特許 7584710 電気車制御装置および電気車制御システム

(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】

(24)【登録日】2024-11-07

(45)【発行日】2024-11-15

(54)【発明の名称】電気車制御装置および電気車制御システム

(51)【国際特許分類】

   B60L 3/00 20190101AFI20241108BHJP

   B60L 9/22 20060101ALI20241108BHJP

【ＦＩ】

B60L3/00 C

B60L9/22

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2024528128

(86)(22)【出願日】2022-06-21

(86)【国際出願番号】 JP2022024637

(87)【国際公開番号】W WO2023248321

(87)【国際公開日】2023-12-28

【審査請求日】2024-06-28

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100131152

【弁理士】

【氏名又は名称】八島 耕司

(74)【代理人】

【識別番号】100147924

【弁理士】

【氏名又は名称】美恵 英樹

(74)【代理人】

【識別番号】100148149

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 幸男

(74)【代理人】

【識別番号】100181618

【弁理士】

【氏名又は名称】宮脇 良平

(74)【代理人】

【識別番号】100174388

【弁理士】

【氏名又は名称】龍竹 史朗

(72)【発明者】

【氏名】時任 康介

【審査官】加藤 昌人

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１５／０９７８６８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／１５２７３３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｌ １／００－ ３／１２

Ｂ６０Ｌ ７／００－１３／００

Ｂ６０Ｌ １５／００－５８／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気車に搭載され、電源から電力の供給を受けて、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置と、
前記電源と前記電力変換装置との間を流れる電流の通電および遮断を切り替える磁気遮断器である遮断器と、
前記電力変換装置と前記遮断器との間に直列に接続され、抵抗器と直列に接続される第１接触器と、
前記抵抗器および前記第１接触器と並列に接続され、前記電力変換装置と前記電源との間を流れる電流の通電と遮断とを切り換える第２接触器と、
を備えた電気車制御装置であって、
前記電力変換装置は、前記第２接触器を開放し、前記遮断器および前記第１接触器を投入して、前記電源からの電力をコンデンサに充電する場合において、
前記電力変換装置は、前記電気車の異常を検出した場合に、前記電源からの電力供給を遮断するために、前記遮断器を開放する制御を行った後に前記第２接触器を投入する、
電気車制御装置。

【請求項2】

電気車に搭載される、第１の電気車制御装置および第２の電気車制御装置と、
電源と前記第１の電気車制御装置との間、および前記電源と前記第２の電気車制御装置との間、を流れる電流の通電および遮断を切り替える磁気遮断器である遮断器と、
を備えた電気車制御システムであって、
第１の電気車制御装置および第２の電気車制御装置は、それぞれ、
前記電源から電力の供給を受けて、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置と、
前記電力変換装置と前記遮断器との間に直列に接続され、抵抗器と直列に接続される第１接触器と、
前記抵抗器および前記第１接触器と並列に接続され、前記電力変換装置と前記電源との間を流れる電流の通電と遮断とを切り換える第２接触器と、
を有し、
前記第１の電気車制御装置の前記電力変換装置および前記第２の電気車制御装置の前記電力変換装置のそれぞれが、前記第２接触器を開放し、前記遮断器および前記第１接触器を投入して、前記電源からの電力をコンデンサに充電する場合において、
前記第１の電気車制御装置の前記電力変換装置は、前記第１の電気車制御装置の異常を検出した場合に、前記電源からの電力供給を遮断するために、前記遮断器を開放する制御を行い、前記第２の電気車制御装置の前記電力変換装置に前記第１の電気車制御装置に異常が発生したことを通知し、
前記第２の電気車制御装置の前記電力変換装置は、前記第１の電気車制御装置の電力変換装置から前記第１の電気車制御装置に異常が発生したことを示す通知を受け取った場合に、前記第２の電気車制御装置の前記第２接触器を投入する、
電気車制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、外部電源から電力を供給される電気車制御装置および電気車制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

