変換器４において異常が生じているか否かを検知してもよい。異常検知部６は、電力変換器４において異常が生じていることを検知した場合には、その旨を判定部２および出力制御部３に通知する。

判定部２は、電力変換器４の内、異常が生じている電力変換器４の個数に基づく車両の推進力の低減の程度を示す値が判定基準を満たす場合に、複数の電力変換器４の内、異常が生じていない電力変換器４の出力を通常の出力より高くする必要があると判定する。判定部２は、例えば異常が生じている電力変換器４の個数が閾値以上である場合に、異常が生じていない電力変換器４の出力を通常の出力より高くする必要があると判定する。

出力制御部３は、異常検知部６から制御対象の電力変換器４において異常が生じていることを通知された場合には、電力変換器４を停止する。また出力制御部３は、判定部２で制御対象の電力変換器４の出力を通常の出力より高くする必要があると判定された場合には、電力変換器４の出力が通常の出力より高くなるように制御する。該電力変換器４の出力が増加することで、一部の電力変換器４において異常が生じた際に、車両の推進力の低下を抑制することが可能となる。

図２は、実施の形態１に係る推進制御装置の異なる構成例を示すブロック図である。図１に示す推進制御装置１の構成に加えて、高出力指令取得部７を設けた。例えば運転台に設けられた高出力指令スイッチが運転士によって操作されると、高出力指令取得部７は、電力変換器４の出力を増加させる指令を取得し、判定部２に送る。判定部２は、高出力指令取得部７から指令を取得した場合、または図１に示す推進制御装置１の様に車両の推進力の低減の程度を示す値が判定基準を満たす場合に、異常が生じていない電力変換器４の出力を通常の出力より高くする必要があると判定する。そして図１に示す推進制御装置１の様に、出力制御部３は、判定部２で出力を増加させる必要があると判定された電力変換器４の出力が通常の出力より高くなるように制御する。

図３は、実施の形態１に係る推進制御装置の配置例を示すブロック図である。図２に示す推進制御装置１の各部および主電動機２０を複数車両から成る電気車に配置した例を示す。理解を容易にするために１号車と２号車から成る電気車を用いて説明する。

１号車には、判定部２ａ、出力制御部３ａ、電力変換器４ａ、電流検出部５ａ、異常検知部６ａが配置され、２号車には、判定部２ｂ、出力制御部３ｂ、電力変換器４ｂ、電流検出部５ｂ、異常検知部６ｂが配置される。電力変換器４ａは主電動機２０ａを駆動し、電力変換器４ｂは主電動機２０ｂを駆動する。例えば出力制御部３ａ、３ｂは、通常モードと高出力モードの２つのモードを有し、電力変換器４ａ、４ｂのいずれにおいても異常が生じていない場合には、通常モードで運転指令に基づき電力変換器４ａ、４ｂを制御する。高出力指令取得部７および情報管理部８は、いずれの車両に配置されてもよい。情報管理部８は、異常検知部６ａ、６ｂから電力変換器４ａ、４ｂにおいて異常が生じているか否かを示す情報を受け取り、電気車における電力変換器４ａ、４ｂの内、異常が生じている個数を算出し、判定部２ａ、２ｂに送る。

また情報管理部８が算出した電力変換器４ａ、４ｂの内、異常が生じている個数を運転台のモニタに表示するようにしてもよい。その場合、運転士がモニタに表示された電力変換器の個数を確認し、高出力指令スイッチを操作することができる。

電力変換器４ａに異常が生じた場合であって、高出力指令取得部７で指令を取得していない場合を例にして推進制御装置１の動作について説明する。異常検知部６ａは、電流検出部５ａが検出した電力変換器４ａが出力する電流に基づき、電力変換器４ａにおいて異常が生じたことを検知し、出力制御部３ａおよび情報管理部８に電力変換器４ａにおいて異常が生じたことを通知する。通知を受けた出力制御部３ａは、電力変換器４ａを停止させる。異常検知部６ｂは、異常を検知しないため、出力制御部３ｂおよび情報管理部８のいずれにも通知を行わない。

情報管理部８は、電力変換器４ａ、４ｂの内、異常が生じている個数を１と算出し、判定部２ａ、２ｂに送る。判定部２ａ、２ｂは、高出力指令取得部７から指令を取得したか否か、および情報管理部８から受け取った異常が生じている個数が閾値以上であるか否かをそれぞれ判定する。閾値を１とすると、判定部２ａ、２ｂは、情報管理部８から受け取った異常が生じている個数が閾値１以上であるため、出力制御部３ａ、３ｂに高出力モードでの制御を指示するモード信号を送る。

出力制御部３ａは、高出力モードでの制御を指示するモード信号を受け取るが、異常検知部６ａから電力変換器４ａにおいて異常が生じたことを通知されているため、電力変換器４ａを停止させた状態に維持する。出力制御部３ｂは、高出力モードでの制御を指示するモード信号を受け取り、通常モードから高出力モードに切り替えて、例えば電力変換器４ｂの出力電流が大きくなるように制御することで、電力変換器４ｂの出力を通常の出力より高くする。電力変換器４ａに異常が生じた場合であっても、異常が生じていない電力変換器４ｂの出力を通常の出力より高くすることで、車両の推進力の低減を抑制することが可能となる。

