WO2015194198A1 - 車両用制御装置 - Google Patents

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Definitions

  • the embodiment of the present invention mainly relates to a railway vehicle control apparatus.
  • electric power for driving an electric motor to be mounted is obtained using DC power or AC power supplied from an overhead wire. This power is generated by a power conversion device that is also mounted on the vehicle.
  • the DC power or AC power supplied from the overhead line is received by the pantograph and then supplied to the motor via various electric circuits such as a transformer and a power conversion device.
  • Sensors such as a voltage detector and a current detector are provided. For example, an abnormality such as a ground fault has not occurred in the electric circuit, or the power conversion device generates electric power for driving the electric motor. It is used when.
  • an object of the present invention is to provide a vehicle control device that can inspect whether or not a sensor has failed without using a dedicated circuit or a test mode.
  • the power received by the pantograph is supplied via a transformer, and a converter and an inverter that convert this power into power for driving an electric motor, and the transformer and the converter
  • a first contactor provided in between, a second contactor connected in parallel to the first contactor and connected in series with each other, a resistor, and a second contactor provided between the converter and the inverter 1 voltage detector and 2nd voltage detector, and a control part, this control part is controlled to close the 1st contactor after controlling to close the 2nd contactor
  • the voltage difference between the first voltage value and the second voltage value detected by the first and second voltage detectors is calculated, and the calculated voltage difference and a preset threshold value are calculated. Compare and the result of this comparison, When pressure difference is greater than the threshold value, and judging that at least one of said first and second voltage detectors has failed.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a vehicle control device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a process of determining the state of the voltage detector in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a process of determining the state of the current detector in the second embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a process of determining the state of the current detector in the third embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the rotation speed of the motor and the current and voltage output from the inverter.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a process of determining the state of the voltage detector in the fourth embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of a vehicle control device 100 mounted on a railway vehicle.
  • the vehicle control device 100 includes a control unit 10 having a function of controlling a power converter and the like and a function of repairing a sensor failure, a transformer 20 that steps down AC power supplied from the overhead line 13 via the pantograph 11, and Main components are a converter 30 that converts AC power stepped down by the converter 20 into DC power, and an inverter 40 that converts the DC power converted by the converter 30 into three-phase AC power for driving the motor 12. .
  • the vehicle control apparatus 100 includes a circuit breaker 50 for blocking AC power received via the pantograph 11 from being input to the primary coil of the transformer 20, a secondary coil of the transformer 20, and the converter 30.
  • Contactors 51 to 54 provided between them, charging resistors 61 and 62, current detector 81, voltage dividing capacitors 71 and 72 provided between converter 30 and inverter 40, discharge resistors 63 and 64, and voltage Detectors 92 and 93 and a current detector 82 provided between the inverter 40 and the electric motor 12 are provided.
  • the voltage dividing capacitors 71 and 72 and the voltage detectors 92 and 93 are connected in series with each other.
  • the voltage detector 92 and the voltage dividing capacitor 71 are connected to the positive electrode of the DC circuit between the converter 30 and the inverter 40.
  • the voltage dividing capacitor 72 and the voltage detector 92 are connected in parallel between the neutral point and the negative electrode of the DC circuit.
  • a voltage detector 91 is provided in the tertiary coil of the transformer 20.
  • the control unit 10 receives a start command.
  • the control unit 10 closes the circuit breaker 50 and the contactors 51 and 53 in order to charge the voltage dividing capacitors 71 and 72 in response to receiving the activation command (step S11).
  • AC power received by the pantograph 11 from the overhead line 13 is stepped down by the transformer 20 and then supplied to the converter 30.
  • AC power input from the transformer 20 to the converter 30 is converted into DC power and supplied to the voltage dividing capacitors 71 and 72.
  • the AC power stepped down by the transformer 20 is supplied to the converter 20 via the charging resistors 61 and 62 connected in series to the contactors 51 and 53, respectively. Will gradually store energy (charge). Note that while the voltage dividing capacitors 71 and 72 are being charged, no gate command is output from the control unit 10 to the converter 30 and the inverter 40, so that all the switching elements are off.
  • the control unit 10 After charging of the voltage dividing capacitors 71 and 72 is started, that is, after controlling the circuit breaker 50 and the contactors 51 and 53 to be closed, the control unit 10 receives the voltage values V P input from the voltage detectors 92 and 93, respectively. and obtains a voltage difference V dif between V N, is compared with a preset threshold V th and the voltage difference V dif (step S12).
  • the threshold value V th is preferably set in consideration of an error in resistance values of the discharge resistors 63 and 64 and a detection error of the voltage detector.
  • the voltage value V P and V N represents the DC side from each converter 30, i.e., the respective voltage values output voltage is divided by voltage dividing capacitors 71 and 72 to the inverter 40 side.
  • the control unit 10 determines that the voltage value detected by at least one of the voltage detectors 92 and 93 is correct. It is determined that there is no or at least one of the voltage detectors 92 and 93 has failed (step S13). Even if both the voltage detectors 92 and 93 are normal, it is considered that the detected voltage value varies due to the influence of noise or the like, so that the voltage difference V dif may be larger than the threshold value V th.