電気車は、直流電力をインバータで可変電圧、可変周波数の３相交流電力に変換して、電動機または補助電源装置に供給する。特許文献１には、遮断器、複数のインバータ、複数の接続回路および制御部を備え、遮断器を介して、複数のインバータに電力を供給することが開示されている。また、制御部は、接続回路と電動機との組によって形成される交流回路部に異常が生じた場合に、遮断器を開放する。その後、異常が生じたインバータを停止状態にすることで、異常が生じた交流回路部を給電系統から電気的に切り離すことが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－１９１４８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電気車は、直流電圧を安定に保つために、インバータの入力側である直流側に並列にフィルタコンデンサが接続され、電気車起動時に、フィルタコンデンサへの充電を行う場合、フィルタコンデンサに突入電流が流れることを防止するために、予め定められた所定電圧に達するまでは充電抵抗器を介すことで通電量を減らして充電する。フィルタコンデンサへの充電を行う際に、異常が発生した場合、電気車は、電源からの電力供給を停止するため、遮断器を開放する制御を行う。しかしながら、抵抗器を介さず充電する場合と比較して充電抵抗器を介して充電する場合は通電量が小さくなり、遮断器が完全に開放されないという問題がある。

【0005】

本開示は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、抵抗器を介さず充電する場合と比較して通電量が小さい場合において、遮断器を開放することができる電気車制御装置を提供することを目的とする。

【0006】

上記目的を達成するために、本開示に係る電気車制御装置は、電気車に搭載され、電源から電力の供給を受けて、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置と、電源と電力変換装置との間を流れる電流の通電および遮断を切り替える磁気遮断器である遮断器と、電力変換装置と遮断器との間に直列に接続され、抵抗器と直列に接続される第１接触器と、抵抗器および第１接触器と並列に接続され、電力変換装置と電源との間を流れる電流の通電と遮断とを切り換える第２接触器と、を備えた電気車制御装置であって、電力変換装置は、第２接触器を開放し、遮断器および第１接触器を投入して、電源からの電力をコンデンサに充電する場合において、電力変換装置は、電気車の異常を検出した場合に、電源からの電力供給を遮断するために、遮断器を開放する制御を行った後に第２接触器を投入する。

【0007】

上記目的を達成するために、本開示に係る電気車制御システムは、電気車に搭載される、第１の電気車制御装置および第２の電気車制御装置と、電源と第１の電気車制御装置との間、および電源と第２の電気車制御装置との間、を流れる電流の通電および遮断を切り替える磁気遮断器である遮断器と、を備えた電気車制御システムであって、第１の電気車制御装置および第２の電気車制御装置は、それぞれ、電源から電力の供給を受けて、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置と、電力変換装置と遮断器との間に直列に接続され、抵抗器と直列に接続される第１接触器と、抵抗器および第１接触器と並列に接続され、電力変換装置と電源との間を流れる電流の通電と遮断とを切り換える第２接触器と、を有し、第１の電気車制御装置の電力変換装置および第２の電気車制御装置の電力変換装置のそれぞれが、第２接触器を開放し、遮断器および第１接触器を投入して、電源からの電力をコンデンサに充電する場合において、第１の電気車制御装置の電力変換装置は、第１の電気車制御装置の異常を検出した場合に、電源からの電力供給を遮断するために、遮断器を開放する制御を行い、第２の電気車制御装置の電力変換装置に第１の電気車制御装置に異常が発生したことを通知し、第２の電気車制御装置の電力変換装置は、第１の電気車制御装置の電力変換装置から第１の電気車制御装置に異常が発生したことを示す通知を受け取った場合に、第２の電気車制御装置の第２接触器を投入する。

【発明の効果】

【0008】

本開示に係る電気車制御装置は、電気車に搭載され、電源から電力の供給を受けて、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置と、電源と電力変換装置との間を流れる電流の通電および遮断を切り替える遮断器と、電力変換装置と遮断器との間に直列に接続され、抵抗器と直列に接続される第１接触器と、抵抗器および第１接触器と並列に接続され、電力変換装置と電源との間を流れる電流の通電と遮断とを切り換える第２接触器と、を備えた電気車制御装置であって、電力変換装置は、第２接触器を開放し、遮断器および第１接触器を投入して、電源からの電力をコンデンサに充電する場合において、電力変換装置は、電気車の異常を検出した場合に、電源からの電力供給を遮断するために、遮断器を開放する制御を行った後に第２接触器を投入することにより、抵抗器を介さず充電する場合と比較して通電量が小さい場合において、遮断器を開放することができる。