閾値を２以上の値とすると、判定部２ａ、２ｂは、情報管理部８から受け取った異常が生じている個数が閾値２以上でないため、出力制御部３ａ、３ｂに通常モードでの制御を指示するモード信号を送る。出力制御部３ａは、電力変換器４ａを停止させた状態に維持し、出力制御部３ｂは、通常モードで電力変換器４ｂの出力を制御する。

以下、高出力指令取得部７で指令を取得した場合を例にして説明する。上述の例と同様に、異常検知部６ａは、電力変換器４ａにおいて異常が生じたことを出力制御部３ａおよび情報管理部８に通知する。通知を受けた出力制御部３ａは、電力変換器４ａを停止させる。異常検知部６ｂは、異常を検知しないため、出力制御部３ｂおよび情報管理部８のいずれにも通知を行わない。

情報管理部８は、電力変換器４ａ、４ｂの内、異常が生じている個数を１と算出し、判定部２ａ、２ｂに送る。判定部２ａ、２ｂは、高出力指令取得部７から指令を取得したか否か、および情報管理部８から受け取った異常が生じている個数が閾値以上であるか否かをそれぞれ判定する。閾値を２とすると、判定部２ａ、２ｂは、情報管理部８から受け取った異常が生じている個数が閾値２以上ではないが、高出力指令取得部７から指令を取得したため、出力制御部３ａ、３ｂに高出力モードでの制御を指示するモード信号を送る。後続の処理は上述の例と同様である。推進力の低下を示す値が判定基準を満たさない場合であっても、高出力指令取得部７から指令を取得した場合には、異常が生じていない電力変換器４ｂの出力を通常の出力より高くすることで、車両の推進力の低減を抑制することが可能となる。

判定部２ａ、２ｂは、高出力指令取得部７で指令を取得した場合に、判定基準を緩和、すなわち上記閾値を小さくするようにしてもよい。上述の例では、高出力指令取得部７から指令を取得した場合に、判定部２ａ、２ｂが閾値を２から１に変更すると、情報管理部８から受け取った異常が生じている個数が閾値１以上であるため、判定部２ａ、２ｂは、出力制御部３ａ、３ｂに高出力モードでの制御を指示するモード信号を送る。

なお情報管理部８を設けずに、異常検知部６ａ、６ｂから電力変換器４ａ、４ｂにおいて異常が生じていることを通知された判定部２ａ、２ｂが互いに該通知を行って、それぞれ電力変換器４ａ、４ｂの内、異常が生じている個数を算出してもよい。

図４は、実施の形態１に係る推進制御装置が行う推進制御の動作の一例を示すフローチャートである。電力変換器４ａにおいて異常が生じた場合を例にして説明する。異常検知部６ａは、電力変換器４ａにおいて異常が生じたことを検知し、出力制御部３ａは、電力変換器４ａを停止させる（ステップＳ１１０）。情報管理部８は、電力変換器４ａ、４ｂの内、異常が生じている個数を算出する（ステップＳ１２０）。高出力指令取得部７で指令を取得した場合には（ステップＳ１３０；Ｙ）、判定部２ａ、２ｂは出力制御部３ａ、３ｂに高出力モードでの制御を指示するモード信号を送る。そして、出力制御部３ａは、異常検知部６ａから電力変換器４ａにおいて異常が生じたことを通知されているため、電力変換器４ａを停止させた状態に維持し、出力制御部３ｂは、通常モードから高出力モードに切り替えて、電力変換器４ｂの出力を制御する（ステップＳ１４０）。

高出力指令取得部７で指令を取得しなかった場合には（ステップＳ１３０；Ｎ）、判定部２ａ、２ｂは情報管理部８から受け取った異常が生じている個数が閾値以上であるか否かに基づき、出力を通常の出力より高くすることが必要であるか否かを判定する。判定部２ａ、２ｂは、異常が生じている個数が閾値以上である場合には出力を通常の出力を高くすることが必要であると判定し（ステップＳ１５０；Ｙ）、出力制御部３ａ、３ｂに高出力モードでの制御を指示するモード信号を送る。そして、出力制御部３ａは、異常検知部６ａから電力変換器４ａにおいて異常が生じたことを通知されているため、電力変換器４ａを停止させた状態に維持し、出力制御部３ｂは、通常モードから高出力モードに切り替えて、電力変換器４ｂの出力を制御する（ステップＳ１４０）。

判定部２ａ、２ｂは、異常が生じている個数が閾値以上でない場合には出力を通常の出力より高くする必要はないと判定し（ステップＳ１５０；Ｎ）、出力制御部３ａ、３ｂに通常モードでの制御を指示するモード信号を送る。そして、出力制御部３ａは、異常検知部６ａから電力変換器４ａにおいて異常が生じたことを通知されているため、電力変換器４ａを停止させた状態に維持し、出力制御部３ｂは、通常モードで電力変換器４ｂの出力を制御する（ステップＳ１６０）。推進制御装置１は上述の処理を繰り返し行う。