  • control unit 10 determines that “the detected voltage value is not correct” or “the voltage detector is faulty”, the control unit 10 does not output the gate signal to the converter 30 and starts the vehicle control device 100. Cancel (step S14).
  • the control unit 10 determines that the voltage detectors 92 and 93 are normal (step S15).
  • step S12 to step S15 executed by the control unit 10 described above is continued until the charging of the voltage dividing capacitors 71 and 72 is completed.
  • the control unit 10 when the voltage value V P and V N obtained from the voltage detector 92 and 93 shows a predetermined value, detects that the charging of the dividing capacitors 71 and 72 has been completed, contact Since the control for closing the devices 52 and 54 is performed, the control is continued until this control is performed.
  • control unit 10 continues the processing in steps S12 to S15, and controls for closing contactors 52 and 54. (YES in step S16), the repair operation for the voltage detectors 92 and 93 is terminated (step S17).
  • the voltage detectors 92 and 93 can be repaired during normal operation after the vehicle control device 100 is started. It is not necessary to provide a test mode and a test mode, and even when the normal operation is performed, the inspection can be performed every time the vehicle control device 100 is restarted. It is no longer necessary to cancel the operation of.
  • the repairs to the voltage detectors 92 and 93 are limited to the period from when the circuit breaker 50 and the contactors 51 and 53 are closed to when the contactors 52 and 54 are closed. This is because, after the contactors 52 and 54 are closed, a gate signal is output from the control unit 10 to the converter 30. At this time, the control unit 10 detects the voltage value V P detected by the voltage detectors 92 and 93. And V N , the gate signal is adjusted so that the voltage is equally divided by the voltage dividing capacitors 71 and 72. After the contactors 52 and 54 are closed, the voltage detectors 92 and 93 are correctly repaired. This is because it has been considered that it cannot be done.
  • the voltage detectors 52 and 54 may not be repaired until the contactors 52 and 54 are closed, but until the control unit 10 outputs a gate signal to the converter 30.
  • the control unit 10 when it is determined that the voltage detectors 92 and 93 are out of order, the control unit 10 does not output the gate command to the converter 30, but outputs the gate command.
  • the driver may be notified using an alarm lamp or the like provided in the cab.
  • the control unit 10 receives a start command.
  • the controller 10 closes the circuit breaker 50 and the contactors 51 and 53 in order to charge the voltage dividing capacitors 71 and 72 in response to receiving the activation command (step S21).
  • AC power received by the pantograph 11 from the overhead line 13 is stepped down by the transformer 20 and then supplied to the converter 30.
  • the AC power input from the transformer 20 to the converter 30 is converted to DC power and supplied to the voltage dividing capacitors 71 and 72.
  • Control unit 10 closing the circuit breaker 50 and contactor 51 and 53, determines whether the voltage value V P and V N input from the voltage detector 92 and 93 shows a value greater than 0 (step S22) .
  • the control unit 10 is the voltage value V P and V N are determined either indicates a value greater than zero, instead of this, a threshold V th2 is predetermined value greater than 0 Comparison However, the determination may be made based on whether the threshold value is greater than Vth2 .
  • Control unit 10 if the voltage value V P and V N input from the voltage detector 92 and 93 is 0 (NO in step S22), and without performing inspection and repair of the current detector 81, the voltage value V Wait until P and V N are greater than zero.
  • the control unit 10 when the voltage value V P and V N input from the voltage detector 92 and 93 is determined to be greater than 0, the preset threshold current value I det inputted from the current detector 81 comparing the I th (step S23). This is because, when charging of the voltage dividing capacitors 71 and 72 is started and a voltage value larger than 0 is detected by the voltage detectors 92 and 93, an alternating current should flow to the transformer 20 side of the converter 30. This is because there is some consideration.
  • the threshold I th is preferably set in consideration of the detection error of the current detector.
  • step S24 determines that the current detector 81 is out of order. Note that even if the current detector 81 is normal, the current value detected due to the influence of noise or the like may vary, so that the state where the voltage difference V dif is less than or equal to the threshold V th is instantaneous. Even if it is detected, it is not determined that the current detector is faulty, but it is determined that the current detector is faulty when the voltage value I det is equal to or lower than the threshold value I th for a certain period of time. You may do it.
  • control unit 10 determines that the current detector has failed, the control unit 10 does not output the gate signal to the converter 30 and stops the activation of the vehicle control device 100 (step S25).
  • step S26 when the current value l det is larger than the threshold value l th (YES in step S26), the control unit 10 determines that the current detector 81 is normal (step S26).
  • step S23 to step S26 executed by the control unit 10 described above is continued until charging of the voltage dividing capacitors 71 and 72 is completed. That is because the voltage value V P and V N obtained from the voltage detector 92 and 93 Charging indicates a predetermined value is finished, alternating current no longer flows to the transformer 20.
  • control unit 10 continues the processing in steps S23 to S26 and performs control for closing contactors 52 and 54. (YES in step S26), the repair operation for the current detector 81 is once terminated (step S28).
  • the current detector 81 can be repaired during normal operation after the vehicle control device 100 is started, a dedicated circuit or test for repairing can be performed. It is no longer necessary to provide a mode, and even when normal operation is performed, inspection can be performed each time the vehicle control device 100 is restarted. There is no need to cancel the operation.
