特許 6433710 車両システムおよびその制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6433710

(24)【登録日】2018年11月16日

(45)【発行日】2018年12月5日

(54)【発明の名称】車両システムおよびその制御方法

(51)【国際特許分類】

   B60L 3/00 20060101AFI20181126BHJP

【ＦＩ】

   B60L3/00 S

   B60L3/00 B

【請求項の数】10

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2014-155540(P2014-155540)

(22)【出願日】2014年7月30日

(65)【公開番号】特開2016-34171(P2016-34171A)

(43)【公開日】2016年3月10日

【審査請求日】2017年5月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小川 幸太郎

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 雅樹

(72)【発明者】

【氏名】新井 達也

【審査官】 清水 康

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１１８７６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０９８４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３２７５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−００４５４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２５２５２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−３０１６１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２２００８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０３７２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１８３７７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０２７２０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０７３３５１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−２１１９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０８３３０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｌ １／００ − ３／１２

Ｂ６０Ｌ ７／００ − １３／００

Ｂ６０Ｌ １５／００ − １５／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

架線レス区間での電力源となる蓄電装置と、
前記蓄電装置の充放電状態を切換えるための充電用断路器および放電用断路器および前記蓄電装置のプラス側およびマイナス側に設けられる２つのコンタクタと、
前記充電用断路器および前記放電用断路器および前記２つのコンタクタのそれぞれの開閉に連動する複数の接点と、
前記充電用断路器および前記放電用断路器および前記２つのコンタクタの開閉指令を行う開閉指令部と、
架線レス区間に進入する前に診断開始時を判定する診断開始判定部と、
前記診断開始判定部により診断開始時であると判定された場合に動作する、
前記蓄電装置が架線レス区間走行に必要な蓄電残量を有しているか確認する蓄電残量確認部、
前記開閉指令部による開閉指令に応じた前記複数の接点の所定の開閉状態から前記充電用断路器および前記放電用断路器および前記２つのコンタクタの健全性を確認する接点動作確認部、および、
前記健全性または前記必要な蓄電残量が確認できない場合に架線レス区間走行不可と判断する異常判定部と、
前記診断開始判定部により診断開始時であると判定された場合に動作し、前記蓄電装置に伝送試験用信号を伝送して正常な応答を受けることにより前記蓄電装置との間の伝送路の健全性を確認する伝送確認部と、を備え、
前記異常判定部は、前記健全性のいずれかまたは前記必要な蓄電残量が確認できない場合に架線レス区間走行不可と判断する、
車両システム。

【請求項2】

架線レス区間での電力源となる蓄電装置と、
前記蓄電装置の充放電状態を切換えるための充電用断路器および放電用断路器および前記蓄電装置のプラス側およびマイナス側に設けられる２つのコンタクタと、
前記充電用断路器および前記放電用断路器および前記２つのコンタクタのそれぞれの開閉に連動する複数の接点と、
前記充電用断路器および前記放電用断路器および前記２つのコンタクタの開閉指令を行う開閉指令部と、
架線レス区間に進入する前に診断開始時を判定する診断開始判定部と、
前記診断開始判定部により診断開始時であると判定された場合に動作する、
前記蓄電装置が架線レス区間走行に必要な蓄電残量を有しているか確認する蓄電残量確認部、
前記開閉指令部による開閉指令に応じた前記複数の接点の所定の開閉状態から前記充電用断路器および前記放電用断路器および前記２つのコンタクタの健全性を確認する接点動作確認部、および、
前記健全性または前記必要な蓄電残量が確認できない場合に架線レス区間走行不可と判断する異常判定部と、
を備え、
前記診断開始判定部は、車両に搭載された車上子が診断開始時を示す地上子からの信号を受信したときに、診断開始時であると判定し、
前記異常判定部は、架線レス区間走行不可と判断した場合、当該車両に搭載された車上子が、該異常判定部の判定結果を反映させるタイミングを指示する地上子からの信号を受信したときにブレーキ指令を出力することにより、当該車両が架線レス区間に進入する前に停止できるようにした、車両システム。

【請求項3】

前記蓄電装置に流入する電流を検出する電流センサおよび前記蓄電装置から流出する電流を検出する電流センサと、
前記診断開始判定部により診断開始時であると判定された場合に動作し、前記２つの電流センサで検出される電流値を比較することで前記２つの電流センサの健全性を確認する電流値比較部と、を備え、
前記異常判定部は、前記健全性のいずれかまたは前記必要な蓄電残量が確認できない場合に架線レス区間走行不可と判断する、
請求項１または請求項２に記載の車両システム。

