車両用電源装置及び車両用電源装置の故障部位推定方法
【課題】 故障が発生した場合に故障部位を推定することができる車両用電源装置及び車両用電源装置の故障部位推定方法を提供する。
【解決手段】 車両用電源装置は、接触器３と、フィルタコンデンサ８と、制御部１３と、補助接点１４と、電流検出器１７と、第１電圧検出器１８と、第２電圧検出器１９と、を備えている。制御部１３は、第２電圧検出器１９が検出したフィルタコンデンサ８の電圧を示す第２電圧情報を基に、フィルタコンデンサ８が充電されない故障が発生したと判断した場合、補助接点からのアンサー信号、電流検出器１７が検出した電流を示す電流情報、第１電圧検出器１８が検出した電圧を示す第１電圧情報及び第２電圧情報の組合せにより故障部位を推定する。
【解決手段】 車両用電源装置は、接触器３と、フィルタコンデンサ８と、制御部１３と、補助接点１４と、電流検出器１７と、第１電圧検出器１８と、第２電圧検出器１９と、を備えている。制御部１３は、第２電圧検出器１９が検出したフィルタコンデンサ８の電圧を示す第２電圧情報を基に、フィルタコンデンサ８が充電されない故障が発生したと判断した場合、補助接点からのアンサー信号、電流検出器１７が検出した電流を示す電流情報、第１電圧検出器１８が検出した電圧を示す第１電圧情報及び第２電圧情報の組合せにより故障部位を推定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、車両用電源装置及び車両用電源装置の故障部位推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鉄道車両には、パンタグラフを介して架線から受け取った電力を、照明装置、空調装置等の電動機に供給する車両用電源装置が搭載されている。車両用電源装置は、電圧検出器を有し、電圧検出器にて架線電圧の有無が検出される。電圧検出器が架線電圧を検出した場合、車両用電源装置は動作を開始し、すなわち、電動機への電力の供給を開始する。
【０００３】
また、上記車両用電源装置においては、装置内部に故障が発生したのかどうかを判断することができる。車両用電源装置は、装置内部に故障が発生したと判断した場合、電動機への電力の供給を停止する機能（保護機能）を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３０６７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記車両用電源装置では、装置内部に故障が発生したことを判断することはできるが、どの部分が故障したかまでは判断することができなかった。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、故障が発生した場合に故障部位を推定することができる車両用電源装置及び車両用電源装置の故障部位推定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態に係る車両用電源装置は、
パンタグラフを介して架線に接続される接触器と、
前記接触器に接続され、前記パンタグラフ及び接触器を介して前記架線から入力される電力を平滑化するフィルタコンデンサと、
制御部と、
アンサー信号を前記制御部に与える、前記接触器の補助接点と、
前記接触器及びフィルタコンデンサ間に接続され、前記パンタグラフ及び接触器を介して前記架線から入力される電流を検出し、前記電流を示す電流情報を前記制御部に与えることが可能な電流検出器と、
前記パンタグラフを介して前記架線に接続され、架線の電圧を検出し、前記電圧を示す第１電圧情報を前記制御部に与えることが可能な第１電圧検出器と、
前記フィルタコンデンサの電圧を検出し、前記電圧を示す第２電圧情報を前記制御部に与えることが可能な第２電圧検出器と、を備え、
前記制御部は、前記第２電圧情報を基に、前記フィルタコンデンサが充電されない故障が発生したと判断した場合、前記アンサー信号、電流情報、第１電圧情報及び第２電圧情報の組合せにより故障部位を推定することを特徴としている。
【０００７】
また、一実施形態に係る車両用電源装置は、
パンタグラフを介して架線に接続される高速度遮断器と、
前記高速度遮断器に接続され、前記パンタグラフ及び高速度遮断器を介して前記架線から入力される電力を平滑化するフィルタコンデンサと、
制御部と、
アンサー信号を前記制御部に与える、前記高速度遮断器の補助接点と、
前記高速度遮断器及びフィルタコンデンサ間に接続され、前記パンタグラフ及び高速度遮断器を介して前記架線から入力される電流を検出し、前記電流を示す電流情報を前記制御部に与えることが可能な電流検出器と、
投入信号を前記高速度遮断器に与えるのかどうか制御し、前記投入信号を前記制御部に与えることが可能な投入制御モジュールと、を備え、
前記制御部は、前記投入信号及びアンサー信号が不一致となる故障が発生したと判断した場合、前記アンサー信号、電流情報及び投入制御モジュールの状態の組合せにより故障部位を推定することを特徴としている。
【０００８】
また、一実施形態に係る車両用電源装置の故障部位推定方法は、
パンタグラフを介して架線に接続される接触器と、前記接触器に接続され、前記パンタグラフ及び接触器を介して前記架線から入力される電力を平滑化するフィルタコンデンサと、前記接触器の補助接点と、前記接触器及びフィルタコンデンサ間に接続され、前記パンタグラフ及び接触器を介して前記架線から入力される電流を検出する電流検出器と、前記パンタグラフを介して前記架線に接続され、架線の電圧を検出する第１電圧検出器と、前記フィルタコンデンサの電圧を検出する第２電圧検出器と、を備えた車両用電源装置の故障部位推定方法において、
前記第２電圧検出器が検出した前記フィルタコンデンサの電圧を示す第２電圧情報を基に、前記フィルタコンデンサが充電されない故障が発生したのかどうか判断し、
前記故障が発生したと判断した場合、前記補助接点からのアンサー信号、前記電流検出器が検出した電流を示す電流情報、前記第１電圧検出器が検出した電圧を示す第１電圧情報及び第２電圧情報の組合せにより故障部位を推定することを特徴としている。
【０００９】
また、一実施形態に係る車両用電源装置の故障部位推定方法は、
パンタグラフを介して架線に接続される高速度遮断器と、前記高速度遮断器に接続され、前記パンタグラフ及び高速度遮断器を介して前記架線から入力される電力を平滑化するフィルタコンデンサと、前記高速度遮断器の補助接点と、前記高速度遮断器及びフィルタコンデンサ間に接続され、前記パンタグラフ及び高速度遮断器を介して前記架線から入力される電流を検出する電流検出器と、投入信号を前記高速度遮断器に与えるのかどうか制御する投入制御モジュールと、を備えた車両用電源装置の故障部位推定方法において、
前記投入制御モジュールからの投入信号及び前記補助接点からのアンサー信号が不一致となる故障が発生したのかどうか判断し、
前記故障が発生したと判断した場合、前記アンサー信号、前記電流検出器が検出した電流を示す電流情報及び前記投入制御モジュールの状態の組合せにより故障部位を推定することを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る車両用電源装置を概略的に示すブロック図である。