【0009】

本開示に係る電気車制御システムは、電気車に搭載される、第１の電気車制御装置および第２の電気車制御装置と、電源と第１の電気車制御装置との間、および電源と第２の電気車制御装置との間、を流れる電流の通電および遮断を切り替える遮断器と、を備えた電気車制御システムであって、第１の電気車制御装置および第２の電気車制御装置は、それぞれ、電源から電力の供給を受けて、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置と、電力変換装置と遮断器との間に直列に接続され、抵抗器と直列に接続される第１接触器と、抵抗器および第１接触器と並列に接続され、電力変換装置と電源との間を流れる電流の通電と遮断とを切り換える第２接触器と、を有し、第１の電気車制御装置の電力変換装置および第２の電気車制御装置の電力変換装置のそれぞれが、第２接触器を開放し、遮断器および第１接触器を投入して、電源からの電力をコンデンサに充電する場合において、第１の電気車制御装置の電力変換装置は、第１の電気車制御装置の異常を検出した場合に、電源からの電力供給を遮断するために、遮断器を開放する制御を行い、第２の電気車制御装置の電力変換装置に第１の電気車制御装置に異常が発生したことを通知し、第２の電気車制御装置の電力変換装置は、第１の電気車制御装置の電力変換装置から第１の電気車制御装置に異常が発生したことを示す通知を受け取った場合に、第２の電気車制御装置の第２接触器を投入することにより、抵抗器を介さず充電する場合と比較して通電量が小さい場合において、遮断器を開放することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態１にかかる電気車制御装置の構成例を示すブロック図である。

【図2】実施の形態１にかかる電力変換装置の構成例を示すブロック図である。

【図3】実施の形態１にかかる電気車制御装置の動作の一例を示すシーケンス図である。

【図4】実施の形態２にかかる電気車制御システムの構成例を示すブロック図である。

【図5】実施の形態２にかかる電気車制御システムの動作の一例を示すシーケンス図である。

【図6】実施の形態にかかる電気車制御システムを実現するハードウェアの一般的な構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示に係る電気車制御スステムの実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、図面において、回路および装置の構成を示す図は、あくまで概略構成を示す図である。

【0012】

実施の形態１．
図１は、本開示の実施の形態１にかかる電気車制御装置の構成例を示すブロック図である。図１において、電気車制御装置は、遮断器１０、第１接触器５０、抵抗器６０、第２接触器７０および電力変換装置１００を備えて構成される。電力変換装置１００は、電源１２から供給された電力を直流電力または交流電力に変換し、変換した電力を負荷９０に供給する。ここで、負荷は、例えば、電動機である。電力変換装置１００は、インバータ２０、フィルタコンデンサ３０および電圧検出器４０を有する。インバータ２０は、例えば、２レベル３相インバータ回路または３レベル３相インバータ回路などである。

【0013】

遮断器１０は、集電装置１１と電力変換装置１００との間に電気的に直列に設けられる。遮断器１０の一端は集電装置１１に接続される。遮断器１０の他端は第１接触器５０および第２接触器７０に接続される。第１接触器５０の一端は遮断器１０に接続される。第１接触器５０の他端は抵抗器６０に接続される。第１接触器５０および抵抗器６０は直列に接続される。第２接触器７０の一端は遮断器１０に接続される。第２接触器７０の他端は抵抗器６０およびフィルタリアクトル８０に接続される。第２接触器７０および抵抗器６０は並列に接続される。抵抗器６０の一端は第１接触器５０に接続される。抵抗器６０の他端は第２接触器７０およびフィルタリアクトル８０に接続される。フィルタリアクトル８０の一端は第２接触器７０および抵抗器６０に接続される。フィルタリアクトル８０の他端はインバータ２０の入力端、フィルタコンデンサ３０および電圧検出器４０に接続される。フィルタコンデンサ３０の一端はインバータ２０、電圧検出器４０およびフィルタリアクトル８０に接続される。フィルタコンデンサ３０の他端は接地される。インバータ２０の入力端の一端はフィルタコンデンサ３０、電圧検出器４０およびフィルタリアクトル８０に接続される。インバータ２０の入力端の他端は接地される。インバータ２０の出力端は負荷である電動機９０に接続される。電動機９０は、例えば、誘導電動機、同期電動機、またはリラクタンスモータである。インバータ２０は、フィルタコンデンサ３０および電圧検出器４０と並列に接続される。