  • control unit 10 when it is determined that the current detector 81 is out of order, the control unit 10 does not output the gate command to the converter 30, but does output the gate command and The driver may be notified using an alarm lamp or the like.
  • the control unit 10 After charging of the voltage dividing capacitors 71 and 72 is completed, the control unit 10 outputs a gate signal to each of the converter 30 and the inverter 40 to drive the electric motor 12. Sometimes, it relates to the repair of the current detector 81 executed by the control unit 10.
  • Step S31 Since the control unit 10 is notified of information on the power running notch / braking notch selected by the master controller installed in the cab, the control unit 10 selects the maximum notch from the power running notches based on this notification. (Step S31).
  • step S31 determines that the rotation speed of the electric motor 12 calculated based on the current value detected by the current detector 82 is constant power. It is confirmed whether the area is entered (step S32).
  • FIG. 5 summarizes the relationship between the current value I and voltage value V output from the inverter 40 at the power running maximum notch and the rotational speed of the motor 12.
  • the current value I decreases and the voltage value V increases.
  • the rotational speed of the motor 12 reaches FR 1
  • the current value I and the current value I are increased even after the rotational speed increases.
  • the voltage value V shows a constant value.
  • the rotation speed area where the current value I and the voltage value V are constant is the constant power area.
  • step S32 When the rotational speed of the electric motor 12 is not in the constant power region (NO in step S32), that is, when the rotational speed of the electric motor 12 is smaller than FR 1 , the control unit 10 does not perform the inspection on the current detector 81, and the step The confirmation process of S31 and step S32 is continued.
  • the current value I det input from the current detector 81 is preset. calculate the current difference I dif between the assumed current value I pre (step S33), the obtained current difference I dif is compared to a threshold I th2 set in advance (step S34).
  • the assumed current value I pre is a rated secondary value obtained from a current set value in the constant power region at the rated overhead line voltage of the overhead line 13 (current value I when the rotational speed of the motor 12 in FIG. 5 is greater than FR 1 ). It is a value calculated from the current value and the actual voltage of the overhead line 13.
  • step S34 when the current difference Idif is smaller than the preset threshold value Ith2 (YES in step S34), the control unit 10 determines that the current detector 81 is normal (step S35).
  • control unit 10 determines that the current detector 81 is out of order (step S36).
  • the current detector 81 can be repaired during normal operation after the vehicle control device 100 is started, a dedicated circuit or test for repairing can be performed. There is no need to provide a mode.
  • the control unit 10 when it is determined that the current detector 81 is out of order, the control unit 10 does not stop the converter 30 and the inverter 40, for example, an alarm provided in the cab. Notify the driver using a lamp or the like.
  • step S41 the control unit 10 controls to close the contactors 52 and 54, and thus confirms whether this control has been performed.
  • the control unit 10 detects the peak of the input voltage value Vdet detected by the voltage detector 91 connected to the tertiary coil of the transformer 20. obtains the value V p-det, further, the control unit 10 is detected by the voltage detector 92 and 93, direct current between the converter 30 and the inverter 40 adds the inputted voltage value V P and V N A voltage value V dc of the circuit is obtained (step S42).
  • the control unit 10 calculates the difference value V′dif between the two values using the obtained peak value V p-det and the voltage value V dc of the DC circuit (step S43).
  • the control unit 10 compares the preset threshold value Vth3 with the difference value V′dif (step S44). As a result, when the difference value V′dif is smaller than the threshold value V th3 (YES in step S44), the control unit 10 determines that the voltage detector 91 is normal (step S45). When it is determined that the voltage detector 91 is normal as described above, the control unit 10 determines whether it is time to start the gate of the converter 30, that is, to output a gate signal to the converter 30 (step S46). If it is not time to output the gate signal yet (NO in step S46), the process returns to step S42 to continue the repair of the voltage detector 91.
  • step S44 determines that the voltage detector 91 is out of order (step S47), and the gate signal to the converter 30 is determined. Is not performed, and the activation of the vehicle control device 100 is stopped (step S48).
  • the voltage detector 91 can be repaired during normal operation after the vehicle control device 100 is started, a dedicated circuit or test for repairing can be performed. It is no longer necessary to provide a mode, and even when normal operation is performed, inspection can be performed each time the vehicle control device 100 is restarted. There is no need to cancel the operation.
  • control unit 10 when it is determined that the voltage detector 91 is malfunctioning, the control unit 10 does not output the gate command to the converter 30, but does output the gate command and The driver may be notified using an alarm lamp or the like.