【請求項4】

前記蓄電残量確認部は、前記２つの電流センサのいずれかで検出された電流値を基にＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を推定することにより前記蓄電装置が架線レス区間走行に必要な蓄電残量を有しているか確認する、請求項３に記載の車両システム。

【請求項5】

前記接点動作確認部は、前記開閉指令部が、前記充電用断路器を開放状態、前記２つのコンタクタを開放状態、前記放電用断路器を投入状態とする開閉指令を順に行った後、前記複数の接点が、前記充電用断路器および前記放電用断路器および前記２つのコンタクタの開閉状態に対応する状態になっていることを確認することにより、前記充電用断路器および前記放電用断路器および前記２つのコンタクタの健全性を確認する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車両システム。

【請求項6】

前記診断開始判定部は、車両に搭載された診断開始スイッチからの信号を受け、該診断開始スイッチが押下されたときに、診断開始時であると判定する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の車両システム。

【請求項7】

前記異常判定部は、架線レス区間走行不可と判断した場合、直ちにブレーキ指令を出力する、請求項６に記載の車両システム。

【請求項8】

前記異常判定部の判定結果を表示する表示器を備える請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の車両システム。

【請求項9】

架線レス区間での電力源となる蓄電装置と、蓄電装置の充放電状態を切換えるための充電用断路器および放電用断路器および前記蓄電装置のプラス側およびマイナス側に設けられる２つのコンタクタと、前記充電用断路器および前記放電用断路器および前記２つのコンタクタのそれぞれの開閉に連動する複数の接点と、開閉指令部、診断開始判定部、蓄電残量確認部、接点動作確認部、伝送確認部、および、異常判定部を有する制御部と、を備える車両システムの制御方法であって、
前記開閉指令部が、前記充電用断路器および前記放電用断路器および前記２つのコンタクタの開閉指令を行い、
前記診断開始判定部が、架線レス区間に進入する前に診断開始時を判定し、
前記診断開始判定部により診断開始時であると判定された場合、
前記蓄電残量確認部が、前記蓄電装置が架線レス区間走行に必要な蓄電残量を有しているか確認し、
前記接点動作確認部が、前記開閉指令部による開閉指令に応じた前記複数の接点の所定の開閉状態から前記充電用断路器および前記放電用断路器および２つのコンタクタの健全性を確認し、
前記伝送確認部が、前記診断開始判定部により診断開始時であると判定された場合に動作し、前記蓄電装置に伝送試験用信号を伝送して正常な応答を受けることにより前記蓄電装置との間の伝送路の健全性を確認し、
前記異常判定部が、前記健全性のいずれかまたは前記必要な蓄電残量が確認できない場合に架線レス区間走行不可と判断する、
車両システムの制御方法。

【請求項10】

架線レス区間での電力源となる蓄電装置と、蓄電装置の充放電状態を切換えるための充電用断路器および放電用断路器および前記蓄電装置のプラス側およびマイナス側に設けられる２つのコンタクタと、前記充電用断路器および前記放電用断路器および前記２つのコンタクタのそれぞれの開閉に連動する複数の接点と、開閉指令部、診断開始判定部、蓄電残量確認部、接点動作確認部、および、異常判定部を有する制御部と、を備える車両システムの制御方法であって、
前記開閉指令部が、前記充電用断路器および前記放電用断路器および前記２つのコンタクタの開閉指令を行い、
前記診断開始判定部が、架線レス区間に進入する前に診断開始時を判定し、車両に搭載された車上子が診断開始時を示す地上子からの信号を受信したときに、診断開始時であると判定し、
前記診断開始判定部により診断開始時であると判定された場合、
前記蓄電残量確認部が、前記蓄電装置が架線レス区間走行に必要な蓄電残量を有しているか確認し、
前記接点動作確認部が、前記開閉指令部による開閉指令に応じた前記複数の接点の所定の開閉状態から前記充電用断路器および前記放電用断路器および２つのコンタクタの健全性を確認し、
前記異常判定部が、前記健全性または前記必要な蓄電残量が確認できない場合に架線レス区間走行不可と判断し、架線レス区間走行不可と判断した場合、車両に搭載された車上子が、該異常判定部の判定結果を反映させるタイミングを指示する地上子からの信号を受信したときにブレーキ指令を出力することにより、当該車両が架線レス区間に進入する前に停止できるようにした、
車両システムの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、車両システムおよびその制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、周囲の景観や給電設備の新規設置コストを考慮し、架線が設置されない架線レス区間による路線延伸を行い、その架線レス区間を電力源となる蓄電装置を搭載した電気的推進車両で運行するという路線延伸計画が複数の鉄道事業者によって行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−２７３１９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、架線が設置された架線区間と架線の無い架線レス区間では使用する機器が異なり、架線レス区間で使用する機器に故障が発生した場合、運転者および車両システムは、架線区間内でその故障に気づかず、架線区間から架線レス区間に進入して初めて故障していることに気づく場合が考えられる。その場合、車両は、架線レス区間で走行不能となって架線レス区間内で立ち往生してしまい、ダイヤに大幅な遅れが生じる可能性があった。