【図２】図２は、上記第１の実施形態に係る車両用電源装置の故障部位推定方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】図３は、図２に続く、上記第１の実施形態に係る車両用電源装置の故障部位推定方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】図４は、図３に続く、上記第１の実施形態に係る車両用電源装置の故障部位推定方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る車両用電源装置の一部を概略的に示すブロック図である。
【図６】図６は、上記第２の実施形態に係る車両用電源装置の故障部位推定方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら第１の実施形態に係る車両用電源装置及び車両用電源装置の故障部位推定方法について詳細に説明する。始めに、車両用電源装置の構成について説明する。車両用電源装置は、鉄道車両等の電気車両の照明装置、空調装置等の負荷（電動機）に電力を供給するものである。
【００１２】
図１は、第１の実施形態に係る車両用電源装置を概略的に示すブロック図である。
図１に示すように、車両用電源装置は、ヒューズ２、主回路入力用の接触器３、充電抵抗４、開閉器としての充電抵抗短絡スイッチ５、放電抵抗６、放電用の接触器７、フィルタコンデンサ８、インバータ９、変圧器１０、負荷接続切替え用の接触器１１、制御部１３、接触器３の補助接点１４、接触器７の補助接点１５、接触器１１の補助接点１６、電流検出器１７、第１電圧検出器１８、及び第２電圧検出器１９を備えている。
【００１３】
なお、全てを図示しないが、電気車両は、それぞれ車輪が設けられた一対の台車フレームと、台車フレームに空気ばねを介して支持された車体と、パンタグラフ１ａとを備えている。車輪は、レールに接触するため、地絡されている。車両用電源装置は、車体の床下に設置されている。
【００１４】
ヒューズ２は、パンタグラフ１ａを介して架線１に電気的に接続されている。接触器３は、パンタグラフ１ａ及びヒューズ２を介して架線１に接続されている。充電抵抗４、充電抵抗短絡スイッチ５及び放電抵抗６は、それぞれ接触器３に直列に接続されている。充電抵抗４は、充電抵抗短絡スイッチ５に並列に接続されている。接触器７は、一方が放電抵抗６に接続され、他方が接地されている。
【００１５】
フィルタコンデンサ８の一端は、充電抵抗４及び充電抵抗短絡スイッチ５に接続され、これら充電抵抗４及び充電抵抗短絡スイッチ５を介して接触器３に接続されている。フィルタコンデンサ８の他端は接地されている。フィルタコンデンサ８は、パンタグラフ１ａ、接触器３、充電抵抗４等を介して架線１から入力される電力を充電し、平滑化する。
【００１６】
インバータ９は、フィルタコンデンサ８に接続されている。インバータ９は、フィルタコンデンサ８で平滑化された直流電力を交流電力に変換し、交流電力を変圧器１０及び接触器１１を介して負荷１２に供給する。インバータ９は、変圧器１０の一次側に接続されている。変圧器１０の一次側は、接触器１１に接続されている。
【００１７】
補助接点１４は、アンサー信号を制御部１３に与えることが可能である。例えば、接触器３がオン（閉状態）に切替わるタイミングで、補助接点１４は、接触器３がオンに切替わったことを示すアンサー信号を制御部１３に与える。
【００１８】
補助接点１５は、アンサー信号を制御部１３に与えることが可能である。例えば、接触器７がオン（閉状態）に切替わるタイミングで、補助接点１５は、接触器７がオンに切替わったことを示すアンサー信号を制御部１３に与える。
【００１９】
補助接点１６は、アンサー信号を制御部１３に与えることが可能である。例えば、接触器１１の開閉状態が切替わるタイミングで、補助接点１５は、接触器１１の開閉状態が切替わったことを示すアンサー信号を制御部１３に与える。
【００２０】
電流検出器１７は、接触器３及びフィルタコンデンサ８間に接続されている。詳しくは、電流検出器１７の一端が接触器３に接続され、電流検出器１７の他端が充電抵抗４、充電抵抗短絡スイッチ５及び放電抵抗６に接続されている。電流検出器１７は、パンタグラフ１ａ及び接触器３を介して架線１から入力される電流を検出し、上記電流を示す電流情報を制御部１３に与えることが可能である。
【００２１】
第１電圧検出器１８は、パンタグラフ１ａ及びヒューズ２を介して架線１に接続されている。第１電圧検出器１８は、架線１の電圧を検出し、上記電圧を示す第１電圧情報を制御部１３に与えることが可能である。
【００２２】
第２電圧検出器１９は、フィルタコンデンサ８の両端に接続されている。第２電圧検出器１９は、フィルタコンデンサ８の電圧を検出し、上記電圧を示す第２電圧情報を制御部１３に与えることが可能である。
【００２３】
制御部１３は、第２電圧検出器１９からの第２電圧情報を基に、フィルタコンデンサ８が充電されない故障が発生したのかどうか判断する。制御部１３は、上記故障が発生したと判断した場合、補助接点１４からのアンサー信号、電流検出器１７からの電流情報、第１電圧検出器１８からの第１電圧情報及び第２電圧検出器１９からの第２電圧情報の組合せにより故障部位を推定することができる。
上記のように車両用電源装置が構成されている。
【００２４】
次に、上記車両用電源装置の故障部位推定方法について説明する。故障部位推定方法は、制御部１３が第２電圧検出器１９からの第２電圧情報を基にフィルタコンデンサ８が充電されない故障が発生したと判断した場合に用いられる。図２乃至図４は、第１の実施形態に係る車両用電源装置の故障部位推定方法を説明するためのフローチャートである。
【００２５】
図１及び図２に示すように、装置を起動するため、接触器３をオンに切替えたとき（投入したとき）に、制御部１３がフィルタコンデンサ８が充電されない故障が発生したと判断することにより、車両用電源装置の故障部位推定方法がスタートする。以下の手順を追えば、故障部位を推定することができる。
【００２６】
車両用電源装置の故障部位推定方法がスタートすると、まず、ステップＳ１ａにおいて、制御部１３は、補助接点１４が出力した信号が接触器３に入力されたのかどうか判断する。補助接点１４が出力した信号が接触器３に入力されなかった場合（ステップＳ１ａ）、ステップＳ２ａにおいて、制御部１３は、接触器３の故障であると推定し、上記故障部位推定方法が終了する（エンド）。
【００２７】
補助接点１４が出力した信号が接触器３に入力された場合（ステップＳ１ａ）、ステップＳ３ａにおいて、制御部１３は、第１電圧情報を取得し、第１電圧検出器１８が検出した電圧の値が０Ｖであるのかどうか判断する。第１電圧検出器１８が検出した電圧の値が０Ｖであった場合（ステップＳ３ａ）、ステップＳ４ａにおいて、制御部１３は、ヒューズ２及び充電抵抗４間の故障（地絡）であると推定する。
【００２８】
続いて、ステップＳ５ａにおいて、制御部１３は、電流情報を取得し、電流検出器１７が検出した電流の値が０Ａであるのかどうか判断する。電流検出器１７が検出した電流の値が０Ａではなかった場合（ステップＳ５ａ）、すなわち、電流検出器１７で電流が検出された場合、ステップＳ６ａにおいて、制御部１３は、補助接点１４及び充電抵抗４間の故障（地絡）であると推定し、上記故障部位推定方法が終了する。
【００２９】