なお閾値は、車両数に応じて変化させてもよい。例えば８両編成であれば閾値を１とし、１２両編成であれば閾値を２としてもよい。

以上説明したとおり、本実施の形態１に係る推進制御装置１によれば、一部の電力変換器４に異常が生じた際に、車両の推進力の減少を抑制することが可能となる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係る推進制御装置の構成例を示すブロック図である。図２に示す推進制御装置１の構成に加え、重量検出部９を備える。なお図１に示す推進制御装置１に重量検出部９を加えた構成としてもよい。実施の形態１と異なる推進制御装置１の各部の動作について説明する。

重量検出部９は、車両数と予め定められた値である空車重量との積、および各車両の応荷重検出器が検出する、乗車人員の変動によって変化する荷重の合計を車両重量として算出し判定部２に送る。空車重量とは、乗車人員がいない場合の車両搭載機器を含む車体の重量である。車両数をＣとし、空車重量をＷ_０とし、各車両の応荷重検出器が検出する荷重の合計をＷとすると、車両重量はＣ・Ｗ_０＋Ｗで表される。なお空車重量が車両ごとに異なる場合には、Ｃ・Ｗ_０の代わりに、各車両の空車重量の合計を用いる。

各車両の判定部２は、異常が生じている電力変換器４の個数Ｍ、予め定められた値である電力変換器４の出力の最大値Ｐｍａｘ、電力変換器４の総数Ｎ、および重量検出部９から送られた車両重量に基づき、下記（１）式で表されるように、車両の加速度ａを算出する。各電力変換器４として同様の性能を有する機器を用いるため、電力変換器４の出力の最大値Ｐｍａｘは互いに等しいとみなせる。なお式中のＫは単位換算のための定数である。荷重は質量と重力加速度の積である。荷重の計測値が質量に一致するような単位で荷重を計測する場合には、下記のように荷重を用いて車両の加速度ａを算出することができる。

判定部２は、車両の加速度ａが閾値以下である場合に、異常が生じていない電力変換器４の出力を通常の出力より高くする必要があると判定する。

図６は、実施の形態２に係る推進制御装置の配置例を示すブロック図である。図３の構成に加え、応荷重検出器１０ａ、１０ｂがそれぞれ１号車と２号車に配置される。応荷重検出器１０ａ、１０ｂは、荷重を検出し、情報管理部８に送る。情報管理部８は、車両数と予め定められた値である空車重量との積と各車両の応荷重検出器１０ａ、１０ｂが検出する荷重の合計を車両重量として算出し判定部２ａ、２ｂに送る。すなわち、情報管理部８および応荷重検出器１０ａ、１０ｂが協働して重量検出部９としての動作を行う。

電力変換器４ａに異常が生じた場合であって、高出力指令取得部７で指令を取得していない場合を例にして推進制御装置１の動作について説明する。実施の形態１と同様に、異常検知部６ａは、電流検出部５ａが検出した電力変換器４ａが出力する電流に基づき、電力変換器４ａにおいて異常が生じたことを検知し、出力制御部３ａおよび情報管理部８に電力変換器４ａにおいて異常が生じたことを通知する。通知を受けた出力制御部３ａは、電力変換器４ａを停止させる。異常検知部６ｂは、異常を検知しないため、出力制御部３ｂおよび情報管理部８のいずれにも通知を行わない。

情報管理部８は、電力変換器４ａ、４ｂの内、異常が生じている個数を１と算出し、また車両重量を算出し、判定部２ａ、２ｂに送る。判定部２ａ、２ｂは、高出力指令取得部７から指令を取得したか否か、および上記（１）式に従って算出した車両の加速度が閾値以下であるか否かをそれぞれ判定する。判定部２ａ、２ｂは、車両の加速度が閾値以下である場合には、出力制御部３ａ、３ｂに高出力モードでの制御を指示するモード信号を送る。

実施の形態１と同様に、出力制御部３ａは、高出力モードでの制御を指示するモード信号を受け取るが、異常検知部６ａから電力変換器４ａにおいて異常が生じたことを通知されているため、電力変換器４ａを停止させた状態に維持する。出力制御部３ｂは、高出力モードでの制御を指示するモード信号を受け取り、通常モードから高出力モードに切り替えて、電力変換器４ｂの出力を制御し、電力変換器４ｂの出力を通常の出力より高くする。電力変換器４ａに異常が生じた場合であっても、異常が生じていない電力変換器４ｂの出力を通常の出力より高くすることで、車両の推進力の低減を抑制することが可能となる。

また車両の加速度が閾値以下でない場合には、判定部２ａ、２ｂは、出力制御部３ａ、３ｂに通常モードでの制御を指示するモード信号を送る。出力制御部３ａは、電力変換器４ａを停止させた状態に維持し、出力制御部３ｂは、通常モードで電力変換器４ｂの出力を制御する。