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Abstract

［課題］専用回路やテストモードを用いずにセンサを検修できる車両用制御装置を提供することを目的とする。 ［解決手段］実施形態の車両用制御装置は、パンタグラフが受けた電力を、電動機を駆動するための電力に変換するコンバータとインバータ、前記変圧器と前記コンバータとの間に設けられた第１の接触器、この第１の接触器に並列接続されるとともに互いに直列接続された第２の接触器と抵抗、前記コンバータとインバータとの間に設けられた第１の電圧検出器および第２の電圧検出器、そして制御部を備える。制御部は、前記第２の接触器を閉じてから前記第１の接触器を閉じるまでの間、前記第１および第２の電圧検出器がそれぞれ検出した第１の電圧値と第２の電圧値の電圧差を演算し、この演算した電圧差と予め設定された閾値とを比較し、電圧差が閾値より大きいときに前記第１および第２の電圧検出器の少なくとも一方が故障していると判定する。

Description

車両用制御装置
　本発明の実施形態は、主に鉄道車両の車両用制御装置に関する。
　一般に、鉄道車両では、架線から供給される直流電力または交流電力を利用し、搭載する電動機を駆動するための電力を得ている。この電力は、同じく車両に搭載された電力変換装置によって行われる。
　架線から供給された直流電力または交流電力は、パンタグラフで受電された後、変圧器、電量変換装置などの様々な電気回路を経由して電動機に供給されるが、このような電気回路上には、電圧検出器や電流検出器といったセンサが設けられており、例えば、電気回路に地絡などの異常が発生していないか、また、電力変換装置が、電動機を駆動するための電力を生成する際に利用されている。
特開２０１０－２７３４５５号公報
　上記したようにセンサを用いて電気回路の状態を把握する場合、センサ類が正常に動作していることが前提であることから、このようなセンサが故障していないか検修するための専用回路やテストモードを設けていた。しかしながら、検修するための専用回路を設けることは装置の大型化につながり、一方、テストモードを用いる場合はこのテストモードを実行させるための状況や環境を整える必要がある。
　そこで、本発明では、専用回路やテストモードを用いることなくセンサが故障していないか検修することのできる車両用制御装置を提供することを目的とする。
　実施形態の車両用制御装置は、パンタグラフが受けた電力が変圧器を介して供給され、この電力を、電動機を駆動するための電力に変換するコンバータおよびインバータと、前記変圧器と前記コンバータとの間に設けられた第１の接触器、及びこの第１の接触器に並列接続されるとともに互いに直列接続された第２の接触器と抵抗と、前記コンバータとインバータとの間に設けられた第１の電圧検出器および第２の電圧検出器と、制御部とを備え、この制御部は、前記第２の接触器を閉じるように制御した後、前記第１の接触器を閉じるように制御するまでの間、前記第１および第２の電圧検出器がそれぞれ検出した第１の電圧値と第２の電圧値の電圧差を演算し、この演算した電圧差と予め設定された閾値とを比較し、この比較の結果、電圧差が閾値より大きいときに、前記第１および第２の電圧検出器の少なくとも一方が故障していると判定することを特徴とする。
図１は、実施形態にかかる車両用制御装置の概略構成を示す図である。 図２は、第１の実施形態における電圧検出器の状態を判定する処理を示す図である。 図３は、第２の実施形態における電流検出器の状態を判定する処理を示す図である。 図４は、第３の実施形態における電流検出器の状態を判定する処理を示す図である。 図５は、電動機の回転速度とインバータが出力する電流及び電圧との関係を示す図である。 図６は、第４の実施形態における電圧検出器の状態を判定する処理を示す図である。
　以下、添付した図面を参照して実施形態にかかる車両用制御装置について説明する。
　図１は、鉄道車両に搭載された車両用制御装置１００の概略構成を示している。車両用制御装置１００は、電力変換装置などの制御およびセンサの故障を検修する機能を有する制御部１０、架線１３からパンタグラフ１１を介して供給された交流電力を降圧する変圧器２０、この変圧器２０で降圧された交流電力を直流電力へ変換するコンバータ３０、そしてコンバータ３０で変換された直流電力を、電動機１２を駆動するための３相交流電力へ変換するインバータ４０を主な構成としている。
　また、車両用制御装置１００は、パンタグラフ１１を介して受けた交流電力が変圧器２０の１次コイルヘ入力するのを遮断するための遮断器５０、変圧器２０の２次コイルとコンバータ３０との間に設けられた接触器５１～５４、充電抵抗６１と６２、および電流検出器８１、コンバータ３０とインバータ４０との間に設けられた分圧コンデンサ７１と７２、放電抵抗６３と６４、および電圧検出器９２と９３、更にインバータ４０と電動機１２との間に設けられた電流検出器８２を備えている。なお、分圧コンデンサ７１と７２および電圧検出器９２と９３は、それぞれ互いに直列接続されており、更に、電圧検出器９２と分圧コンデンサ７１はコンバータ３０とインバータ４０との間の直流回路の正極と中性点との間に、そして分圧コンデンサ７２と電圧検出器９２は前記直流回路の中性点と負極との間に、それぞれ並列接続されている。