【0014】

遮断器１０は、例えば、電力変換装置１００に故障が生じた場合など、電気車への電力の供給を停止させる必要がある場合に、開放される。遮断器１０が開放されることで、集電装置１１および電力変換装置１００は電気的に遮断され、集電装置１１から電力変換装置１００への電力の供給が停止される。電気車に電力の供給をする必要がある場合には、遮断器１０は投入される。遮断器１０が投入されることで、集電装置１１および電力変換装置１００は電気的に接続され、電源１２から電力変換装置１００に電力が供給される。

【0015】

集電装置１１は、電源１２を介して、外部回路である変電所（図示しない）から直流電力を取得し、電力変換装置１００に電力を供給する。集電装置１１は、例えば、架線からの電力の供給を受けるパンタグラフ、または、第三軌条から電力の供給を受ける集電靴である。

【0016】

電源１２は、変電所と接続されており、変電所から直流電力が供給される。電源１２は、例えば、架線、または第三軌条である。

【0017】

第１接触器５０および第２接触器７０は、投入されることで両端を電気的に接続し、開放されることで電気的に遮断する接触器である。抵抗器６０は、フィルタコンデンサ３０へ充電する際に突入電流を防ぐための充電抵抗である。フィルタリアクトル８０およびフィルタコンデンサ３０はＬＣフィルタ回路を構成し、インバータ２０が電力変換を行う際に発生する高調波が電源１２に流れることを抑制するために設けられる。また、フィルタリアクトル８０は、電源１２からインバータ２０に流れる電流を平滑し、フィルタコンデンサ３０は、インバータ２０の直流側電圧を平滑する。インバータ２０は、電源１２から供給される直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を電動機９０に供給する。

【0018】

電力変換装置１００に電力を供給するために、遮断器１０および第１接触器５０が投入される。この段階では、第２接触器７０は開放されている。遮断器１０および第１接触器５０が投入されることで、集電装置１１、遮断器１０、第１接触器５０、抵抗器６０、フィルタリアクトル８０、およびフィルタコンデンサ３０が電気的に接続され、フィルタコンデンサ３０が充電される。フィルタコンデンサ３０に予め定められた電力量が充電されると、第２接触器７０が投入され、第１接触器５０が開放される。第２接触器７０が投入され、第１接触器５０が開放されることで、集電装置１１、遮断器１０、第２接触器７０、フィルタリアクトル８０、およびフィルタコンデンサ３０が電気的に接続され、フィルタコンデンサ３０が充電される。第１接触器５０および抵抗器６０を介してフィルタコンデンサ３０を充電することで、フィルタコンデンサ３０への突入電流を抑制する。フィルタコンデンサ３０を充電する際に、突入電流が流れないようにするために、第１接触器５０および第２接触器７０の投入が切り替えられる。フィルタコンデンサ３０が充電されると、インバータ２０が電力変換を実行することが可能となる。電力変換動作は一般的な動作であるため、説明は省略する。

【0019】

図２は、本開示の実施の形態１にかかる電力変換装置の概略を示す図である。インバータ２０を例に説明する。インバータ２０は、駆動部５０１、変換部５０２、異常検知部５０４、通信部５０３、処理部５０５、制御部５０６および記憶部５０７を備える。

【0020】

駆動部５０１は、変換部５０２が有するスイッチング素子を制御する。具体的には、駆動部５０１は、トランジスタで構成されるスイッチング素子のゲートを制御するための信号を生成する。

【0021】

変換部５０２は、２レベル３相インバータ回路を構成するスイッチング素子を有する。スイッチング素子は、レグと呼ばれる、直列に接続される正側アームと負側アームとの組を構成する。変換部５０２は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相においてレグを構成し、直流電力を交流電力に変換する。変換部５０２は、変換した交流電力を電動機９０に供給する。

【0022】

通信部５０３は、電圧検出器４０の値が入力される。電圧検出器４０の値は、フィルタコンデンサ３０の電圧値を示す値である。

【0023】

異常検知部５０４は、電気車制御装置の故障を検知する。故障は、例えば、フィルタコンデンサ３０が、予め定められた期間に所定の電力量が充電されないという充電異常、および電気車制御装置の短絡などである。異常検知部５０４は、電圧検出器４０の値が、記憶部５０７に記憶されている故障の条件に該当する場合、電気車制御装置の異常と判断する。例えば、異常検知部５０４は、電圧検出器４０の値が、記憶部５０７に記憶されている予め定められた期間を経過しても所定の値に達しない場合、充電異常と判断する。