情報管理部８は、電力変換器４ａ、４ｂの内、異常が生じている個数を１と算出し、また車両重量を算出し、判定部２ａ、２ｂに送る。判定部２ａ、２ｂは、高出力指令取得部７から指令を取得したか否か、および上記（１）式に従って算出した車両の加速度が閾値以下であるか否かをそれぞれ判定する。車両の加速度が閾値以下でない場合であっても、判定部２ａ、２ｂは、高出力指令取得部７から指令を取得したため、出力制御部３ａ、３ｂに高出力モードでの制御を指示するモード信号を送る。後続の処理は上述の例と同様である。車両の加速度が閾値以下でない場合であっても、高出力指令取得部７から指令を取得した場合には、異常が生じていない電力変換器４ｂの出力を通常の出力より高くすることで、車両の推進力の低減を抑制することが可能となる。

なお情報管理部８を設けずに、異常検知部６ａ、６ｂから電力変換器４ａ、４ｂにおいて異常が生じていることを通知された判定部２ａ、２ｂが互いに該通知を行って、それぞれ電力変換器４ａ、４ｂの内、異常が生じている個数を算出してもよい。また応荷重検出器１０ａ、１０ｂから荷重を示す信号を受け取った判定部２ａ、２ｂが互いに通信を行って、それぞれ車両重量を算出し、上記（１）式に基づき車両の加速度を算出してもよい。

実施の形態２に係る推進制御装置１が行う推進制御の動作は図４に示す実施の形態１に係る推進制御装置１の動作と同様である。ただし、ステップＳ１２０において、異常が生じている個数に加え、車両重量も算出する。またステップＳ１５０においては、上述の通り、車両の加速度が閾値以下であるか否かに基づき、出力を増加させる必要があるか否かを判定する。

以上説明したとおり、本実施の形態２に係る推進制御装置１によれば、一部の電力変換器４に異常が生じた際に、車両の推進力の減少を抑制することが可能となる。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る推進制御装置の構成例は実施の形態１または２に係る推進制御装置１と同様である。ただし、実施の形態３に係る推進制御装置１が備える判定部２は、車両が走行している地点の勾配に基づき判定基準を変化させる。例えば判定部２は、車両が走行している地点の勾配が閾値以上である場合に、判定基準を緩和する。すなわち、判定部２は、車両が走行している地点の勾配が閾値以上であれば、異常が生じている電力変換器４の個数についての閾値を小さい値に変更して、実施の形態１のように異常が生じていない電力変換器４の個数が閾値以上である場合には、異常が生じていない電力変換器４の出力を通常の出力より高くする必要があると判定する。また例えば判定部２は、車両が走行している地点の勾配が閾値以上であれば、車両の加速度についての閾値を大きい値に変更して、実施の形態２のように車両の加速度が閾値以下である場合には、異常が生じていない電力変換器４の出力を通常の出力より高くする必要があると判定する。なお車両が走行している地点の勾配が閾値以上でない場合には、判定基準の変更は行わない。

実施の形態３に係る推進制御装置１が備える情報管理部８は、車両が走行する軌道の勾配についての情報、例えば区間ごとの軌道の勾配についての情報を保持している。情報管理部８は、例えばＡＴＣ（Automatic Train Control：自動列車制御装置）の車上子から、車両が走行している地点についての情報を受け取り、車両が走行している地点の勾配を検出する。情報管理部８は、検出した車両が走行している地点の勾配を判定部２ａ、２ｂに通知する。判定部２ａ、２ｂは、車両が走行している地点の勾配が閾値以上であれば、電力変換器４ａ、４ｂの内、異常が生じている個数についての閾値を小さい値に変更して、異常が生じている個数が閾値以上である場合には、出力を通常の出力より高くする必要があると判定する。実施の形態３に係る推進制御装置１が行う推進制御の動作は、図４に示す実施の形態１の動作と同様である。ただしステップＳ１５０における判定基準は車両が走行している地点の勾配が閾値以上であるか否かに応じて変化する。

以上説明したとおり、本実施の形態３に係る推進制御装置１によれば、車両が走行している地点の勾配に基づき判定基準を変えることで、車両の推進力の減少を抑制する程度を変えることが可能となる。

（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４に係る推進制御装置の構成例を示すブロック図である。図２に示す推進制御装置１の構成に加え、時間計測部１１を備える。なお図１に示す推進制御装置１に時間計測部１１を加えた構成としてもよい。実施の形態１と異なる推進制御装置１の各部の動作について説明する。

電力変換器４の出力が通常の出力より高い状態が長時間続くと、電力変換器４が高温となり、電力変換器４のメンテナンスの周期が短くなる可能性がある。そこで時間計測部１１は、出力が通常の出力より高い状態での電力変換器４の作動時間を計測し、作動時間に基づき電力変換器４を出力が通常の出力より高い状態で作動させることが可能であるか否かを判定し、判定結果を判定部２に送る。