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、架線区間走行中に、架線レス区間走行時に使用する機器の健全性を事前に診断し、その健全性が確認できない場合は架線レス区間を走行不可とすることで、架線レス区間で使用する機器が故障した場合のダイヤの乱れを最小限に抑えることができる車両システムおよびその制御方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態の車両システムは、架線レス区間での電力源となる蓄電装置と、蓄電装置の充放電状態を切換えるための充電用断路器および放電用断路器および蓄電装置のプラス側およびマイナス側に設けられる２つのコンタクタと、充電用断路器および放電用断路器および２つのコンタクタのそれぞれの開閉に連動する複数の接点と、充電用断路器および放電用断路器および２つのコンタクタの開閉指令を行う開閉指令部と、架線レス区間に進入する前に診断開始時を判定する診断開始判定部と、を備える。また、診断開始判定部により診断開始時であると判定された場合に動作する、蓄電装置が架線レス区間走行に必要な蓄電残量を有しているか確認する蓄電残量確認部、開閉指令部による開閉指令に応じた複数の接点の所定の開閉状態から充電用断路器および放電用断路器および２つのコンタクタの健全性を確認する接点動作確認部、および、健全性または必要な蓄電残量が確認できない場合に架線レス区間走行不可と判断する異常判定部と、前記診断開始判定部により診断開始時であると判定された場合に動作し、前記蓄電装置に伝送試験用信号を伝送して正常な応答を受けることにより前記蓄電装置との間の伝送路の健全性を確認する伝送確認部と、を備える。前記異常判定部は、前記健全性のいずれかまたは前記必要な蓄電残量が確認できない場合に架線レス区間走行不可と判断する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、第１の実施形態の車両システムの概要を説明する図である。