【0024】

処理部５０５は、通信部５０３と接続されており、電圧検出器４０の値が入力される。また、処理部５０５は、遮断器１０、第１接触器５０および第２接触器７０を投入および開放するための指令を制御部５０６に送る。

【0025】

制御部５０６は、処理部５０５から遮断器１０、第１接触器５０および第２接触器７０を投入および開放するための指令が送られてきた場合、遮断器１０、第１接触器５０および第２接触器７０を投入および開放する制御を行う。

【0026】

記憶部５０７は、故障の条件が記録されているメモリである。具体的には、異常検知部５０４において故障を検知する場合の条件などが記録されている。

【0027】

次に、遮断器１０の仕組みについて説明する。遮断器１０は、例えば、磁気遮断器が使用される。電気回路を流れている電流を強制的に切り離そうとしても電流は電路を流れ続けようとするため、電極が物理的に離れた際に、電極間にアークが発生する。アークは導電性を持っているため、アークを通して電流が流れ続けようとする。磁気遮断器は、電流を遮断した際に発生するアーク放電を電磁力によって吸引し、アークシュートまで導く遮断器である。しかしながら、通電電流が小さいと電磁力も小さくなるため、アークがアークシュートまで導かれずに完全に遮断できない状態になる可能性がある。

【0028】

例えば、電気車制御装置のフィルタコンデンサ３０を充電する際、第２接触器７０は開放し、抵抗器６０と直列に接続されている第１接触器５０を投入することで、通電電流を小さくして、フィルタコンデンサ３０を充電する。その際、電力変換装置１００は、フィルタコンデンサ３０の充電不良または電気車制御装置の短絡などの異常を検知した場合に、電力変換装置１００は、遮断器１０を遮断する必要がある。しかしながら、通電電流が小さいため、遮断器１０の遮断ができない場合などがある。本開示の発明は、通電量が小さいときであっても遮断器１０を開放することができる。本開示では、抵抗器６０を介さず充電する場合と比較して抵抗器６０を介して充電する場合に流れる電流が小さくなることを「通電量が小さい」と表現する。

【0029】

次に、本開示の実施の形態１にかかる電気車制御装置の動作を説明する。図３は、本開示の実施の形態１にかかる電気車制御装置において、フィルタコンデンサ３０を充電する際に、短絡、または充電異常などの異常が発生した場合の電力変換装置１００、遮断器１０、第１接触器５０および第２接触器７０の動作の一例を示すシーケンス図である。

【0030】

電力変換装置１００の制御部５０６はフィルタコンデンサ３０を充電するために、遮断器１０を投入、第１接触器５０を投入、第２接触器７０を開放する制御を行う（Ｓ１０１）。遮断器１０は投入され（Ｓ１０２）、第１接触器５０は投入され（Ｓ１０３）、第２接触器７０は開放される（Ｓ１０４）。電力変換装置１００の異常検知部５０４は、電気車制御装置の短絡または充電異常などの異常を検知する（Ｓ１０５）。電力変換装置１００の制御部５０６は遮断器１０を開放する制御を行う（Ｓ１０６）。遮断器１０は開放される（Ｓ１０７）。遮断器１０が開放された後、電力変換装置１００の制御部５０６は第２接触器７０を投入する制御を行う（Ｓ１０８）。第２接触器７０は投入される（Ｓ１０９）。第２接触器７０が投入されることで、遮断器１０に流れる電流量が一時的に増加する。遮断器１０に流れる電流量が増加することで、遮断器１０の電磁力が大きくなり、アークをアークシュートに導き、電流を遮断することが可能となる。電力変換装置１００は、電流検出器（図示しない）または電圧検出器（図示しない）により電気車制御装置に流れる電流が遮断できたことを確認する（Ｓ１１０）。電気車制御装置に流れる電流の遮断を確認した後、電力変換装置１００の制御部５０６は第１接触器５０を開放する制御を行う（Ｓ１１１）。第１接触器５０は開放される（Ｓ１１２）。最後に、電力変換装置１００の制御部５０６は第２接触器７０を開放する制御を行う（Ｓ１１３）。第２接触器７０は開放される（Ｓ１１４）。