電流検出器１７が検出した電流の値が０Ａであった場合（ステップＳ５ａ）、すなわち、電流検出器１７で電流が検出されなかった場合、ステップＳ７ａにおいて、制御部１３は、ヒューズ２及び電流検出器１７間の故障（地絡）であると推定し、上記故障部位推定方法が終了する。第１電圧検出器１８が検出した電圧の値が０Ｖではなかった場合（ステップＳ３ａ）、すなわち、第１電圧検出器１８に一定以上の電圧が与えられた場合、ステップＳ８ａに移行する。
【００３０】
図１及び図３に示すように、ステップＳ８ａにおいて、制御部１３は、電流情報を取得し、電流検出器１７が検出した電流の値が０Ａであるのかどうか判断する。電流検出器１７が検出した電流の値が０Ａであった場合（ステップＳ８ａ）、すなわち、電流検出器１７で電流が検出されなかった場合、ステップＳ９ａにおいて、制御部１３は、ヒューズ２及び充電抵抗４間の故障（地絡）であると推定する。
【００３１】
続いて、ステップＳ１０ａにおいて、制御部１３は、充電抵抗短絡スイッチ５をオンに切替えたとき（投入したとき）に、第２電圧情報を取得し、フィルタコンデンサ８が充電されるのかどうか判断する。フィルタコンデンサ８が充電されなかった場合（ステップＳ１０ａ）、ステップＳ１１ａにおいて、制御部１３は、充電抵抗４以外の部位の故障（断線）であると推定し、上記故障部位推定方法が終了する（図２）。
【００３２】
フィルタコンデンサ８が充電された場合（ステップＳ１０ａ）、ステップＳ１２ａにおいて、制御部１３は、充電抵抗４の故障（断線）であると推定し、上記故障部位推定方法が終了する（図２）。
電流検出器１７が検出した電流の値が０Ａではなかった場合（ステップＳ８ａ）、すなわち、電流検出器１７で電流が検出された場合、ステップＳ１３ａに移行する。
【００３３】
図１及び図４に示すように、ステップＳ１３ａにおいて、制御部１３は、電流情報を取得し、電流検出器１７が検出した電流の値が一定値（通常の充電時に流れる電流より高い値に設定された基準値）以上であるのかどうか判断する。電流検出器１７が検出した電流の値が一定値以上ではなかった場合（ステップＳ１３ａ）、ステップＳ１４ａにおいて、制御部１３は、制御部１３自体に問題があると推定し、上記故障部位推定方法が終了する（図２）。
【００３４】
電流検出器１７が検出した電流の値が一定値以上であった場合（ステップＳ１３ａ）、ステップＳ１５ａにおいて、制御部１３は、フィルタコンデンサ８又はインバータ９の故障（短絡又は地絡）であると推定する。
【００３５】
続いて、ステップＳ１６ａにおいて、制御部１３は、インバータ９の高圧側スイッチのゲートフィードバックがあるのかどうか判断する。インバータ９の高圧側スイッチのゲートフィードバックがあった場合（ステップＳ１６ａ）、ステップＳ１７ａにおいて、制御部１３は、インバータ９内の故障（短絡又は地絡）であると推定し、上記故障部位推定方法が終了する（図２）。
【００３６】
インバータ９の高圧側スイッチのゲートフィードバックがなかった場合（ステップＳ１６ａ）、ステップＳ１８ａにおいて、制御部１３は、フィルタコンデンサ８の故障（短絡）であると推定し、上記故障部位推定方法が終了する（図２）。
【００３７】
上記のように構成された第１の実施形態に係る車両用電源装置及び車両用電源装置の故障部位推定方法によれば、車両用電源装置は、接触器３と、フィルタコンデンサ８と、制御部１３と、補助接点１４と、電流検出器１７と、第１電圧検出器１８と、第２電圧検出器１９と、を備えている。制御部１３は、第２電圧検出器１９が検出したフィルタコンデンサ８の電圧を示す第２電圧情報を基に、フィルタコンデンサ８が充電されない故障が発生したのかどうか判断する。
【００３８】
制御部１３は、上記故障が発生したと判断した場合、補助接点１４からのアンサー信号、電流検出器１７が検出した電流を示す電流情報、第１電圧検出器１８が検出した電圧を示す第１電圧情報及び第２電圧情報の組合せにより故障部位を推定する。
【００３９】
このため、フィルタコンデンサ８が充電されない故障が発生した場合に、どの部位が故障したのかを推定することができる。しかも、車両用電源装置に新たに用品を加えること無しに故障部位を推定することができるため、製造コストの高騰や車両用電源装置の大型化を抑制することができる。
【００４０】
上記のことから、故障（フィルタコンデンサ８が充電されない故障）が発生した場合に故障部位を推定することができる車両用電源装置及び車両用電源装置の故障部位推定方法を得ることができる。
【００４１】
次に、第２の実施形態に係る車両用電源装置及び車両用電源装置の故障部位推定方法について説明する。始めに、車両用電源装置の構成について説明する。なお、この実施形態において、他の構成は上述した第１の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４２】
図５は、第２の実施形態に係る車両用電源装置の一部を概略的に示すブロック図である。車両用電源装置は、第２の実施形態のヒューズ２及び接触器３の替わりに高速度遮断器２０を備えている。高速度遮断器２０は、パンタグラフ１ａを介して架線１に接続されている。補助接点１４は、高速度遮断器２０の補助接点であり、アンサー信号を制御部１３に与える。
【００４３】
車両用電源装置は、投入制御モジュール２５をさらに有している。投入制御モジュール２５は、投入信号を高速度遮断器２０に与えるのかどうか制御し、投入信号を制御部１３に与えることが可能である。投入制御モジュール２５は、投入リレー（継電器）２１、保持リレー２２及び保持電流制限抵抗２３を有している。
【００４４】
高速度遮断器２０は、投入リレー２１、保持リレー２２及び保持電流制限抵抗２３にて投入の制御（オン／オフの切替え）がされている。高速度遮断器２０に流れる電流Ｉの値が設定した電流値以上の場合、過電流検知にて供給される電力（電流Ｉ）を遮断するよう、高速度遮断器２０が機能する。この場合、補助接点１４によるアンサー信号も無くなる。投入リレー２１は、高速度遮断器２０が機能した（投入された）後にオフに切替えられる。
【００４５】
制御部１３は、投入制御モジュール２５からの投入信号及び補助接点１４からのアンサー信号が不一致となる故障が発生したのかどうか判断する。制御部１３は、上記故障が発生したと判断した場合、アンサー信号、電流検出器１７が検出した電流を示す電流情報及び投入制御モジュール２５の状態の組合せにより故障部位を推定することができる。
上記のように車両用電源装置が構成されている。
【００４６】
次に、上記車両用電源装置の故障部位推定方法について説明する。故障部位推定方法は、制御部１３が投入信号及びアンサー信号を基に、投入信号及びアンサー信号が不一致となる故障が発生したと判断した場合に用いられる。
【００４７】
図６は、第２の実施形態に係る車両用電源装置の故障部位推定方法を説明するためのフローチャートである。
図５及び図６に示すように、制御部１３が投入信号及びアンサー信号が不一致となる故障が発生したと判断することにより、車両用電源装置の故障部位推定方法がスタートする。従来では、高速度遮断器２０への投入信号がＨレベル（オン）、アンサー信号がＬレベル（投入されず）となる不一致で保護検知としていた。そこで、以下の手順を追えば、故障部位を推定することができる。
【００４８】
車両用電源装置の故障部位推定方法がスタートすると、まず、ステップＳ１ｂにおいて、制御部１３は、電流情報を取得し、電流検出器１７が検出した電流の値が０Ａであるのかどうか判断する。電流検出器１７が検出した電流の値が０Ａではなかった場合（ステップＳ１ｂ）、すなわち、電流検出器１７で電流が検出された場合、高速度遮断器２０の主接点は閉じている（オンに切替えられている）ため、ステップＳ２ｂにおいて、制御部１３は、補助接点１４の故障であると推定し、上記故障部位推定方法が終了する（エンド）。