【図2】図２は、第１の実施形態における電気的推進車両の架線区間走行時の回路を示す図である。

【図3】図３は、第１の実施形態における電気的推進車両の架線レス区間走行時の回路を示す図である。

【図4】図４は、第１の実施形態の車両システムにおける診断用回路の動作を説明する動作フローチャートである。

【図5】図５は、図４の動作フローチャートに沿った回路動作を示す図である。

【図6】図６は、図４の動作フローチャートに沿った回路動作を示す図である。

【図7】図７は、図４の動作フローチャートに沿った回路動作を示す図である。

【図8】図８は、図４の動作フローチャートに沿った回路動作を示す図である。

【図9】図９は、図４の動作フローチャートに沿った回路動作を示す図である。

【図10】図１０は、図４の動作フローチャートに沿った回路動作を示す図である。

【図11】図１１は、図４の動作フローチャートに沿った回路動作を示す図である。

【図12】図１２は、図４の動作フローチャートに沿った回路動作を示す図である。

【図13】図１３は、図４の動作フローチャートに沿った回路動作を示す図である。

【図14】図１４は、図４の動作フローチャートに沿った回路動作を示す図である。

【図15】図１５は、図４の動作フローチャートに沿った回路動作を示す図である。

【図16】図１６は、図４の動作フローチャートに沿った回路動作を示す図である。

【図17】図１７は、図４の動作フローチャートに沿った回路動作を示す図である。

【図18A】図１８Ａは、第２の実施形態の車両システムの概要を説明する図である。

【図18B】図１８Ｂは、第２の実施形態の車両システムの概要を説明する図である。

【図19】図１９は、第２の実施形態に特有の回路動作を示す図である。

【図20】図２０は、第３の実施形態の車両システムの概要を説明する図である。

【図21】図２１は、第３の実施形態の車両システムにおける診断用回路の動作を説明する動作フローチャートである。

【図22】図２２は、第３の実施形態に特有の回路動作を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

（第１の実施形態）
第１の実施形態の車両システムについて図１〜１７を参照し、詳細を説明する。

【0009】

まず、構成について、図１〜３を参照して説明する。図１は、第１の実施形態の車両システムの概要を説明する図である。図２は、同実施形態における電気的推進車両の架線区間走行時の回路を示す図である。図３は、同電気的推進車両の架線レス区間走行時の回路を示す図である。

【0010】

図１に示す本実施形態の車両システムは、電気的推進車両（以下、車両と称す）１００が、架線１から取り込んだ電力で架線区間を走行し、車両１００に搭載された蓄電装置からの電力で架線レス区間を走行する車両システムである。架線区間において、車両１００が診断開始地上子４０の上を通過すると、車両１００の診断用回路が、架線レス区間の走行に必要な機器の健全性の診断を開始する（架線レス走行健全性診断開始）。この診断により、架線レス区間の走行に必要な機器の正常または異常が判定される。その後車両１００が診断結果反映地上子４１の上を通過すると、診断用回路は、診断結果を反映させる。診断結果が正常の場合（図１の上側）、架線レス区間にそのまま進入し、運行を続行することとなる。一方、診断結果が異常の場合（図１の下側）、診断用回路は、車両１００が架線レス区間に進入する前に車両１００を停止させる。なお、本実施形態は、鉄道の他、路面電車、トロリーバス等の各種車両システムに適用し得るものである。

【0011】

図２および図３に示すように、車両１００側の主回路は、架線１から集電する集電装置２、接地のためのアース部３、集電装置２で集電した高圧の直流電力を低圧の三相交流電力に変換するＳＩＶ（Ｓｔａｔｉｃ ＩｎＶｅｒｔｅｒ）４、変換後の交流電力の負荷となる主制御装置や照明等のＳＩＶ負荷５、ＳＩＶ４からの電力で蓄電装置７を充電するための充電装置６、蓄電池およびバッテリーマネージメントシステム（ＢＭＳ）（いずれも図示せず）を有する蓄電装置７、充電装置６の＋側から蓄電装置７の＋側への経路の開閉を行うための充電用断路器８、蓄電装置７の＋側からＳＩＶ４の＋側入力への経路の開閉を行うための放電用断路器９、充電用断路器８および放電用断路器９と蓄電装置７の＋側との間に設けられその間の開閉を行う＋側コンタクタ１０、蓄電装置７の−（マイナス）側とＳＩＶ４の−側および充電装置６の−側との間に設けられその間の開閉を行う−側コンタクタ１１、蓄電装置７の＋側に設けられる＋側電流センサ１２、蓄電装置７の−側に設けられる−側電流センサ１３、充電用断路器８と＋側コンタクタ１０との間の経路に設けられる充電用逆流防止ダイオード１４、放電用断路器９と＋側コンタクタ１０との間の経路に設けられる放電用逆流防止ダイオード１５、および、充電用断路器８と放電用断路器９と＋側コンタクタ１０と−側コンタクタ１１の開閉を制御する制御部３０からなる。なお、図２，３において、＋側コンタクタ１０と−側コンタクタ１１は投入状態を表している（他図における同じ表示も同様に投入状態を表す）。

【0012】

車両１００における診断用回路は、各連動接点（１６〜１９）と、蓄電装置７、充電用断路器８および充電用断路器連動接点１６、放電用断路器９および放電用断路器連動接点１７、＋側コンタクタ１０および＋側コンタクタ連動接点１８、−側コンタクタ１１および−側コンタクタ連動接点１９、＋側電流センサ１２、−側電流センサ１３、車上子２０、外部表示器２１、およびブレーキ制御部２２に接続している制御部３０とで構成される。