　また、変圧器２０の３次コイルには電圧検出器９１が設けられている。
（第１の実施形態）
　ここで、図１と図２を用いて上記構成の車両用制御装置１００で実行される電圧検出器９２と９３の検修動作について説明する。
　まず、運転台に設けられた起動スイッチがオンになると、制御部１０は起動指令を受信する。制御部１０は、起動指令を受信したことに応じて、分圧コンデンサ７１と７２を充電するために、遮断器５０および接触器５１と５３を閉じる（ステップＳ１１）。この結果、架線１３からパンタグラフ１１が受けた交流電力は、変圧器２０で降圧された後にコンバータ３０に供給される。そして、変圧器２０からコンバータ３０に入力された交流電力は、直流電力に変換され、分圧コンデンサ７１と７２に供給される。
　このとき、変圧器２０で降圧された交流電力は、接触器５１と５３それぞれに直列接続されている充電抵抗６１と６２を介してコンバータ２０に供給されることから、分圧コンデンサ７１と７２には徐々にエネルギー（電荷）が蓄えられることになる。なお、分圧コンデンサ７１と７２への充電が行われている間、制御部１０からコンバータ３０とインバータ４０へはゲート指令が出力されないため、スイッチング素子は全てオフとなっている。
　分圧コンデンサ７１と７２への充電が開始、すなわち遮断器５０および接触器５１と５３を閉じるように制御した後、制御部１０は、電圧検出器９２と９３それぞれから入力される電圧値ＶＰとＶＮとの電圧差Ｖｄｉｆを求め、この電圧差Ｖｄｉｆと予め設定された閾値Ｖｔｈとを比較する（ステップＳ１２）。なお、閾値Ｖｔｈは、放電抵抗６３と６４の抵抗値の誤差や電圧検出器の検出誤差を考慮して設定することが好ましい。また、電圧値ＶＰとＶＮは、それぞれコンバータ３０から直流側、すなわちインバータ４０側への出力電圧が分圧コンデンサ７１と７２によって分圧されたそれぞれの電圧値を示している。
　この比較の結果、電圧差Ｖｄｉｆが閾値Ｖｔｈより大きいことが検出されると（ステップＳ１２のＹＥＳ）、制御部１０は、電圧検出器９２と９３の少なくとも一方で検出された電圧値が正しくない、または電圧検出器９２と９３の少なくとも一方が故障していると判定する（ステップＳ１３）。なお、電圧検出器９２と９３が共に正常であったとしても、ノイズ等の影響で検出される電圧値にばらつきが生じることが考えられることから、電圧差Ｖｄｉｆが閾値Ｖｔｈより大きいことが瞬間的に検出されたとしても、「検出された電圧値が正しくない」または「電圧検出器が故障している」と判定するのではなく、電圧差Ｖｄｉｆが閾値Ｖｔｈより大きい状態が一定時間継続した場合に「検出された電圧値が正しくない」または「電圧検出器が故障している」と判定するようにしてもよい。
　制御部１０は、「検出された電圧値が正しくない」または「電圧検出器が故障している」と判定すると、コンバータ３０へのゲート信号の出力を行わず、車両用制御装置１００の起動を中止する（ステップＳ１４）。
　一方、電圧差Ｖｄｉｆが閾値Ｖｔｈより大きい値を示さない場合、制御部１０は電圧検出器９２と９３が正常であると判定する（ステップＳ１５）。
　以上に説明した制御部１０が実行するステップＳ１２～ステップＳ１５の処理は、分圧コンデンサ７１と７２の充電が完了するまで続けられる。具体的には、制御部１０は、電圧検出器９２と９３から得た電圧値ＶＰとＶＮが所定の値を示し、分圧コンデンサ７１と７２の充電が完了したことを検知すると、接触器５２と５４を閉じる制御を行うので、この制御を行うまで続けられる。
　そこで、制御部１０は、接触器５２と５４を閉じるための制御を行っていなければ（ステップＳ１６のＮＯ）、ステップＳ１２～ステップＳ１５の処理を継続し、接触器５２と５４を閉じるための制御を行うと（ステップＳ１６のＹＥＳ）、電圧検出器９２と９３に対する検修動作を終了する（ステップＳ１７）。
　このように、第１の実施形態では、車両用制御装置１００を起動した後である通常の運用の中で電圧検出器９２と９３を検修することができるため、検修するための専用回路やテストモードを設ける必要がなくなり、また、通常の運用が行われているときでも、車両用制御装置１００の再起動が行われるごとに検修を行うことができるので、検修のために通常の運用をいったん中止する必要もなくなる。
　ところで、電圧検出器９２と９３に対する検修を、遮断器５０および接触器５１と５３が閉じられてから接触器５２と５４が閉じられるまでの間に限っている。これは、接触器５２と５４が閉じられた後は、制御部１０からコンバータ３０にゲート信号が出力されるが、その際、制御部１０は電圧検出器９２と９３で検出した電圧値ＶＰとＶＮに基づき、分圧コンデンサ７１と７２で均等に分圧されるようゲート信号を調整してしまい、接触器５２と５４が閉じられた後は、正しく電圧検出器９２と９３を検修できないことを考慮したためである。
　なお、電圧検出器５２と５４の検修を接触器５２と５４が閉じられるまでとするのではなく、制御部１０がコンバータ３０に対してゲート信号を出力するまでとしてもよい。