【００４９】
電流検出器１７が検出した電流の値が０Ａであった場合（ステップＳ１ｂ）、すなわち、電流検出器１７で電流が検出されなかった場合、ステップＳ３ｂにおいて、制御部１３は、投入リレー２１をオフに切替えると同時に、アンサー信号がＬレベルとなるのかどうか判断する。
【００５０】
アンサー信号がＬレベルとなった場合（ステップＳ３ｂ）、ステップＳ４ｂにおいて、制御部１３は、保持リレー２２又は保持電流制限抵抗２３の故障であると推定し、上記故障部位推定方法が終了する。
【００５１】
アンサー信号がＬレベルとならなかった場合（ステップＳ３ｂ）、ステップＳ５ｂにおいて、制御部１３は、電流情報を取得し、電流検出器１７が過大な電流を検出しているのかどうか判断する。電流検出器１７が過大な電流を検出した場合（ステップＳ５ｂ）、ステップＳ６ｂにおいて、制御部１３は、電流検出器１７が検出した電流は正常であるものと判断し、すなわち正常な動作であるものと判断し、車両用電源装置に故障は発生していなかったものと推定し、上記故障部位推定方法が終了する。
【００５２】
電流検出器１７が過大な電流を検出しなかった場合（ステップＳ５ｂ）、ステップＳ７ｂにおいて、制御部１３は、投入リレー２１又は高速度遮断器２０の故障であると推定し、上記故障部位推定方法が終了する。
【００５３】
上記のように構成された第２の実施形態に係る車両用電源装置及び車両用電源装置の故障部位推定方法によれば、車両用電源装置は、高速度遮断器２０と、フィルタコンデンサ８と、制御部１３と、補助接点１４と、電流検出器１７と、投入制御モジュール２５、を備えている。
【００５４】
制御部１３は、投入制御モジュール２５からの投入信号及び補助接点１４からのアンサー信号が不一致となる故障が発生したのかどうか判断する。制御部１３は、上記故障が発生したと判断した場合、アンサー信号、電流検出器１７が検出した電流を示す電流情報及び投入制御モジュール２５の状態の組合せにより故障部位を推定する。
【００５５】
このため、投入信号及びアンサー信号が不一致となる故障が発生した場合に、どの部位が故障したのかを推定することができる。しかも、車両用電源装置に新たに用品を加えること無しに故障部位を推定することができるため、製造コストの高騰や車両用電源装置の大型化を抑制することができる。
【００５６】
上記のことから、故障（投入信号及びアンサー信号が不一致となる故障）が発生した場合に故障部位を推定することができる車両用電源装置及び車両用電源装置の故障部位推定方法を得ることができる。
【００５７】
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００５８】
例えば、この発明の車両用電源装置及び車両用電源装置の故障部位推定方法は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々変形可能であり、各種の車両用電源装置及び車両用電源装置の故障部位推定方法に適用可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１…架線、１ａ…パンタグラフ、３…接触器、４…充電抵抗、５…充電抵抗短絡スイッチ、８…フィルタコンデンサ、９…インバータ、１３…制御部、１４…補助接点、１７…電流検出器、１８…第１電圧検出器、１９…第２電圧検出器、２０…高速度遮断器、２１…投入リレー、２２…保持リレー、２３…保持電流制限抵抗、２５…投入制御モジュール。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、車両用電源装置及び車両用電源装置の故障部位推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鉄道車両には、パンタグラフを介して架線から受け取った電力を、照明装置、空調装置等の電動機に供給する車両用電源装置が搭載されている。車両用電源装置は、電圧検出器を有し、電圧検出器にて架線電圧の有無が検出される。電圧検出器が架線電圧を検出した場合、車両用電源装置は動作を開始し、すなわち、電動機への電力の供給を開始する。
【０００３】
また、上記車両用電源装置においては、装置内部に故障が発生したのかどうかを判断することができる。車両用電源装置は、装置内部に故障が発生したと判断した場合、電動機への電力の供給を停止する機能（保護機能）を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３０６７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記車両用電源装置では、装置内部に故障が発生したことを判断することはできるが、どの部分が故障したかまでは判断することができなかった。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、故障が発生した場合に故障部位を推定することができる車両用電源装置及び車両用電源装置の故障部位推定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態に係る車両用電源装置は、
パンタグラフを介して架線に接続される接触器と、
前記接触器に接続され、前記パンタグラフ及び接触器を介して前記架線から入力される電力を平滑化するフィルタコンデンサと、
制御部と、
アンサー信号を前記制御部に与える、前記接触器の補助接点と、
前記接触器及びフィルタコンデンサ間に接続され、前記パンタグラフ及び接触器を介して前記架線から入力される電流を検出し、前記電流を示す電流情報を前記制御部に与えることが可能な電流検出器と、
前記パンタグラフを介して前記架線に接続され、架線の電圧を検出し、前記電圧を示す第１電圧情報を前記制御部に与えることが可能な第１電圧検出器と、
前記フィルタコンデンサの電圧を検出し、前記電圧を示す第２電圧情報を前記制御部に与えることが可能な第２電圧検出器と、を備え、
前記制御部は、前記第２電圧情報を基に、前記フィルタコンデンサが充電されない故障が発生したと判断した場合、前記アンサー信号、電流情報、第１電圧情報及び第２電圧情報の組合せにより故障部位を推定することを特徴としている。
【０００７】
また、一実施形態に係る車両用電源装置は、
パンタグラフを介して架線に接続される高速度遮断器と、
前記高速度遮断器に接続され、前記パンタグラフ及び高速度遮断器を介して前記架線から入力される電力を平滑化するフィルタコンデンサと、
制御部と、
アンサー信号を前記制御部に与える、前記高速度遮断器の補助接点と、
前記高速度遮断器及びフィルタコンデンサ間に接続され、前記パンタグラフ及び高速度遮断器を介して前記架線から入力される電流を検出し、前記電流を示す電流情報を前記制御部に与えることが可能な電流検出器と、
投入信号を前記高速度遮断器に与えるのかどうか制御し、前記投入信号を前記制御部に与えることが可能な投入制御モジュールと、を備え、
前記制御部は、前記投入信号及びアンサー信号が不一致となる故障が発生したと判断した場合、前記アンサー信号、電流情報及び投入制御モジュールの状態の組合せにより故障部位を推定することを特徴としている。
【０００８】
また、一実施形態に係る車両用電源装置の故障部位推定方法は、