【0013】

なお、上記充電用断路器連動接点１６は充電用断路器８と連動し、放電用断路器連動接点１７は放電用断路器９と連動し、＋側コンタクタ連動接点１８は＋側コンタクタ１０と連動し、−側コンタクタ連動接点１９は−側コンタクタ１１と連動して、それぞれ開閉するようにした接点である。各連動接点（１６〜１９）の一端は、一定の電圧が印加されており、それぞれの他端が接続される制御部３０において、下記の接点動作確認部３６が、各連動接点（１６〜１９）の開閉を示す電圧の状態（ＯＦＦ状態／ＯＮ状態）を確認できるようになっている。これにより、接点動作確認部３６は、充電用断路器８、放電用断路器９、＋側コンタクタ１０、および−側コンタクタ１１の開閉状態を確認できる。

【0014】

上記診断用回路の一部としての制御部３０は、診断用機能構成として、診断開始判定部３１、電流値比較部３２、伝送確認部３３、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）判定部３４、開閉指令部３５、接点動作確認部３６、異常判定部３７を有する。これらの機能の詳細は、後述する。なお、制御部３０は、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）、制御プログラムを記憶している不揮発性記憶媒体、および主記憶装置を備える。制御プログラムは、上記各部（診断開始判定部３１、電流値比較部３２、伝送確認部３３、ＳＯＣ判定部３４、開閉指令部３５、接点動作確認部３６、異常判定部３７）を含むモジュール構成となっており、ＣＰＵが上記記憶媒体から制御プログラムを読み出し主記憶装置上にロードすることにより、診断開始判定部３１、電流値比較部３２、伝送確認部３３、ＳＯＣ判定部３４、開閉指令部３５、接点動作確認部３６、異常判定部３７が主記憶装置上に生成されるようになっている。

【0015】

また、車両１００は、通信用車上設備として車上子２０と、診断用回路による診断結果を表示する機器として外部表示器２１と、診断用回路による制御により車両１００を停止させるブレーキ制御部２２を有する。

【0016】

また、本実施形態の車両システムは、車上子２０との通信用地上設備として、診断開始地上子４０、診断結果反映地上子４１を有する。

【0017】

次に、本実施形態の車両システムの動作について、図２〜１７を参照して説明する。なお、各ブロック図において、接続線上の太線矢印は電流（電力）の流れを表し、構成要素から他の構成要素への太線矢印は信号または情報の流れを表している。

【0018】

まず、架線区間走行時と架線レス区間走行時のそれぞれにおける主回路の動作について説明する。

【0019】

（架線区間走行時：図２）
架線区間走行時（このとき蓄電装置７は充電状態）、車両１００は、架線１から集電装置２を通して電力を取得し、ＳＩＶ４により取得した高圧直流電力を低圧交流電力に変換する。ＳＩＶ４からの低圧交流電力の一部は、ＳＩＶ負荷５で消費され、残りは、充電装置６に供給される。充電装置６に供給された電力は、投入状態の充電用断路器８、充電用逆流防止ダイオード１４、投入状態の＋側コンタクタ１０、および−側コンタクタ１１を介して蓄電装置７に供給され、蓄電装置７が充電される。このとき、＋側電流センサ１２および−側電流センサ１３はそれぞれ、蓄電装置７の＋側および−側の電流を検出する。

【0020】

（架線レス区間走行時：図３）
架線レス区間走行時（このとき蓄電装置７は放電状態）、車両１００は、蓄電装置７から放電を行い、ＳＩＶ負荷５で消費する電力を供給する。このとき蓄電装置７から放電される直流電力は、投入状態の＋側コンタクタ１０、放電用逆流防止ダイオード１５、投入状態の放電用断路器９、および投入状態の−側コンタクタ１１、を介して、ＳＩＶ４に供給され、ＳＩＶ４で直流電力から交流電力に変換されて、ＳＩＶ負荷５で消費される。

【0021】

次に、図４のフローチャートで示す本実施形態の車両システムにおける診断用回路の動作について、主回路の動作とともに説明する。

【0022】

ここでは、車両１００は、はじめ、架線区間を走行しているものとする（このとき図２の状態）。

【0023】

車両１００が架線区間を走行中、診断開始判定部３１は、車上子２０が診断開始地上子４０の上を通過するまで待機状態となる（Ｓ１でＮｏとなってＳ１に戻る）。その後、車上子２０からの通知により車上子２０が診断開始地上子４０の上を通過したことを検出すると（Ｓ１でＹｅｓ；図５）、さらに、充電用断路器８、放電用断路器９、＋側コンタクタ１０、−側コンタクタ１１のそれぞれの連動接点（１６〜１９）の開閉状態が初期状態である充電状態（放電用断路器９以外すべて投入状態）であることを確認する（Ｓ２；図６）。