　また、上記説明では、電圧検出器９２と９３が故障していると判定された場合、制御部１０は、コンバータ３０へのゲート指令の出力を行わないとしているが、ゲート指令の出力は行い、運転台に設けられている警報ランプ等を用いて運転士に通知を行うとしてもよい。
（第２の実施形態）
　次に、図１と図３を用いて車両用制御装置１００で実行される電流検出器８１の検修動作について説明する。
　まず、第１の実施形態と同様、運転台に設けられた起動スイッチがオンになると、制御部１０は起動指令を受信する。制御部１０は、起動指令を受信したことに応じて、分圧コンデンサ７１と７２を充電するために、遮断器５０および接触器５１と５３を閉じる（ステップＳ２１）。この結果、架線１３からパンタグラフ１１が受けた交流電力は、変圧器２０で降圧された後にコンバータ３０に供給される。そして、変圧器２０からコンバータ３０に入力された交流電力は、直流電力に変換されて分圧コンデンサ７１と７２に供給される。
　制御部１０は、遮断器５０および接触器５１と５３を閉じると、電圧検出器９２と９３から入力される電圧値ＶＰとＶＮが０より大きい値を示しているか判定する（ステップＳ２２）。なお、上記では、制御部１０は、電圧値ＶＰとＶＮが０より大きい値を示しているか判定しているが、これに代え、予め定めた０より大きい値である閾値Ｖｔｈ２と比較し、この閾値Ｖｔｈ２より大きいかで判定してもよい。
　制御部１０は、電圧検出器９２と９３から入力される電圧値ＶＰとＶＮが０である場合は（ステップＳ２２のＮＯ）、電流検出器８１の検修を実行せず、電圧値ＶＰとＶＮが０より大きくなるまで待機する。
　一方、制御部１０は、電圧検出器９２と９３から入力される電圧値ＶＰとＶＮが０より大きいと判定すると、電流検出器８１から入力される電流値Ｉｄｅｔと予め設定された閾値Ｉｔｈとを比較する（ステップＳ２３）。これは、分圧コンデンサ７１と７２への充電が開始され、電圧検出器９２と９３で０より大きな電圧値が検出されている場合は、コンバータ３０の変圧器２０側に交流電流が流れるはずであることを考慮したためである。なお、閾値Ｉｔｈは、電流検出器の検出誤差を考慮して設定することが好ましい。
　この比較の結果、電流値Ｉｄｅｔが閾値Ｉｔｈより大きいことが検出されないと（ステップＳ２３のＮＯ）、制御部１０は、電流検出器８１が故障していると判定する（ステップＳ２４）。なお、電流検出器８１が正常であったとしても、ノイズ等の影響で検出される電流値にばらつきが生じることが考えられることから、電圧差Ｖｄｉｆが閾値Ｖｔｈ以下の状態が瞬間的に検出されたとしても、電流検出器が故障していると判定するのではなく、電圧値Ｉｄｅｔが閾値Ｉｔｈ以下の状態が一定時間継続した場合に電流検出器が故障していると判定するようにしてもよい。
　そして、制御部１０は、電流検出器が故障していると判定すると、コンバータ３０へのゲート信号の出力を行わず、車両用制御装置１００の起動を中止する（ステップＳ２５）。
　一方、電流値ｌｄｅｔが閾値ｌｔｈより大きい値を示している場合（ステップＳ２６のＹＥＳ）、制御部１０は電流検出器８１が正常であると判定する（ステップＳ２６）。
　以上に説明した制御部１０が実行するステップＳ２３～ステップＳ２６の処理は、分圧コンデンサ７１と７２の充電が完了するまで続けられる。つまり、電圧検出器９２と９３から得た電圧値ＶＰとＶＮが所定の値を示し充電が完了すると、変圧器２０に交流電流が流れなくなるためである。
　そこで、制御部１０は、接触器５２と５４を閉じるための制御を行っていなければ（ステップＳ２７のＮＯ）、ステップＳ２３～ステップＳ２６の処理を継続し、接触器５２と５４を閉じるための制御を行うと（ステップＳ２６のＹＥＳ）、電流検出器８１に対する検修動作をいったん終了する（ステップＳ２８）。
　このように、第２の実施形態では、車両用制御装置１００を起動した後である通常の運用の中で電流検出器８１を検修することができるため、検修するための専用回路やテストモードを設ける必要がなくなり、また、通常の運用が行われているときでも、車両用制御装置１００の再起動が行われるごとに検修を行うことができるので、検修のために通常の運用をいったん中止する必要もなくなる。
　なお、上記説明では、電流検出器８１が故障していると判定された場合、制御部１０は、コンバータ３０へのゲート指令の出力を行わないとしているが、ゲート指令の出力は行い、運転台に設けられている警報ランプ等を用いて運転士に通知を行うとしてもよい。
（第３の実施形態）
　次に、図１、図４及び図５を用いて車両用制御装置１００で実行される電流検出器８１の検修動作について説明する。
　この第３の実施形態は、分圧コンデンサ７１と７２への充電が完了した後、制御部１０がコンバータ３０とインバータ４０それぞれに対してゲート信号を出力して電動機１２を駆動している状態のときに、制御部１０によって実行される電流検出器８１に対する検修に関するものである。
　制御部１０には、運転台に設置されているマスターコントローラによって選択された力行ノッチ・制動ノッチの情報が通知されるため、制御部１０はこの通知に基づき、力行ノッチのうち最大ノッチが選択されているか確認する（ステップＳ３１）。