時間計測部１１は、例えば出力制御部３からモード信号を受信し、通常モードから高出力モードに切り替わったことを検出すると、高出力での作動時間の計測を開始する。その後、高出力での作動時間が閾値を超えた場合に、時間計測部１１は、判定部２への停止信号の送信を開始する。そして出力制御部３からモード信号を受信し、高出力モードから通常モードに切り替わったことを検出すると高出力での作動時間の計測を停止し、通常出力での作動時間の計測を開始する。通常出力での作動時間が閾値を超えると、判定部２への停止信号の送信を終了する。

判定部２は、車両の推進力の低減の程度を示す値が判定基準を満たす場合に、時間計測部１１で出力が通常の出力より高い状態で作動させることが可能であると判定された、異常が生じていない電力変換器４の出力を通常の出力より高くする必要があると判定する。例えば判定部２は、異常が生じている電力変換器４の個数を含む車両の推進力の低減の程度を示す値が判定基準を満たす場合であって、時間計測部１１から停止信号が送られていない場合には、異常が生じていない電力変換器４の出力を通常の出力より高くする必要があると判定する。

出力制御部３は、異常検知部６から電力変換器４において異常が生じていることを通知された場合には、電力変換器４を停止する。また時間計測部１１で出力が通常の出力より高い状態で作動させることが可能であると判定された、異常が生じていない電力変換器４の出力を増加させる必要があると判定部２で判定された場合には、出力制御部３は、電力変換器４の出力が通常の出力より高くなるように制御する。該電力変換器４の出力が増加することで、一部の電力変換器４の異常による車両の推進力の低下を抑制することが可能となる。

異常が生じている電力変換器４の個数が閾値以上である場合であっても、出力制御部３は、時間計測部１１で出力が通常の出力より高い状態で作動させることが可能でないと判定された、異常が生じていない電力変換器４の出力が通常の出力となるように制御する。作動時間に基づき時間計測部１１で出力が通常の出力より高い状態で作動させることが可能でないと判定された電力変換器４の出力は通常の出力となるため、電力変換器４の負荷が高くなり過ぎないように制御することが可能となる。

図８は、実施の形態４に係る推進制御装置の配置例を示すブロック図である。図３の構成に加え、時間計測部１１ａ、１１ｂがそれぞれ１号車と２号車に配置される。時間計測部１１ａ、１１ｂは、出力制御部３ａ、３ｂが出力するモード信号に基づき、電力変換器４ａ、４ｂの高出力での作動時間を計測し、作動時間が閾値を超えると判定部２ａ、２ｂへの停止信号の送信を開始する。その後電力変換器４ａ、４ｂの通常出力での作動時間が閾値を超えると判定部２ａ、２ｂへの停止信号の送信を終了する。

情報管理部８は、電力変換器４ａ、４ｂの内、異常が生じている個数を１と算出し、判定部２ａ、２ｂに送る。判定部２ａ、２ｂは、高出力指令取得部７から指令を取得したか否か、および情報管理部８から受け取った異常が生じている個数が閾値以上であって、時間計測部１１ａ、１１ｂから停止信号が送られていない状態であるか否かをそれぞれ判定する。処理開始時には作動時間は０で初期化されているため、時間計測部１１ａ、１１ｂは停止信号を出力しない。異常が生じている個数についての閾値を１とすると、判定部２ａ、２ｂは、情報管理部８から受け取った異常が生じている個数が閾値１以上であるため、出力制御部３ａ、３ｂおよび時間計測部１１ａ、１１ｂに高出力モードでの制御を指示するモード信号を送る。時間計測部１１ａ、１１ｂは、作動時間の測定を開始する。

上述の処理を繰り返し行った結果、電力変換器４ａは停止したままであり、電力変換器４ｂの出力が通常の出力より高い状態での作動時間が閾値を超えたとする。時間計測部１１ｂは、高出力での作動時間が閾値を超えると判定部２ｂへの停止信号の送信を開始する。判定部２ｂは停止信号が時間計測部１１ｂから送信されると、情報管理部８から受け取った異常が生じている個数が閾値以上であっても、出力制御部３ｂおよび時間計測部１１ｂに通常モードでの制御を指示するモード信号を送る。時間計測部１１ｂは、高出力での作動時間の測定を停止し、通常出力での作動時間の測定を開始する。

出力制御部３ｂは、通常モードでの制御を指示するモード信号を受け取り、高出力モードから通常モードに切り替えて、電力変換器４ｂの出力を制御し、電力変換器４ｂの出力を通常の出力に戻す。電力変換器４ｂに対する負荷が高くなり過ぎないように制御することが可能となる。

時間計測部１１ｂは、通常出力での作動時間が閾値を超えると、停止信号の送信を終了し、測定した高出力での作動時間および通常出力での作動時間をリセットする。判定部２ｂは、高出力指令取得部７から指令を取得したか否か、および情報管理部８から受け取った異常が生じている個数が閾値以上であって、時間計測部１１ｂから停止信号が送られていない状態であるか否かをそれぞれ判定する。判定部２ｂは、情報管理部８から受け取った異常が生じている個数が閾値１以上であるため、出力制御部３ｂおよび時間計測部１１ｂに高出力モードでの制御を指示するモード信号を送る。このようにして、電力変換器４ｂは再び高出力モードで作動する。