パンタグラフを介して架線に接続される接触器と、前記接触器に接続され、前記パンタグラフ及び接触器を介して前記架線から入力される電力を平滑化するフィルタコンデンサと、前記接触器の補助接点と、前記接触器及びフィルタコンデンサ間に接続され、前記パンタグラフ及び接触器を介して前記架線から入力される電流を検出する電流検出器と、前記パンタグラフを介して前記架線に接続され、架線の電圧を検出する第１電圧検出器と、前記フィルタコンデンサの電圧を検出する第２電圧検出器と、を備えた車両用電源装置の故障部位推定方法において、
前記第２電圧検出器が検出した前記フィルタコンデンサの電圧を示す第２電圧情報を基に、前記フィルタコンデンサが充電されない故障が発生したのかどうか判断し、
前記故障が発生したと判断した場合、前記補助接点からのアンサー信号、前記電流検出器が検出した電流を示す電流情報、前記第１電圧検出器が検出した電圧を示す第１電圧情報及び第２電圧情報の組合せにより故障部位を推定することを特徴としている。
【０００９】
また、一実施形態に係る車両用電源装置の故障部位推定方法は、
パンタグラフを介して架線に接続される高速度遮断器と、前記高速度遮断器に接続され、前記パンタグラフ及び高速度遮断器を介して前記架線から入力される電力を平滑化するフィルタコンデンサと、前記高速度遮断器の補助接点と、前記高速度遮断器及びフィルタコンデンサ間に接続され、前記パンタグラフ及び高速度遮断器を介して前記架線から入力される電流を検出する電流検出器と、投入信号を前記高速度遮断器に与えるのかどうか制御する投入制御モジュールと、を備えた車両用電源装置の故障部位推定方法において、
前記投入制御モジュールからの投入信号及び前記補助接点からのアンサー信号が不一致となる故障が発生したのかどうか判断し、
前記故障が発生したと判断した場合、前記アンサー信号、前記電流検出器が検出した電流を示す電流情報及び前記投入制御モジュールの状態の組合せにより故障部位を推定することを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る車両用電源装置を概略的に示すブロック図である。
【図２】図２は、上記第１の実施形態に係る車両用電源装置の故障部位推定方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】図３は、図２に続く、上記第１の実施形態に係る車両用電源装置の故障部位推定方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】図４は、図３に続く、上記第１の実施形態に係る車両用電源装置の故障部位推定方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る車両用電源装置の一部を概略的に示すブロック図である。
【図６】図６は、上記第２の実施形態に係る車両用電源装置の故障部位推定方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら第１の実施形態に係る車両用電源装置及び車両用電源装置の故障部位推定方法について詳細に説明する。始めに、車両用電源装置の構成について説明する。車両用電源装置は、鉄道車両等の電気車両の照明装置、空調装置等の負荷（電動機）に電力を供給するものである。
【００１２】
図１は、第１の実施形態に係る車両用電源装置を概略的に示すブロック図である。
図１に示すように、車両用電源装置は、ヒューズ２、主回路入力用の接触器３、充電抵抗４、開閉器としての充電抵抗短絡スイッチ５、放電抵抗６、放電用の接触器７、フィルタコンデンサ８、インバータ９、変圧器１０、負荷接続切替え用の接触器１１、制御部１３、接触器３の補助接点１４、接触器７の補助接点１５、接触器１１の補助接点１６、電流検出器１７、第１電圧検出器１８、及び第２電圧検出器１９を備えている。
【００１３】
なお、全てを図示しないが、電気車両は、それぞれ車輪が設けられた一対の台車フレームと、台車フレームに空気ばねを介して支持された車体と、パンタグラフ１ａとを備えている。車輪は、レールに接触するため、地絡されている。車両用電源装置は、車体の床下に設置されている。
【００１４】
ヒューズ２は、パンタグラフ１ａを介して架線１に電気的に接続されている。接触器３は、パンタグラフ１ａ及びヒューズ２を介して架線１に接続されている。充電抵抗４、充電抵抗短絡スイッチ５及び放電抵抗６は、それぞれ接触器３に直列に接続されている。充電抵抗４は、充電抵抗短絡スイッチ５に並列に接続されている。接触器７は、一方が放電抵抗６に接続され、他方が接地されている。
【００１５】
フィルタコンデンサ８の一端は、充電抵抗４及び充電抵抗短絡スイッチ５に接続され、これら充電抵抗４及び充電抵抗短絡スイッチ５を介して接触器３に接続されている。フィルタコンデンサ８の他端は接地されている。フィルタコンデンサ８は、パンタグラフ１ａ、接触器３、充電抵抗４等を介して架線１から入力される電力を充電し、平滑化する。
【００１６】
インバータ９は、フィルタコンデンサ８に接続されている。インバータ９は、フィルタコンデンサ８で平滑化された直流電力を交流電力に変換し、交流電力を変圧器１０及び接触器１１を介して負荷１２に供給する。インバータ９は、変圧器１０の一次側に接続されている。変圧器１０の一次側は、接触器１１に接続されている。
【００１７】
補助接点１４は、アンサー信号を制御部１３に与えることが可能である。例えば、接触器３がオン（閉状態）に切替わるタイミングで、補助接点１４は、接触器３がオンに切替わったことを示すアンサー信号を制御部１３に与える。
【００１８】
補助接点１５は、アンサー信号を制御部１３に与えることが可能である。例えば、接触器７がオン（閉状態）に切替わるタイミングで、補助接点１５は、接触器７がオンに切替わったことを示すアンサー信号を制御部１３に与える。
【００１９】
補助接点１６は、アンサー信号を制御部１３に与えることが可能である。例えば、接触器１１の開閉状態が切替わるタイミングで、補助接点１５は、接触器１１の開閉状態が切替わったことを示すアンサー信号を制御部１３に与える。
【００２０】
電流検出器１７は、接触器３及びフィルタコンデンサ８間に接続されている。詳しくは、電流検出器１７の一端が接触器３に接続され、電流検出器１７の他端が充電抵抗４、充電抵抗短絡スイッチ５及び放電抵抗６に接続されている。電流検出器１７は、パンタグラフ１ａ及び接触器３を介して架線１から入力される電流を検出し、上記電流を示す電流情報を制御部１３に与えることが可能である。
【００２１】
第１電圧検出器１８は、パンタグラフ１ａ及びヒューズ２を介して架線１に接続されている。第１電圧検出器１８は、架線１の電圧を検出し、上記電圧を示す第１電圧情報を制御部１３に与えることが可能である。
【００２２】
第２電圧検出器１９は、フィルタコンデンサ８の両端に接続されている。第２電圧検出器１９は、フィルタコンデンサ８の電圧を検出し、上記電圧を示す第２電圧情報を制御部１３に与えることが可能である。
【００２３】
制御部１３は、第２電圧検出器１９からの第２電圧情報を基に、フィルタコンデンサ８が充電されない故障が発生したのかどうか判断する。制御部１３は、上記故障が発生したと判断した場合、補助接点１４からのアンサー信号、電流検出器１７からの電流情報、第１電圧検出器１８からの第１電圧情報及び第２電圧検出器１９からの第２電圧情報の組合せにより故障部位を推定することができる。