【0031】

電気車制御装置では、フィルタコンデンサ３０を充電する際、電気車制御装置の短絡または充電異常などの異常を検知した場合、遮断器１０を開放した後に、第２接触器７０を投入することで、遮断器１０に流れる電流量が増え、遮断器１０を流れる電流を遮断する。

【0032】

第２接触器７０を投入することで増えた電流は、短絡箇所、フィルタコンデンサ３０、または放電回路（図示しない）に流れる。第２接触器７０を投入することで増えた電流を通電する手段は他の手段であってもよい。

【0033】

電気車制御装置は、電気車制御装置に通流していないこと、つまり電気車制御装置に流れる電流の遮断を確認した後、第１接触器５０を開放する。ここで、電気車制御装置は、第２接触器７０を投入した後、予め定められた所定の期間経過後に電気車制御装置に流れる電流の遮断を確認する。また、電気車制御装置は、遮断器に流れる電流の遮断を確認した後、予め定められた所定の期間経過後に、第１接触器５０を開放する。

【0034】

上記で説明したように、電気車制御装置は、フィルタコンデンサ３０を充電するなど通電量が小さい場合において、電気車制御装置の短絡または充電異常などの異常を検知した場合、遮断器１０を開放した後に、第２接触器７０を投入することで、遮断器１０に流れる電流量を一時的に増加させ、遮断器１０の電磁力を大きくして遮断器１０を流れる電流を遮断する。つまり、電気車制御装置は、抵抗器を介さず充電する場合と比較して、通電量が小さい場合においても、遮断器１０を開放することが可能となる。

【0035】

実施の形態１にかかる電気車制御装置は、電気車に搭載され、電源から電力の供給を受けて、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置と、電源と電力変換装置との間を流れる電流の通電および遮断を切り替える遮断器と、電力変換装置と遮断器との間に直列に接続され、抵抗器と直列に接続される第１接触器と、抵抗器および第１接触器と並列に接続され、電力変換装置と電源との間を流れる電流の通電と遮断とを切り換える第２接触器と、を備えた電気車制御装置であって、電力変換装置は、第２接触器を開放し、遮断器および第１接触器を投入して、電源からの電力をコンデンサに充電する場合において、電力変換装置は、電気車の異常を検出した場合に、電源からの電力供給を遮断するために、遮断器を開放する制御を行った後に第２接触器を投入することで、抵抗器を介さず充電する場合と比較して、通電量が小さい場合において、遮断器を開放することができる。

【0036】

実施の形態２．
実施の形態１では、第２接触器７０を投入することで一時的に増えた電流を異常が生じた電気車制御装置に流すことで通電電流を確保した。実施の形態２では、同じ車両、あるいは同じ編成に搭載された複数の電気車制御装置のうち、異常が発生していない電気車制御装置に通電電流を流すことで抵抗器を介さず充電する場合と比較して、通電量が小さい場合において、遮断器１０を開放することができる。

【0037】

図４は、本開示の実施の形態２にかかる電気車制御システムの構成例を示すブロック図である。図２において、第１の電気車制御装置は、遮断器１０、第１接触器５０、抵抗器６０、第２接触器７０および電力変換装置１００を備えて構成される。第２の電気車制御装置は、遮断器１０、第１接触器５１、抵抗器６１、第２接触器７１および電力変換装置１１０を備えて構成される。第１の電気車制御装置および第２の電気車制御装置は、遮断器１０を共用している。

【0038】

第１の電気車制御装置の電力変換装置１００のフィルタコンデンサ３０および第２の電気車制御装置の電力変換装置１１０のフィルタコンデンサ３１を充電する際の基本動作は、実施の形態１と同様である。遮断器１０を投入し、第１接触器５０を投入し、第２接触器７０を開放することで、第１の電気車制御装置のフィルタコンデンサ３０は充電が開始される。また、第１接触器５１を投入し、第２接触器７１を開放することで、第２の電気車制御装置のフィルタコンデンサ３１は充電が開始される。

【0039】

ここで、第１の電気車制御装置の電力変換装置１００のフィルタコンデンサ３０および第２の電気車制御装置の電力変換装置１１０のフィルタコンデンサ３１を充電する際に、第１の電気車制御装置に異常が検知された場合の動作を説明する。