高出力指令取得部７で指令を取得した場合の動作は実施の形態１と同様であり、異常が生じている個数が閾値以上でない場合や時間計測部１１ａ、１１ｂが停止信号を出力している場合であっても、高出力指令取得部７から指令を取得した場合には、異常が生じていない電力変換器４ｂの出力を通常の出力より高くすることで、車両の推進力の低減を抑制することが可能となる。

図９は、実施の形態４に係る推進制御装置が行う推進制御の動作の一例を示すフローチャートである。電力変換器４ａにおいて異常が生じた場合を例にして説明する。ステップＳ１１０〜Ｓ１４０の動作については、図４に示す実施の形態１に係る推進制御装置１が行う動作と同様である。高出力指令取得部７で指令を取得しなかった場合であって（ステップＳ１３０；Ｎ）、異常が生じている個数が閾値以上であり、出力を通常の出力を高くすることが必要であると判定し（ステップＳ１５０；Ｙ）、判定部２ａ、２ｂが停止信号を受信していない場合には（ステップＳ１５１；Ｎ）、判定部２ａ、２ｂは出力制御部３ａ、３ｂに高出力モードでの制御を指示するモード信号を送る。そして、出力制御部３ａは、異常検知部６ａから電力変換器４ａにおいて異常が生じたことを通知されているため、電力変換器４ａを停止させた状態に維持し、出力制御部３ｂは、通常モードから高出力モードに切り替えて、電力変換器４ｂの出力を制御する（ステップＳ１４０）。

高出力指令取得部７で指令を取得しなかった場合であって（ステップＳ１３０；Ｎ）、異常が生じていない電力変換器４の出力を通常の出力を高くすることが必要であると判定し（ステップＳ１５０；Ｙ）、判定部２ａ、２ｂが停止信号を受信している場合（ステップＳ１５１；Ｎ）、および異常が生じている個数が閾値以上でなく、出力を通常の出力より高くする必要はないと判定した場合には（ステップＳ１５０；Ｎ）、判定部２ａ、２ｂは出力制御部３ａ、３ｂに通常モードでの制御を指示するモード信号を送る。そして、出力制御部３ａは、異常検知部６ａから電力変換器４ａにおいて異常が生じたことを通知されているため、電力変換器４ａを停止させた状態に維持し、出力制御部３ｂは、通常モードで電力変換器４ｂの出力を制御する（ステップＳ１６０）。

以上説明したとおり、本実施の形態４に係る推進制御装置１によれば、一部の電力変換器４に異常が生じた際に、車両の推進力の減少を抑制し、また電力変換器４の負荷が大きくなり過ぎないように制御することが可能となる。

（実施の形態５）
図１０は、本発明の実施の形態５に係る推進制御装置の構成例を示すブロック図である。図２に示す推進制御装置１の構成に加え、温度検出部１２を備える。なお図１に示す推進制御装置１に温度検出部１２を加えた構成としてもよい。実施の形態１と異なる推進制御装置１の各部の動作について説明する。

温度検出部１２は、電力変換器４および電力変換器４が駆動する主電動機２０の少なくともいずれか一方の温度を検出し、検出した温度が閾値以上である場合に判定部２への停止信号の送信を開始する。その後、検出した温度が閾値未満になった場合には判定部２への停止信号の送信を終了する。

判定部２は、車両の推進力の低減の程度を示す値が判定基準を満たす場合に、電力変換器４の温度が閾値以上である、または、電力変換器４が駆動する主電動機２０の温度が閾値以上である、電力変換器４を除いた、異常が生じていない電力変換器４の出力を通常の出力より高くする必要があると判定する。判定部２は、例えば異常が生じている電力変換器４の個数が閾値以上である場合に、温度が閾値以上である、または、駆動する主電動機２０の温度が閾値以上である、電力変換器４を除いた、異常が生じていない電力変換器４の出力を通常の出力より高くする必要があると判定する。なお電力変換器４の温度の閾値と、主電動機２０の温度の閾値は、同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。

出力制御部３は、異常検知部６から電力変換器４において異常が生じていることを通知された場合には、電力変換器４を停止する。また温度が閾値以上である、または、駆動する主電動機２０の温度が閾値以上である、電力変換器４を除いた、異常が生じていない電力変換器４の出力を増加させる必要があると判定部２で判定された場合には、出力制御部３は、電力変換器４の出力が通常の出力より高くなるように制御する。該電力変換器４の出力が増加することで、一部の電力変換器４の異常による車両の推進力の低下を抑制することが可能となる。

異常が生じている電力変換器４の個数が閾値以上である場合であっても、出力制御部３は、温度が閾値以上である、または、駆動する主電動機２０の温度が閾値以上である、異常が生じていない電力変換器４の出力が通常の出力となるように制御する。温度が閾値以上である、または、駆動する主電動機２０の温度が閾値以上である、電力変換器４の出力は通常の出力となるため、電力変換器４の負荷が高くなり過ぎないように制御することが可能となる。