上記のように車両用電源装置が構成されている。
【００２４】
次に、上記車両用電源装置の故障部位推定方法について説明する。故障部位推定方法は、制御部１３が第２電圧検出器１９からの第２電圧情報を基にフィルタコンデンサ８が充電されない故障が発生したと判断した場合に用いられる。図２乃至図４は、第１の実施形態に係る車両用電源装置の故障部位推定方法を説明するためのフローチャートである。
【００２５】
図１及び図２に示すように、装置を起動するため、接触器３をオンに切替えたとき（投入したとき）に、制御部１３がフィルタコンデンサ８が充電されない故障が発生したと判断することにより、車両用電源装置の故障部位推定方法がスタートする。以下の手順を追えば、故障部位を推定することができる。
【００２６】
車両用電源装置の故障部位推定方法がスタートすると、まず、ステップＳ１ａにおいて、制御部１３は、補助接点１４が出力した信号が接触器３に入力されたのかどうか判断する。補助接点１４が出力した信号が接触器３に入力されなかった場合（ステップＳ１ａ）、ステップＳ２ａにおいて、制御部１３は、接触器３の故障であると推定し、上記故障部位推定方法が終了する（エンド）。
【００２７】
補助接点１４が出力した信号が接触器３に入力された場合（ステップＳ１ａ）、ステップＳ３ａにおいて、制御部１３は、第１電圧情報を取得し、第１電圧検出器１８が検出した電圧の値が０Ｖであるのかどうか判断する。第１電圧検出器１８が検出した電圧の値が０Ｖであった場合（ステップＳ３ａ）、ステップＳ４ａにおいて、制御部１３は、ヒューズ２及び充電抵抗４間の故障（地絡）であると推定する。
【００２８】
続いて、ステップＳ５ａにおいて、制御部１３は、電流情報を取得し、電流検出器１７が検出した電流の値が０Ａであるのかどうか判断する。電流検出器１７が検出した電流の値が０Ａではなかった場合（ステップＳ５ａ）、すなわち、電流検出器１７で電流が検出された場合、ステップＳ６ａにおいて、制御部１３は、補助接点１４及び充電抵抗４間の故障（地絡）であると推定し、上記故障部位推定方法が終了する。
【００２９】
電流検出器１７が検出した電流の値が０Ａであった場合（ステップＳ５ａ）、すなわち、電流検出器１７で電流が検出されなかった場合、ステップＳ７ａにおいて、制御部１３は、ヒューズ２及び電流検出器１７間の故障（地絡）であると推定し、上記故障部位推定方法が終了する。第１電圧検出器１８が検出した電圧の値が０Ｖではなかった場合（ステップＳ３ａ）、すなわち、第１電圧検出器１８に一定以上の電圧が与えられた場合、ステップＳ８ａに移行する。
【００３０】
図１及び図３に示すように、ステップＳ８ａにおいて、制御部１３は、電流情報を取得し、電流検出器１７が検出した電流の値が０Ａであるのかどうか判断する。電流検出器１７が検出した電流の値が０Ａであった場合（ステップＳ８ａ）、すなわち、電流検出器１７で電流が検出されなかった場合、ステップＳ９ａにおいて、制御部１３は、ヒューズ２及び充電抵抗４間の故障（地絡）であると推定する。
【００３１】
続いて、ステップＳ１０ａにおいて、制御部１３は、充電抵抗短絡スイッチ５をオンに切替えたとき（投入したとき）に、第２電圧情報を取得し、フィルタコンデンサ８が充電されるのかどうか判断する。フィルタコンデンサ８が充電されなかった場合（ステップＳ１０ａ）、ステップＳ１１ａにおいて、制御部１３は、充電抵抗４以外の部位の故障（断線）であると推定し、上記故障部位推定方法が終了する（図２）。
【００３２】
フィルタコンデンサ８が充電された場合（ステップＳ１０ａ）、ステップＳ１２ａにおいて、制御部１３は、充電抵抗４の故障（断線）であると推定し、上記故障部位推定方法が終了する（図２）。
電流検出器１７が検出した電流の値が０Ａではなかった場合（ステップＳ８ａ）、すなわち、電流検出器１７で電流が検出された場合、ステップＳ１３ａに移行する。
【００３３】
図１及び図４に示すように、ステップＳ１３ａにおいて、制御部１３は、電流情報を取得し、電流検出器１７が検出した電流の値が一定値（通常の充電時に流れる電流より高い値に設定された基準値）以上であるのかどうか判断する。電流検出器１７が検出した電流の値が一定値以上ではなかった場合（ステップＳ１３ａ）、ステップＳ１４ａにおいて、制御部１３は、制御部１３自体に問題があると推定し、上記故障部位推定方法が終了する（図２）。
【００３４】
電流検出器１７が検出した電流の値が一定値以上であった場合（ステップＳ１３ａ）、ステップＳ１５ａにおいて、制御部１３は、フィルタコンデンサ８又はインバータ９の故障（短絡又は地絡）であると推定する。
【００３５】
続いて、ステップＳ１６ａにおいて、制御部１３は、インバータ９の高圧側スイッチのゲートフィードバックがあるのかどうか判断する。インバータ９の高圧側スイッチのゲートフィードバックがあった場合（ステップＳ１６ａ）、ステップＳ１７ａにおいて、制御部１３は、インバータ９内の故障（短絡又は地絡）であると推定し、上記故障部位推定方法が終了する（図２）。
【００３６】
インバータ９の高圧側スイッチのゲートフィードバックがなかった場合（ステップＳ１６ａ）、ステップＳ１８ａにおいて、制御部１３は、フィルタコンデンサ８の故障（短絡）であると推定し、上記故障部位推定方法が終了する（図２）。
【００３７】
上記のように構成された第１の実施形態に係る車両用電源装置及び車両用電源装置の故障部位推定方法によれば、車両用電源装置は、接触器３と、フィルタコンデンサ８と、制御部１３と、補助接点１４と、電流検出器１７と、第１電圧検出器１８と、第２電圧検出器１９と、を備えている。制御部１３は、第２電圧検出器１９が検出したフィルタコンデンサ８の電圧を示す第２電圧情報を基に、フィルタコンデンサ８が充電されない故障が発生したのかどうか判断する。
【００３８】
制御部１３は、上記故障が発生したと判断した場合、補助接点１４からのアンサー信号、電流検出器１７が検出した電流を示す電流情報、第１電圧検出器１８が検出した電圧を示す第１電圧情報及び第２電圧情報の組合せにより故障部位を推定する。
【００３９】
このため、フィルタコンデンサ８が充電されない故障が発生した場合に、どの部位が故障したのかを推定することができる。しかも、車両用電源装置に新たに用品を加えること無しに故障部位を推定することができるため、製造コストの高騰や車両用電源装置の大型化を抑制することができる。
【００４０】
上記のことから、故障（フィルタコンデンサ８が充電されない故障）が発生した場合に故障部位を推定することができる車両用電源装置及び車両用電源装置の故障部位推定方法を得ることができる。
【００４１】
次に、第２の実施形態に係る車両用電源装置及び車両用電源装置の故障部位推定方法について説明する。始めに、車両用電源装置の構成について説明する。なお、この実施形態において、他の構成は上述した第１の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４２】
図５は、第２の実施形態に係る車両用電源装置の一部を概略的に示すブロック図である。車両用電源装置は、第２の実施形態のヒューズ２及び接触器３の替わりに高速度遮断器２０を備えている。高速度遮断器２０は、パンタグラフ１ａを介して架線１に接続されている。補助接点１４は、高速度遮断器２０の補助接点であり、アンサー信号を制御部１３に与える。
【００４３】