　この確認で、力行最大ノッチが選択されていない場合（ステップＳ３１のＮＯ）、制御部１０は、電流検出器８１の検修を行わない。
　一方、力行最大ノッチが選択されていることが確認できると（ステップＳ３１のＹＥＳ）、制御部１０は、電流検出器８２で検出された電流値に基づいて演算した電動機１２の回転速度が定パワー領域に入っているか確認を行う（ステップＳ３２）。
　ここで、定パワー領域について説明する。図５は、力行最大ノッチのときにインバータ４０から出力される電流値Ｉ、電圧値Ｖと電動機１２の回転速度との関係を纏めたものである。電動機１２の回転速度が上がるにつれ、電流値Ｉが減少し、電圧値Ｖは増加するが、電動機１２の回転速度がＦＲ１に達すると、それ以降は回転速度が大きくなっても電流値Ｉと電圧値Ｖは一定の値を示すようになる。このように、電流値Ｉと電圧値Ｖが一定の値を示す回転速度エリアが定パワー領域となる。
　電動機１２の回転速度が定パワー領域にない場合（ステップＳ３２のＮＯ）、すなわち、電動機１２の回転速度がＦＲ１より小さいとき、制御部１０は、電流検出器８１に対する検修は行わず、ステップＳ３１とステップＳ３２の確認処理を継続する。
　一方、ステップＳ３２で、制御部１０が電動機１２の回転速度が定パワー領域に入ったことを確認すると（ステップＳ３２のＹＥＳ）、電流検出器８１から入力された電流値Ｉｄｅｔと予め設定された想定電流値Ｉｐｒｅとの電流差Ｉｄｉｆを計算し（ステップＳ３３）、この求めた電流差Ｉｄｉｆが予め設定された閾値Ｉｔｈ２と比較する（ステップＳ３４）。なお、想定電流値Ｉｐｒｅとは、架線１３の定格架線電圧における定パワー領域の電流設定値（図５の電動機１２の回転速度がＦＲ１より大きいときの電流値Ｉ）から求められる定格２次電流値と実際の架線１３の電圧から演算される値である。
　ステップＳ３４の比較の結果、電流差Ｉｄｉｆが予め設定された閾値Ｉｔｈ２より小さい場合（ステップＳ３４のＹＥＳ）、制御部１０は、電流検出器８１が正常であると判定する（ステップＳ３５）。
　一方、電流差Ｉｄｉｆが予め設定された閾値Ｉｔｈ２以上であるときは（ステップＳ３４のＮＯ）、制御部１０は、電流検出器８１が故障していると判定する（ステップＳ３６）。
　このように、第３の実施形態では、車両用制御装置１００を起動した後である通常の運用の中で電流検出器８１を検修することができるため、検修するための専用回路やテストモードを設ける必要がなくなる。
　また、第３の実施形態では、電流検出器８１が故障していると判定された場合、制御部１０はコンバータ３０とインバータ４０を停止させるのではなく、例えば、運転台に設けられている警報ランプ等を用いて運転士に通知を行う。
（第４の実施形態）
　次に、図１と図６を用いて車両用制御装置１００で実行される電圧検出器９１の検修動作について説明する。
　第４の実施形態では、第１の実施形態または第２の実施形態で説明している分圧コンデンサ７１と７２への充電が完了し、更に、接触器５２と５４が制御部１０によって閉じられた後の処理に関するものであるため、接触器５２と５４が制御部１０によって閉じられる以前の処理に関する説明は省略する。なお、第１の実施形態および第２の実施形態で実施している電圧検出器９２と９３並びに電流検出器８１の検修は、この実施の形態においては必須のものではない。
　分圧コンデンサ７１と７２への充電が完了すると、制御部１０は接触器５２と５４を閉じるように制御することから、この制御が行ったかを確認する（ステップＳ４１）。そして、接触器５２と５４を閉じると（ステップＳ４１のＹＥＳ）、制御部１０は、変圧器２０の３次コイルに接続された電圧検出器９１で検出され、入力された電圧値Ｖｄｅｔのピーク値Ｖｐ-ｄｅｔを求め、更に、制御部１０は、電圧検出器９２と９３で検出され、入力された電圧値ＶＰとＶＮとを加算してコンバータ３０とインバータ４０との間の直流回路の電圧値Ｖｄｃを求める（ステップＳ４２）。
　制御部１０は、求めたピーク値Ｖｐ-ｄｅｔと直流回路の電圧値Ｖｄｃとを用い、この２つの値の差分値Ｖ’ｄｉｆを演算する（ステップＳ４３）。
　差分値Ｖ’ｄｉｆが演算されると、制御部１０は、予め設定された閾値Ｖｔｈ３と差分値Ｖ’ｄｉｆとを比較する（ステップＳ４４）。この結果、差分値Ｖ’ｄｉｆが閾値Ｖｔｈ３より小さい場合（ステップＳ４４のＹＥＳ）、制御部１０は、電圧検出器９１が正常であると判定する（ステップＳ４５）。このように電圧検出器９１が正常であると判定されると、制御部１０は、コンバータ３０のゲートスタート、すなわち、コンバータ３０に対してゲート信号を出力するタイミングになったか判定し（ステップＳ４６）、まだゲート信号を出力するタイミングになっていない場合は（ステップＳ４６のＮＯ）、ステップＳ４２に戻って電圧検出器９１の検修を継続する。
　一方、差分値Ｖ’ｄｉｆが閾値Ｖｔｈ３以上である場合（ステップＳ４４のＮＯ）、制御部１０は、電圧検出器９１が故障していると判定し（ステップＳ４７）、コンバータ３０へのゲート信号の出力を行わず、車両用制御装置１００の起動を中止する（ステップＳ４８）。