【0024】

このとき充電状態であることが確認されると（Ｓ２でＹｅｓ）、電流値比較部３２が、＋側電流センサ１２および−側電流センサ１３で検出された電流値の差が既定の誤差内であるか比較し、各電流センサ（１２，１３）の健全性を確認する（Ｓ３；図７）。ここでは、上記電流値の差が既定の誤差内のとき、電流値比較部３２は、＋側電流センサ１２および−側電流センサ１３のいずれも健全（正常）である、と判断し、そうでない場合異常であると判断する。

【0025】

各電流センサ（１２，１３）の健全性が確認されると（Ｓ３でＹｅｓ）、伝送確認部３３が、蓄電装置７へ試験用信号を伝送し、蓄電装置７から正常に応答が返ってくるか確認する（Ｓ４；図８）。ここで蓄電装置７から正常な応答があると、伝送確認部３３は、蓄電装置７は健全である、と判断し、そうでない場合異常であると判断する。

【0026】

蓄電装置７の健全性が確認されると（Ｓ４でＹｅｓ）、ＳＯＣ判定部３４が、蓄電装置７のＳＯＣを測定し、架線レス区間を走行するのに必要な既定ＳＯＣ以上であるか判定する（Ｓ５）。このときＳＯＣ判定部３４は、制御部３０が取得する＋側電流センサ１２または−側電流センサ１３で検出される充放電時の電流値から、電流積算法等の周知の手法によりＳＯＣを推定することにより、蓄電装置７のＳＯＣを測定する。なお、蓄電装置７自身でＳＯＣを測定し、ＳＯＣ判定部３４が、その測定結果を取得するようにしてもよい（図９）。また、本実施形態では、車両１００に搭載される蓄電装置７の蓄電容量が予めわかっているので、蓄電装置７の蓄電残量を示す物理量として、ＳＯＣを利用している。つまり、本実施形態では、ＳＯＣ判定部３４が、現在のＳＯＣが既定ＳＯＣ以上であるか判定することにより、車両１００が架線レス区間を走行するのに必要な蓄電残量が蓄電装置７にあるか確認している。

【0027】

ＳＯＣ判定部３４により、蓄電装置７のＳＯＣが、架線レス区間を走行するのに必要な既定ＳＯＣ以上であると判定されると（Ｓ５でＹｅｓ）、充電装置６からの電流がＳＩＶ４側に流れないように、開閉指令部３５が、以下の順序で開閉指令を出し、各断路器およびコンタクタ（８〜１１）の切換えを行う（Ｓ６；図１０）。切換えの順序は、（１）充電用断路器８を開放、（２）＋側コンタクタ１０と−側コンタクタ１１を開放、（３）放電用断路器９を投入、の順となる。これにより、蓄電装置７への充電も蓄電装置７からの放電もない状態となる。なお、図１０中、＋側コンタクタ１０と−側コンタクタ１１は開放状態を表している（他図における同じ表示も同様に投入状態を表す）。

【0028】

次に、接点動作確認部３６が、充電用断路器連動接点１６が切（Ｓ７；図１１）、＋側コンタクタ１０に連動する＋側コンタクタ連動接点１８および−側コンタクタ１１に連動する−側コンタクタ連動接点１９が切（Ｓ８；図１２）、放電用断路器連動接点１７が入（Ｓ９；図１３）であることを確認する。いずれの条件も満たしている場合（Ｓ７〜Ｓ９でＹｅｓ）、すなわち正常に切換えができている場合、Ｓ１０へ移行する。なお、Ｓ２〜Ｓ５、Ｓ７〜Ｓ９のいずれかにて、Ｎｏと判定された場合、Ｓ１１へ移行する。

【0029】

異常判定部３７は、上記の診断項目（Ｓ２〜Ｓ５、Ｓ７〜Ｓ９）の診断結果から、「架線レス区間走行可」（Ｓ１０）または「架線レス区間走行不可」（Ｓ１１）と判定する（図１４）。なお、図４に示すように、上記の全ての診断項目を満足した場合のみ、架線レス区間走行可となり、そうでない場合、架線レス区間走行不可となる。