車両用電源装置は、投入制御モジュール２５をさらに有している。投入制御モジュール２５は、投入信号を高速度遮断器２０に与えるのかどうか制御し、投入信号を制御部１３に与えることが可能である。投入制御モジュール２５は、投入リレー（継電器）２１、保持リレー２２及び保持電流制限抵抗２３を有している。
【００４４】
高速度遮断器２０は、投入リレー２１、保持リレー２２及び保持電流制限抵抗２３にて投入の制御（オン／オフの切替え）がされている。高速度遮断器２０に流れる電流Ｉの値が設定した電流値以上の場合、過電流検知にて供給される電力（電流Ｉ）を遮断するよう、高速度遮断器２０が機能する。この場合、補助接点１４によるアンサー信号も無くなる。投入リレー２１は、高速度遮断器２０が機能した（投入された）後にオフに切替えられる。
【００４５】
制御部１３は、投入制御モジュール２５からの投入信号及び補助接点１４からのアンサー信号が不一致となる故障が発生したのかどうか判断する。制御部１３は、上記故障が発生したと判断した場合、アンサー信号、電流検出器１７が検出した電流を示す電流情報及び投入制御モジュール２５の状態の組合せにより故障部位を推定することができる。
上記のように車両用電源装置が構成されている。
【００４６】
次に、上記車両用電源装置の故障部位推定方法について説明する。故障部位推定方法は、制御部１３が投入信号及びアンサー信号を基に、投入信号及びアンサー信号が不一致となる故障が発生したと判断した場合に用いられる。
【００４７】
図６は、第２の実施形態に係る車両用電源装置の故障部位推定方法を説明するためのフローチャートである。
図５及び図６に示すように、制御部１３が投入信号及びアンサー信号が不一致となる故障が発生したと判断することにより、車両用電源装置の故障部位推定方法がスタートする。従来では、高速度遮断器２０への投入信号がＨレベル（オン）、アンサー信号がＬレベル（投入されず）となる不一致で保護検知としていた。そこで、以下の手順を追えば、故障部位を推定することができる。
【００４８】
車両用電源装置の故障部位推定方法がスタートすると、まず、ステップＳ１ｂにおいて、制御部１３は、電流情報を取得し、電流検出器１７が検出した電流の値が０Ａであるのかどうか判断する。電流検出器１７が検出した電流の値が０Ａではなかった場合（ステップＳ１ｂ）、すなわち、電流検出器１７で電流が検出された場合、高速度遮断器２０の主接点は閉じている（オンに切替えられている）ため、ステップＳ２ｂにおいて、制御部１３は、補助接点１４の故障であると推定し、上記故障部位推定方法が終了する（エンド）。
【００４９】
電流検出器１７が検出した電流の値が０Ａであった場合（ステップＳ１ｂ）、すなわち、電流検出器１７で電流が検出されなかった場合、ステップＳ３ｂにおいて、制御部１３は、投入リレー２１をオフに切替えると同時に、アンサー信号がＬレベルとなるのかどうか判断する。
【００５０】
アンサー信号がＬレベルとなった場合（ステップＳ３ｂ）、ステップＳ４ｂにおいて、制御部１３は、保持リレー２２又は保持電流制限抵抗２３の故障であると推定し、上記故障部位推定方法が終了する。
【００５１】
アンサー信号がＬレベルとならなかった場合（ステップＳ３ｂ）、ステップＳ５ｂにおいて、制御部１３は、電流情報を取得し、電流検出器１７が過大な電流を検出しているのかどうか判断する。電流検出器１７が過大な電流を検出した場合（ステップＳ５ｂ）、ステップＳ６ｂにおいて、制御部１３は、電流検出器１７が検出した電流は正常であるものと判断し、すなわち正常な動作であるものと判断し、車両用電源装置に故障は発生していなかったものと推定し、上記故障部位推定方法が終了する。
【００５２】
電流検出器１７が過大な電流を検出しなかった場合（ステップＳ５ｂ）、ステップＳ７ｂにおいて、制御部１３は、投入リレー２１又は高速度遮断器２０の故障であると推定し、上記故障部位推定方法が終了する。
【００５３】
上記のように構成された第２の実施形態に係る車両用電源装置及び車両用電源装置の故障部位推定方法によれば、車両用電源装置は、高速度遮断器２０と、フィルタコンデンサ８と、制御部１３と、補助接点１４と、電流検出器１７と、投入制御モジュール２５、を備えている。
【００５４】
制御部１３は、投入制御モジュール２５からの投入信号及び補助接点１４からのアンサー信号が不一致となる故障が発生したのかどうか判断する。制御部１３は、上記故障が発生したと判断した場合、アンサー信号、電流検出器１７が検出した電流を示す電流情報及び投入制御モジュール２５の状態の組合せにより故障部位を推定する。
【００５５】
このため、投入信号及びアンサー信号が不一致となる故障が発生した場合に、どの部位が故障したのかを推定することができる。しかも、車両用電源装置に新たに用品を加えること無しに故障部位を推定することができるため、製造コストの高騰や車両用電源装置の大型化を抑制することができる。
【００５６】
上記のことから、故障（投入信号及びアンサー信号が不一致となる故障）が発生した場合に故障部位を推定することができる車両用電源装置及び車両用電源装置の故障部位推定方法を得ることができる。
【００５７】
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００５８】
例えば、この発明の車両用電源装置及び車両用電源装置の故障部位推定方法は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々変形可能であり、各種の車両用電源装置及び車両用電源装置の故障部位推定方法に適用可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１…架線、１ａ…パンタグラフ、３…接触器、４…充電抵抗、５…充電抵抗短絡スイッチ、８…フィルタコンデンサ、９…インバータ、１３…制御部、１４…補助接点、１７…電流検出器、１８…第１電圧検出器、１９…第２電圧検出器、２０…高速度遮断器、２１…投入リレー、２２…保持リレー、２３…保持電流制限抵抗、２５…投入制御モジュール。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パンタグラフを介して架線に接続される接触器と、
前記接触器に接続され、前記パンタグラフ及び接触器を介して前記架線から入力される電力を平滑化するフィルタコンデンサと、
制御部と、
アンサー信号を前記制御部に与える、前記接触器の補助接点と、
前記接触器及びフィルタコンデンサ間に接続され、前記パンタグラフ及び接触器を介して前記架線から入力される電流を検出し、前記電流を示す電流情報を前記制御部に与えることが可能な電流検出器と、
前記パンタグラフを介して前記架線に接続され、架線の電圧を検出し、前記電圧を示す第１電圧情報を前記制御部に与えることが可能な第１電圧検出器と、
前記フィルタコンデンサの電圧を検出し、前記電圧を示す第２電圧情報を前記制御部に与えることが可能な第２電圧検出器と、を備え、
前記制御部は、前記第２電圧情報を基に、前記フィルタコンデンサが充電されない故障が発生したと判断した場合、前記アンサー信号、電流情報、第１電圧情報及び第２電圧情報の組合せにより故障部位を推定することを特徴とする車両用電源装置。
【請求項２】
パンタグラフを介して架線に接続される高速度遮断器と、
前記高速度遮断器に接続され、前記パンタグラフ及び高速度遮断器を介して前記架線から入力される電力を平滑化するフィルタコンデンサと、
制御部と、