図１１は、実施の形態５に係る推進制御装置の配置例を示すブロック図である。図３の構成に加え、温度検出部１２ａ、１２ｂがそれぞれ１号車と２号車に配置される。温度検出部１２ａは、電力変換器４ａおよび電力変換器４ａが駆動する主電動機２０ａの少なくともいずれか一方の温度を検出し、温度が閾値以上であると判定部２ａへの停止信号の送信を開始し、温度が閾値未満になると判定部２ａへの停止信号の送信を終了する。電力変換器４ａおよび主電動機２０ａの両方の温度を検出する場合には、いずれか一方の温度が閾値以上である場合に判定部２ａへの停止信号の送信を開始し、両方の温度が閾値未満になると判定部２ａへの停止信号の送信を終了するようにしてもよい。

同様に、温度検出部１２ｂは、電力変換器４ｂおよび電力変換器４ｂが駆動する主電動機２０ｂの少なくともいずれか一方の温度を検出し、温度が閾値以上である場合には判定部２ｂへの停止信号の送信を開始し、温度が閾値未満になると判定部２ｂへの停止信号の送信を終了する。

電力変換器４ａに異常が生じた場合であって、高出力指令取得部７で指令を取得していない場合を例にして推進制御装置１の動作について説明する。実施の形態１と同様に、異常検知部６ａは、電流検出部５ａが検出した電力変換器４ａが出力する電流に基づき、電力変換器４ａにおいて異常が生じたことを検知し、出力制御部３ａおよび情報管理部８に電力変換器４ａにおいて異常が生じたことを通知する。通知を受けた出力制御部３ａは、電力変換器４ａを停止させる。異常検知部６ｂは、異常を検知しないため、出力制御部３ｂおよび異常情報管理部８のいずれにも通知を行わない。

情報管理部８は、電力変換器４ａ、４ｂの内、異常が生じている電力変換器４の個数を１と算出し、判定部２ａ、２ｂに送る。判定部２ａ、２ｂは、高出力指令取得部７から指令を取得したか否か、および情報管理部８から受け取った異常が生じている個数が閾値以上であって、温度検出部１２ａ、１２ｂから停止信号が送られていない状態であるか否かをそれぞれ判定する。処理開始時には温度は閾値未満である。異常が生じている個数についての閾値を１とすると、判定部２ａ、２ｂは、情報管理部８から受け取った異常が生じている個数が閾値１以上であるため、出力制御部３ａ、３ｂに高出力モードでの制御を指示するモード信号を送る。

上述の処理を繰り返し行った結果、電力変換器４ａは停止したままであり、温度検出部１２ｂで検出した電力変換器４ｂの温度が閾値以上になったとする。温度検出部１２ｂは、温度が閾値以上になると判定部２ｂへの停止信号の送信を開始する。判定部２ｂは停止信号が温度検出部１２ｂから送信されると、情報管理部８から受け取った異常が生じている個数が閾値以上であっても、出力制御部３ｂに通常モードでの制御を指示するモード信号を送る。

その後通常モードで作動していた電力変換器４ｂの温度が閾値未満になったとする。温度検出部１２ｂは、温度が閾値未満となると判定部２ｂへの停止信号の送信を終了する。判定部２ｂは、高出力指令取得部７から指令を取得したか否か、および情報管理部８から受け取った異常が生じている個数が閾値以上であって、温度検出部１２ｂから停止信号が送られていない状態であるか否かをそれぞれ判定する。判定部２ｂは、情報管理部８から受け取った異常が生じている個数が閾値１以上であるため、出力制御部３ｂに高出力モードでの制御を指示するモード信号を送る。このようにして、電力変換器４ｂは再び高出力モードで作動する。

高出力指令取得部７で指令を取得した場合の動作は実施の形態１と同様であり、異常が生じている個数が閾値以上でない場合や温度検出部１２ａ、１２ｂが停止信号を出力している場合であっても、高出力指令取得部７から指令を取得した場合には、異常が生じていない電力変換器４ｂの出力を通常の出力より高くすることで、車両の推進力の低減を抑制することが可能となる。

実施の形態５に係る推進制御装置１が行う推進制御の動作は、図９に示す実施の形態４に係る推進制御装置１が行う推進制御の動作と同様である。

以上説明したとおり、本実施の形態５に係る推進制御装置１によれば、一部の電力変換器４に異常が生じた際に、車両の推進力の減少を抑制し、また電力変換器４の負荷が大きくなり過ぎないように制御することが可能となる。

本発明の実施の形態は上述の実施の形態に限られず、上述の実施の形態のうち複数の形態を任意に組み合わせたもので構成してもよい。例えば実施の形態１ないし３を組み合わせ、判定部２は、電力変換器４の内、異常が生じている電力変換器４の個数が閾値以上である場合、または車両の加速度が閾値以下である場合に、複数の電力変換器４の内、異常が生じていない電力変換器４の出力を通常の出力より高くする必要があると判定し、車両が走行している地点の勾配に応じて判定基準を変更するように構成することができる。また例えば実施の形態４および５を組み合わせ、判定部２は、車両の推進力の低減の程度を示す値が判定基準を満たす場合であって、時間測定部１１および温度検出部１２のいずれからも停止信号が出力されていない場合に、異常が生じていない電力変換器４の出力を通常の出力より高くする必要があると判定するように構成することができる。