　このように、第４の実施形態では、車両用制御装置１００を起動した後である通常の運用の中で電圧検出器９１を検修することができるため、検修するための専用回路やテストモードを設ける必要がなくなり、また、通常の運用が行われているときでも、車両用制御装置１００の再起動が行われるごとに検修を行うことができるので、検修のために通常の運用をいったん中止する必要もなくなる。
　なお、上記説明では、電圧検出器９１が故障していると判定された場合、制御部１０は、コンバータ３０へのゲート指令の出力を行わないとしているが、ゲート指令の出力は行い、運転台に設けられている警報ランプ等を用いて運転士に通知を行うとしてもよい。
１０…制御部、２０…変圧器、３０…コンバータ、４０…インバータ、５０…遮断器、６１，６２，６３，６４…抵抗、７１，７２…分圧コンデンサ、８１，８２…電流検出器、９１，９２，９３…電圧検出器、１００…車両用制御装置

Claims (4)

  1. 　パンタグラフが受けた電力が変圧器を介して供給され、この電力を、電動機を駆動するための電力に変換するコンバータおよびインバータと、
    　前記変圧器と前記コンバータとの間に設けられた第１の接触器、及びこの第１の接触器に並列接続されるとともに互いに直列接続された第２の接触器と抵抗と、
    　前記コンバータとインバータとの間に設けられた第１の電圧検出器および第２の電圧検出器と、
    　制御部とを備え、
    　この制御部は、前記第２の接触器を閉じるように制御した後、前記第１の接触器を閉じるように制御するまでの間、
    　前記第１および第２の電圧検出器がそれぞれ検出した第１の電圧値と第２の電圧値の電圧差を演算し、
    　この演算した電圧差と予め設定された閾値とを比較し、
    　この比較の結果、電圧差が閾値より大きいときに、前記第１および第２の電圧検出器の少なくとも一方が故障していると判定する
    　ことを特徴とする車両用制御装置。
  2. 　パンタグラフが受けた電力が変圧器を介して供給され、この電力を、電動機を駆動するための電力に変換するコンバータおよびインバータと、
    　前記変圧器と前記コンバータとの間に設けられた第１の接触器、及びこの第１の接触器に並列接続されるとともに互いに直列接続された第２の接触器と抵抗と、
    　前記コンバータとインバータとの間に設けられた第１の電圧検出器および第２の電圧検出器と、
    　前記変圧器と前記コンバータとの間に設けられた電流検出器と、
    　制御部とを備え、
    　この制御部は、前記第２の接触器を閉じるように制御した後、前記第１の接触器を閉じるように制御するまでの間、
    　前記第１および第２の電圧検出器がそれぞれ検出した第１の電圧値と第２の電圧値が、予め定められた電圧値を満たすか判定し、
    　予め定められた電圧値を満たしたと判定すると、前記電流検出器が検出した電流値と予め設定された閾値とを比較し、
    　この比較の結果、電流値が閾値より大きくないときに、前記電流検出器が故障していると判定する
    　ことを特徴とする車両用制御装置。
  3. 　パンタグラフが受けた電力が変圧器を介して供給され、この電力を、電動機を駆動するための電力に変換するコンバータおよびインバータと、
    　前記変圧器と前記コンバータとの間に設けられた電流検出器と、
    　制御部とを備え、
    　この制御部は、
    　力行指令が最大力行指令であるか、および電動機の回転速度が定パワー領域であるか判定し、
    　最大力行指令であって且つ定パワー領域である場合、前記電流検出器が検出した電流値と前記最大力行で定パワー領域のときの想定電流値とを比較し、
    　この比較の結果、前記電流検出器が検出した電流値が前記想定電流値より大きくないときに、前記電流検出器が故障していると判定する
    　ことを特徴とする車両用制御装置。
  4. 　パンタグラフが受けた電力が変圧器を介して供給され、この電力を、電動機を駆動するための電力に変換するコンバータおよびインバータと、
    　前記変圧器の２次側コイルと前記コンバータとの間に設けられた第１の接触器、及びこの第１の接触器に並列接続されるとともに互いに直列接続された第２の接触器と抵抗と、前記コンバータとインバータとの間に設けられた第１の電圧検出器および第２の電圧検出器と、
    　前記変圧器の３次側コイルに接続された第３の電圧検出器と、
    　制御部とを備え、
    　この制御部は、前記第２の接触器を閉じるように制御した後、前記コンバータに制御指令を出力するまでの間、
    　前記第１および第２の電圧検出器がそれぞれ検出した第１の電圧値と第２の電圧値との加算値を演算し、
    　前記第３の電圧検出値が検出した第３の電圧値と前記演算した加算値との電圧差を求め、
    　この演算した電圧差と予め設定された閾値とを比較し、
    　この比較の結果、電圧差が閾値より大きいときに、前記第３の電圧検出器が故障していると判定する
    　ことを特徴とする車両用制御装置。
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