アンサー信号を前記制御部に与える、前記高速度遮断器の補助接点と、
前記高速度遮断器及びフィルタコンデンサ間に接続され、前記パンタグラフ及び高速度遮断器を介して前記架線から入力される電流を検出し、前記電流を示す電流情報を前記制御部に与えることが可能な電流検出器と、
投入信号を前記高速度遮断器に与えるのかどうか制御し、前記投入信号を前記制御部に与えることが可能な投入制御モジュールと、を備え、
前記制御部は、前記投入信号及びアンサー信号が不一致となる故障が発生したと判断した場合、前記アンサー信号、電流情報及び投入制御モジュールの状態の組合せにより故障部位を推定することを特徴とする車両用電源装置。
【請求項３】
パンタグラフを介して架線に接続される接触器と、前記接触器に接続され、前記パンタグラフ及び接触器を介して前記架線から入力される電力を平滑化するフィルタコンデンサと、前記接触器の補助接点と、前記接触器及びフィルタコンデンサ間に接続され、前記パンタグラフ及び接触器を介して前記架線から入力される電流を検出する電流検出器と、前記パンタグラフを介して前記架線に接続され、架線の電圧を検出する第１電圧検出器と、前記フィルタコンデンサの電圧を検出する第２電圧検出器と、を備えた車両用電源装置の故障部位推定方法において、
前記第２電圧検出器が検出した前記フィルタコンデンサの電圧を示す第２電圧情報を基に、前記フィルタコンデンサが充電されない故障が発生したのかどうか判断し、
前記故障が発生したと判断した場合、前記補助接点からのアンサー信号、前記電流検出器が検出した電流を示す電流情報、前記第１電圧検出器が検出した電圧を示す第１電圧情報及び第２電圧情報の組合せにより故障部位を推定することを特徴とする車両用電源装置の故障部位推定方法。
【請求項４】
パンタグラフを介して架線に接続される高速度遮断器と、前記高速度遮断器に接続され、前記パンタグラフ及び高速度遮断器を介して前記架線から入力される電力を平滑化するフィルタコンデンサと、前記高速度遮断器の補助接点と、前記高速度遮断器及びフィルタコンデンサ間に接続され、前記パンタグラフ及び高速度遮断器を介して前記架線から入力される電流を検出する電流検出器と、投入信号を前記高速度遮断器に与えるのかどうか制御する投入制御モジュールと、を備えた車両用電源装置の故障部位推定方法において、
前記投入制御モジュールからの投入信号及び前記補助接点からのアンサー信号が不一致となる故障が発生したのかどうか判断し、
前記故障が発生したと判断した場合、前記アンサー信号、前記電流検出器が検出した電流を示す電流情報及び前記投入制御モジュールの状態の組合せにより故障部位を推定することを特徴とする車両用電源装置の故障部位推定方法。
【請求項１】
パンタグラフを介して架線に接続される接触器と、
前記接触器に接続され、前記パンタグラフ及び接触器を介して前記架線から入力される電力を平滑化するフィルタコンデンサと、
制御部と、
アンサー信号を前記制御部に与える、前記接触器の補助接点と、
前記接触器及びフィルタコンデンサ間に接続され、前記パンタグラフ及び接触器を介して前記架線から入力される電流を検出し、前記電流を示す電流情報を前記制御部に与えることが可能な電流検出器と、
前記パンタグラフを介して前記架線に接続され、架線の電圧を検出し、前記電圧を示す第１電圧情報を前記制御部に与えることが可能な第１電圧検出器と、
前記フィルタコンデンサの電圧を検出し、前記電圧を示す第２電圧情報を前記制御部に与えることが可能な第２電圧検出器と、を備え、
前記制御部は、前記第２電圧情報を基に、前記フィルタコンデンサが充電されない故障が発生したと判断した場合、前記アンサー信号、電流情報、第１電圧情報及び第２電圧情報の組合せにより故障部位を推定することを特徴とする車両用電源装置。
【請求項２】
パンタグラフを介して架線に接続される高速度遮断器と、
前記高速度遮断器に接続され、前記パンタグラフ及び高速度遮断器を介して前記架線から入力される電力を平滑化するフィルタコンデンサと、
制御部と、
アンサー信号を前記制御部に与える、前記高速度遮断器の補助接点と、
前記高速度遮断器及びフィルタコンデンサ間に接続され、前記パンタグラフ及び高速度遮断器を介して前記架線から入力される電流を検出し、前記電流を示す電流情報を前記制御部に与えることが可能な電流検出器と、
投入信号を前記高速度遮断器に与えるのかどうか制御し、前記投入信号を前記制御部に与えることが可能な投入制御モジュールと、を備え、
前記制御部は、前記投入信号及びアンサー信号が不一致となる故障が発生したと判断した場合、前記アンサー信号、電流情報及び投入制御モジュールの状態の組合せにより故障部位を推定することを特徴とする車両用電源装置。
【請求項３】
パンタグラフを介して架線に接続される接触器と、前記接触器に接続され、前記パンタグラフ及び接触器を介して前記架線から入力される電力を平滑化するフィルタコンデンサと、前記接触器の補助接点と、前記接触器及びフィルタコンデンサ間に接続され、前記パンタグラフ及び接触器を介して前記架線から入力される電流を検出する電流検出器と、前記パンタグラフを介して前記架線に接続され、架線の電圧を検出する第１電圧検出器と、前記フィルタコンデンサの電圧を検出する第２電圧検出器と、を備えた車両用電源装置の故障部位推定方法において、
前記第２電圧検出器が検出した前記フィルタコンデンサの電圧を示す第２電圧情報を基に、前記フィルタコンデンサが充電されない故障が発生したのかどうか判断し、
前記故障が発生したと判断した場合、前記補助接点からのアンサー信号、前記電流検出器が検出した電流を示す電流情報、前記第１電圧検出器が検出した電圧を示す第１電圧情報及び第２電圧情報の組合せにより故障部位を推定することを特徴とする車両用電源装置の故障部位推定方法。
【請求項４】
パンタグラフを介して架線に接続される高速度遮断器と、前記高速度遮断器に接続され、前記パンタグラフ及び高速度遮断器を介して前記架線から入力される電力を平滑化するフィルタコンデンサと、前記高速度遮断器の補助接点と、前記高速度遮断器及びフィルタコンデンサ間に接続され、前記パンタグラフ及び高速度遮断器を介して前記架線から入力される電流を検出する電流検出器と、投入信号を前記高速度遮断器に与えるのかどうか制御する投入制御モジュールと、を備えた車両用電源装置の故障部位推定方法において、
前記投入制御モジュールからの投入信号及び前記補助接点からのアンサー信号が不一致となる故障が発生したのかどうか判断し、
前記故障が発生したと判断した場合、前記アンサー信号、前記電流検出器が検出した電流を示す電流情報及び前記投入制御モジュールの状態の組合せにより故障部位を推定することを特徴とする車両用電源装置の故障部位推定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１７０２６６（Ｐ２０１２−１７０２６６Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３０１２９（Ｐ２０１１−３０１２９）
【出願日】平成２３年２月１５日（２０１１．２．１５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１５日（２０１１．２．１５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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