上記実施の形態は、いずれも本発明の趣旨の範囲内で各種の変形が可能である。上記実施の形態は本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。本発明の範囲は実施形態よりも添付した請求項によって示される。請求項の範囲内、および発明の請求項と均等の範囲でなされた各種変形は本発明の範囲に含まれる。

本発明は、電気車の推進制御装置に好適に採用され得る。

１推進制御装置、２、２ａ、２ｂ判定部、３、３ａ、３ｂ出力制御部、４、４ａ、４ｂ電力変換器、５、５ａ、５ｂ電流検出部、６、６ａ、６ｂ異常検知部、７高出力指令取得部、８情報管理部、９重量検出部、１０ａ、１０ｂ応荷重検出器、１１、１１ａ、１１ｂ時間計測部、１２、１２ａ、１２ｂ温度検出部、２０、２０ａ、２０ｂ主電動機。

Claims

車輪を駆動する主電動機を駆動する電力を出力する複数の電力変換器と、
前記電力変換器の出力を制御する出力制御部と、
前記電力変換器に異常が生じているか否かを検知する異常検知部と、
前記複数の電力変換器の内、異常が生じている電力変換器の個数に基づく車両の推進力の低減の程度を示す値が判定基準を満たす場合に、前記複数の電力変換器の内、異常が生じていない電力変換器の出力を、いずれの前記電力変換器にも異常が生じていない場合の出力である、通常の出力より高くする必要があると判定する判定部とを備え、
前記出力制御部は、前記判定部で出力を前記通常の出力より高くする必要があると判定された前記電力変換器の出力が前記通常の出力より高くなるように制御する、
推進制御装置。
前記判定部は、前記異常が生じている電力変換器の個数が閾値以上である場合に、前記異常が生じていない電力変換器の出力を前記通常の出力より高くする必要があると判定する請求項１に記載の推進制御装置。
前記車両の重量を検出する重量検出部をさらに備え、
前記判定部は、前記異常が生じている電力変換器の個数、前記電力変換器の出力の最大値、前記電力変換器の総数、および前記車両の重量に基づき算出した前記車両の加速度を前記車両の推進力の低減の程度を示す値として用い、前記車両の加速度が閾値以下である場合に、前記異常が生じていない電力変換器の出力を前記通常の出力より高くする必要があると判定する、
請求項１に記載の推進制御装置。
前記判定部は、前記車両が走行している地点の勾配についての情報を取得し、前記車両が走行している地点の勾配に基づき、前記判定基準を変える請求項１に記載の推進制御装置。
出力が前記通常の出力より高い状態での前記電力変換器の作動時間を計測し、前記作動時間に基づき前記電力変換器を出力が前記通常の出力より高い状態で作動させることが可能であるか否かを判定する時間計測部をさらに備え、
前記判定部は、前記車両の推進力の低減の程度を示す値が前記判定基準を満たす場合に、前記時間計測部で出力が前記通常の出力より高い状態での作動が可能であると判定された、前記異常が生じていない電力変換器の出力を前記通常の出力より高くする必要があると判定する、
請求項１に記載の推進制御装置。
前記電力変換器および前記電力変換器が電力を出力する前記主電動機の少なくともいずれかの温度を検出する温度検出部をさらに備え、
前記判定部は、前記車両の推進力の低減の程度を示す値が前記判定基準を満たす場合に、前記電力変換器の温度が閾値以上である、または、前記電力変換器が電力を出力する前記主電動機の温度が閾値以上である、前記電力変換器を除いた、前記異常が生じていない電力変換器の出力を前記通常の出力より高くする必要があると判定する、
請求項１に記載の推進制御装置。
前記電力変換器の出力を増加させる指令を取得する高出力指令取得部をさらに備え、
前記判定部は、前記高出力指令取得部が指令を取得した場合、または前記車両の推進力の低減の程度を示す値が前記判定基準を満たす場合に、前記異常が生じていない電力変換器の出力を前記通常の出力より高くする必要があると判定する、
請求項１に記載の推進制御装置。
車輪を駆動する主電動機を駆動する電力を出力する複数の電力変換器を備える推進制御装置が行う推進制御方法であって、
前記電力変換器に異常が生じているか否かを検知する異常検知ステップと、
前記複数の電力変換器の内、異常が生じている電力変換器の個数に基づく車両の推進力の低減の程度を示す値が判定基準を満たす場合に、前記複数の電力変換器の内、異常が生じていない電力変換器の出力を、いずれの前記電力変換器にも異常が生じていない場合の出力である、通常の出力より高くする必要があると判定する判定ステップと、
前記判定ステップで出力を前記通常の出力より高くする必要があると判定された前記電力変換器の出力が前記通常の出力より高くなるように制御する出力制御ステップと、
を備える推進制御方法。