【0030】

次いで、開閉指令部３５が、充電装置６および蓄電装置７からＳＩＶ４側に電流が流れないように以下の順序で開閉指令を出し、各断路器およびコンタクタ（８〜１１）の切換えを行う（Ｓ１２；図１５）。このときの切換えの順序は、（１）放電用断路器９を開放、（２）＋側コンタクタ１０と−側コンタクタ１１を投入、（３）充電用断路器８を投入の順となる。これにより、蓄電装置７は、通常走行時の充電状態となる。

【0031】

その後、車上子２０が、架線レス区間の手前に設置された診断結果反映地上子４１からの信号を受信すると（Ｓ１３でＹｅｓ；図１６）、異常判定部３７により上記の診断結果（Ｓ１０、Ｓ１１）が反映される（Ｓ１４）。すなわち、診断結果が「架線レス区間走行不可」の場合（Ｓ１１）、異常判定部３７から外部表示器２１へ警告を表示させる信号が出され、ブレーキ制御部２２へ非常ブレーキ指令が出されて、車両１００は、架線区間内で停止する（図１７）。一方、診断結果が「架線レス区間走行可」の場合（Ｓ１０）、「架線レス区間走行不可」の場合のように異常判定部３７から外部表示器２１への信号やブレーキ制御部２２への非常ブレーキ指令は出されず、架線レス区間に進入し運行を続行することとなる（Ｓ１４）。なお、診断結果反映地上子４１は、車両１００が架線レス区間に進入する前に停止可能な位置に設置される。また、車上子２０が診断結果反映地上子４１からの信号を受信するまでは、Ｓ１３でＮｏとなり、車両１００は、診断結果反映地上子４１からの信号待ちの状態となって、その間架線区間での通常の運行を続行することとなる。

【0032】

以上で述べた第１の実施形態の車両システムによれば、架線レス区間走行時に使用する機器の健全性を架線区間走行中に診断することができるので、架線レス区間に入って初めて架線レス区間走行時に使用する機器の不具合に気付き、車両１００が立ち往生してダイヤに大幅な遅れが生じる可能性を回避することができる。

【0033】

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について、図１８Ａ、図１８Ｂ、図１９を参照し、その詳細を説明する。図１８Ａおよび図１８Ｂは、第２の実施形態の車両システムの概要を示す図である。図１９は、第２の実施形態特有の回路動作を示す図である。なお、図１〜１７と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。

【0034】

本実施形態は、異なる区間距離を有する複数の架線レス区間（例えば、図１８Ａに示す架線レス区間Ａおよび図１８Ｂに示す架線レス区間Ｂ）に対応できるようにしている点が第１の実施形態と異なっている。もちろん、異なる区間距離を有する架線レス区間の数は、図で例示する２つに限るものではない。以下、第１の実施形態と異なる点について説明する。

【0035】

本実施形態では、上記のように、車両１００の走行路が、異なる区間距離を有する複数の架線レス区間を有しているものとしている。そのため、本実施形態では、図１８Ａおよび図１８Ｂに示すように、異なる区間距離を有する架線レス区間Ａ，Ｂ用にそれぞれ、架線レス区間Ａ用診断開始地上子４２および架線レス区間Ａ用診断結果反映地上子４４と、架線レス区間Ｂ用診断開始地上子４３および架線レス区間Ｂ用診断結果反映地上子４５を設けている。また、車上子２０への架線レス区間Ａ用診断開始地上子４２および架線レス区間Ｂ用診断開始地上子４３が出力する信号は、各診断開始地上子（４２，４３）を識別できるようになっている。また、制御部３０は、ＳＯＣ判定部３４が判定を行う際の基準となるＳＯＣのデータ（ＳＯＣ基準値）を、例えばテーブルとして、架線レス区間毎に有している。

【0036】

本実施形態では、車上子２０は、架線レス区間Ａ用診断開始地上子４２および架線レス区間Ｂ用診断開始地上子４３からの信号により、診断開始判定部３１への診断開始の通知のみならず、どの架線レス区間を走行予定なのかをＳＯＣ判定部３４に伝達する（図１９）。