【0040】

電力変換装置１００の制御部５０６はフィルタコンデンサ３０を充電するために、遮断器１０を投入、第１接触器５０を投入、第２接触器７０を開放する制御を行う（Ｓ２０１）。また、電力変換装置１１０の制御部５０６はフィルタコンデンサ３１を充電するために、遮第１接触器５１を投入、第２接触器７１を開放する制御を行う（Ｓ２０２）。遮断器１０は投入され（Ｓ２０３）、第１接触器５０は投入され（Ｓ２０４）、第２接触器７０は開放される（Ｓ２０５）。第１接触器５１は投入され（Ｓ２０６）、第２接触器７１は開放される（Ｓ２０７）。電力変換装置１００の異常検知部５０４は、電気車制御装置の短絡または充電異常などの異常を検知する（Ｓ２０８）。電力変換装置１００の制御部５０６は遮断器１０を開放する制御を行う（Ｓ２０９）。遮断器１０は開放される（Ｓ２１０）。遮断器１０が開放された後、電力変換装置１００の通信部５０３を介して、電力変換装置１１０の通信部５０３に、第１の電気車制御装置に異常が発生したことを通知する（Ｓ２１１）。電力変換装置１１０は、第１の電気車制御装置に異常が発生した通知を受け取った後、電力変換装置１１０の制御部５０６は第２接触器７１を投入する制御を行う（Ｓ２１２）。第２接触器７１は投入される（Ｓ２１３）。第２接触器７１が投入されることで、遮断器１０に流れる電流量が一時的に増加する。遮断器１０に流れる電流量が増加することで、遮断器１０の電磁力が大きくなり、アークシュートに導き、電流を遮断することが可能となる。電力変換装置１００および電力変換装置１１０は第１の電気車制御装置および第２の電気車制御装置に流れる電流が遮断できたことを確認する（Ｓ２１４、Ｓ２１５）。電気車制御装置に流れる電流の遮断を確認した後、電力変換装置１００の制御部５０６は第１接触器５０を開放する制御を行う（Ｓ２１６）。第１接触器５０は開放される（Ｓ２１７）。電力変換装置１１０の制御部５０６は第１接触器５１を開放する制御を行う（Ｓ２１８）。第１接触器５１は開放される（Ｓ２１９）。最後に、電力変換装置１１０の制御部５０６は第２接触器７１を開放する制御を行う（Ｓ２２０）。第２接触器７１は開放される（Ｓ２２１）。

【0041】

電気車制御システムでは、第１の電気車制御装置のフィルタコンデンサ３０を充電する際、第１の電気車制御装置の電力変換装置１００が、第１の電気車制御装置の短絡または充電異常などの異常を検知した場合、遮断器１０を開放した後に、第２の電気車制御装置の電力変換装置１１０が、第２の電気車制御装置の第２接触器７１を投入することで、遮断器１０に流れる電流量が増え、遮断器１０を流れる電流を遮断する。

【0042】

第２の電気車制御装置の第２接触器７１を投入することで一時的に増加した電流は、第２の電気車制御装置のフィルタコンデンサ３１、または、第２の電気車制御装置の放電回路（図示しない）に流れる。第２接触器７１を投入することで一時的に増加した電流を通電する手段は他の手段であってもよい。

【0043】

第１の電気車制御装置は、電流検出器（図示しない）または電圧検出器（図示しない）により第１の電気車制御装置に通流していないことを確認した後、第１の接触器５０を開放する。また、第２の電気車制御装置は、電流検出器（図示しない）または電圧検出器（図示しない）により第２の電気車制御装置に通流していないことを確認した後、第１の接触器５１を開放する。

【0044】

上記で説明したように、電気車制御システムは、フィルタコンデンサ３０およびフィルタコンデンサ３１を充電するなど通電量が小さい場合において、電気車制御装置の短絡または充電異常などの異常を検知した場合、遮断器１０を開放した後に、第２接触器７１を投入することで、遮断器１０に流れる電流量を一時的に増加させ、遮断器１０の電磁力を大きくして遮断器１０を流れる電流を遮断する。つまり、電気車制御システムは、抵抗器を介さず充電する場合と比較して、通電量が小さい場合においても、遮断器１０を開放することが可能となる。

【0045】

上記で説明したように、電気車制御システムは、第１の電気車制御装置が第１の電気車制御装置に異常が発生したことを示す通知を第２の電気車制御装置へ送り、第２の電気車制御装置が第１の電気車制御装置に異常が発生したことを示す通知を受け取ることで、第２の電気車制御装置が電気車制御システムの制御を行うことが可能となる。