【0037】

そして、ＳＯＣ判定部３４が、車上子２０からの情報に基づき、次に走行予定の架線レス区間を走行可能なＳＯＣを基準としたＳＯＣ判定を行う。

【0038】

その他の動作は、第１の実施形態の場合と同じである。

【0039】

以上で述べた本実施形態の車両システムによれば、車両１００の走行路が区間距離の異なる複数の架線レス区間を有する走行路であっても、架線レス区間走行時の機器の健全性を架線区間走行中に診断することができ、架線レス区間に入って初めて架線レス区間走行時に使用する機器の不具合に気付き、車両１００が立ち往生してダイヤに大幅な遅れが生じる可能性を回避することができる。

【0040】

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について、図２０から図２２を参照し、その詳細を説明する。図２０は、第３の実施形態の車両システムの概要を示す図である。図２１は、本実施形態の車両システムにおける診断用回路の動作を説明するフローチャートである。図２２は、第３の実施形態に特有の回路動作を示す図である。なお、図１〜１７と同一の構成をとるものについては、同符号を付して説明を省略する。

【0041】

本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、診断の開始を車両１００側で任意に行えるようにした点と、診断結果を反映するタイミングを示す機構が異なる点のみである。以下、その点について詳細を説明する。

【0042】

本実施形態では、診断開始のタイミングを示す診断開始地上子４０、診断結果を反映するタイミングを指示する診断結果反映地上子４１、地上子からの信号を受信する車上子２０を省いている。その代わりに、任意のタイミングで診断を開始できるように診断開始スイッチ５０を設けている（図２２）。

【0043】

本実施形態では、診断開始スイッチ５０の投入状態が診断開始判定部３１に伝達される（図２２）。診断開始判定部３１は、診断開始スイッチ５０が投入されるまで待機状態となる（Ｓ３１でＮｏとなってＳ３１に戻る）。その後、診断開始スイッチ５０が投入されると（図２１のＳ３１でＹｅｓ）、第１の実施形態で前述した診断が開始される。診断結果は診断完了次第即座に反映される。なお、本実施形態では、診断開始地上子４０、診断結果反映地上子４１、および車上子２０を省いているので、図２１に示すように、図４に示したＳ１およびＳ１３の処理が省かれている。

【0044】

以上で述べた本実施形態の車両システムによれば、走行時のみならず、待機中や停止中など走行時以外でも任意のタイミングで架線レス区間走行時に使用する機器の健全性を診断することができ、架線レス区間に入って初めて架線レス区間走行時に使用する機器の不具合に気付き、車両１００が立ち往生してダイヤに大幅な遅れが生じる可能性を回避することができる。なお、車両１００の架線区間走行時においては、診断結果が架線レス区間に進入する前に反映されるように診断を開始させるため、診断開始のタイミングを示す標識等を設置しておいて、操作者（運転者）がその標識に従って診断開始スイッチ５０を投入するようにするとよい。

【0045】

以上説明したとおり、第１から第３の実施形態によれば、架線区間走行中に（架線レス区間に進入する前に）、架線レス区間走行時に使用する機器の健全性を診断し、その健全性が確認できない場合は架線レス区間を走行不可とすることで、架線レス区間で使用する機器が故障した場合のダイヤの乱れを最小限に抑えることができる。

【0046】

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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。

【符号の説明】

【0047】

１００ 電気的推進車両
１ 架線
２ 集電装置
３ アース部
４ ＳＩＶ
５ ＳＩＶ負荷
６ 充電装置
７ 蓄電装置
８ 充電用断路器
９ 放電用断路器
１０ ＋側コンタクタ
１１ −側コンタクタ
１２ ＋側電流センサ
１３ −側電流センサ
１４ 充電用逆流防止ダイオード
１５ 放電用逆流防止ダイオード
１６ 充電用断路器連動接点
１７ 放電用断路器連動接点
１８ ＋側コンタクタ連動接点
１９ −側コンタクタ連動接点
２０ 車上子
２１ 外部表示器
２２ ブレーキ制御部
３０ 制御部
３１ 診断開始判定部
３２ 電流値比較部
３３ 伝送確認部
３４ ＳＯＣ判定部
３５ 開閉指令部
３６ 接点動作確認部
３７ 異常判定部
４０ 診断開始地上子
４１ 診断結果反映地上子
４２ 架線レス区間Ａ用診断開始地上子
４３ 架線レス区間Ｂ用診断開始地上子
４４ 架線レス区間Ａ用診断結果反映地上子
４５ 架線レス区間Ｂ用診断結果反映地上子
５０ 診断開始スイッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18A】

【図18B】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】