【0046】

上記で説明したように、電気車制御システムは、異常が発生していない第２の電気車制御装置の第２遮断器７１を投入することで、異常が発生した第１の電気車制御装置への通電を防止することができる。

【0047】

電力変換装置１００および電力変換装置１１０はそれぞれ、少なくともプロセッサと、メモリと、受信器と、送信器とを備え、各装置の動作はソフトウェアにより実現することができる。図６は、実施の形態にかかる電気車制御装置および電気車制御システムを実現するハードウェアの一般的な構成例を示す図である。図６に示す装置は、プロセッサ１００１、メモリ１００２、受信器１００３および送信器１００４を備え、プロセッサ１００１は受信したデータを用いてソフトウェアによる演算および制御を行う。メモリ１００２は受信したデータ、またはプロセッサ１００１が演算および制御を行うに際して必要なデータを記憶し、ソフトウェアの記憶も行う。受信器１００３は、電力変換装置１００および電力変換装置１１０に入力される信号または情報を受信するインターフェースである。送信器１００４は、電力変換装置１００および電力変換装置１１０から出力される信号または情報を送信するインターフェースである。なお、プロセッサ１００１、メモリ１００２、受信器１００３および送信器１００４は、各々複数設けられていてもよい。
上記の説明では、電源が直流電力である例を説明したが、電源は交流電力であってもよい。なお、電源が交流電力である場合、集電装置１１の後段に受電する交流電圧を降圧するための変圧器が設けられ、変圧器の後段には変圧器から出力される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータが設けられる。
上記の説明では、電力変換装置１００および電力変換装置１１０の負荷は電動機を例として説明したが、補助電源装置であってもよい。また、遮断器１０を電動機および補助電源装置が共有していてもよい。
上記の説明では、電力変換装置１００が遮断器１０を開放する制御を行うことを説明したが、電力変換装置１００が電力変換装置１１０へ第１の電気車制御装置の異常を通知し、電力変換装置１１０が電力変換装置１００から第１の電気車制御装置の異常の通知を受け取った後、電力変換装置１１０が遮断部１０を開放する制御を行ってもよい。

【0048】

実施の形態２にかかる電気車制御システムは、電気車に搭載される、第１の電気車制御装置および第２の電気車制御装置と、電源と第１の電気車制御装置との間、および電源と第２の電気車制御装置との間、を流れる電流の通電および遮断を切り替える遮断器と、を備えた電気車制御システムであって、第１の電気車制御装置および第２の電気車制御装置は、それぞれ、電源から電力の供給を受けて、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置と、電力変換装置と遮断器との間に直列に接続され、抵抗器と直列に接続される第１接触器と、抵抗器および第１接触器と並列に接続され、電力変換装置と電源との間を流れる電流の通電と遮断とを切り換える第２接触器と、を有し、第１の電気車制御装置の電力変換装置および第２の電気車制御装置の電力変換装置のそれぞれが、第２接触器を開放し、遮断器および第１接触器を投入して、電源からの電力をコンデンサに充電する場合において、第１の電気車制御装置の電力変換装置は、第１の電気車制御装置の異常を検出した場合に、電源からの電力供給を遮断するために、遮断器を開放する制御を行い、第２の電気車制御装置の電力変換装置に第１の電気車制御装置に異常が発生したことを通知し、第２の電気車制御装置の電力変換装置は、第１の電気車制御装置の電力変換装置から第１の電気車制御装置に異常が発生したことを示す通知を受け取った場合に、第２の電気車制御装置の第２接触器を投入する、ことで、抵抗器を介さず充電する場合と比較して、通電量が小さい場合において、遮断器を開放することができる。

【符号の説明】

【0049】

１０ 遮断器、１１ 集電装置、１２ 電源、２０，２１ インバータ、３０，３１ フィルタコンデンサ、４０，４１ 電圧検出器、５０，５１ 第１接触器、６０，６１ 抵抗器、７０，７１ 第２接触器、８０，８１ フィルタリアクトル、９０，９１ 電動機、１００，１１０ 電力変換装置、５０１ 駆動部、５０２ 変換部、５０３ 異常検知部、５０４ 通信部、５０５ 処理部、５０６ 制御部、５０７ 記憶部、１００１ プロセッサ、１００２ メモリ、１００３ 受信器、１００４ 送信器１０。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】