(57)【要約】【課題】一部の機器に故障が生じた場合でも、車両を効率的に走行させることができる車両用制御装置を提供することである。【解決手段】実施形態の車両用制御装置は、遮断器と、複数のインバータと、複数の接続回路と、制御部とを持つ。前記複数のインバータは、前記遮断器に対してそれぞれ電気的に直列に、且つ、互いに電気的に並列に設けられ、前記給電系統に供給される直流電力を交流電力に変換する。前記複数の接続回路は、前記複数のインバータをそれぞれ異なる電動機に接続する。前記制御部は、前記接続回路と前記電動機との組によって形成される交流回路部に所定の異常が生じた場合に、前記複数のインバータのなかで、前記異常が生じた交流回路部に対応するインバータを停止状態に制御することで、前記異常が生じた交流回路部を前記給電系統から電気的に切り離す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源に電気的に接続される給電系統に設けられた遮断器と、
前記遮断器に対してそれぞれ電気的に直列に、且つ、互いに電気的に並列に設けられ、前記給電系統に供給される直流電力を交流電力に変換する複数のインバータと、
前記複数のインバータをそれぞれ異なる電動機に接続する複数の接続回路と、
前記接続回路と前記電動機との組によって形成される交流回路部に所定の異常が生じた場合に、前記複数のインバータのなかで、前記異常が生じた交流回路部に対応するインバータを停止状態に制御することで、前記異常が生じた交流回路部を前記給電系統から電気的に切り離す制御部と、
を備えた車両用制御装置。
【請求項２】
前記インバータは、ゲートを持つスイッチング素子を含み、
前記制御部は、前記スイッチング素子のゲートをＯＮにさせないようにする信号を出力することで、前記インバータを停止状態に制御する、
請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記交流回路部に前記所定の異常が生じて前記遮断器が開放された後、前記遮断器が導通状態に復帰される場合に、前記異常が生じた交流回路部に対応するインバータを停止状態に制御する、
請求項１または請求項２に記載の車両用制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記遮断器が導通状態に復帰される場合に、前記異常が生じた交流回路部に対応するインバータを停止状態に制御するための信号を出力する、
請求項３に記載の車両用制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記遮断器を導通状態に復帰させるリセットスイッチが操作されたことを示す信号を受信した場合に、前記異常が生じた交流回路部に対応するインバータを停止状態に制御するための信号を出力する、
請求項４に記載の車両用制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記遮断器が導通状態に復帰される場合に、前記所定の異常が生じていない交流回路部に対応するインバータを動作状態に制御する、
請求項３から請求項５のうちいずれか１項に記載の車両用制御装置。
【請求項７】
前記車両用制御装置に含まれる機器の状態に基づき、前記所定の異常が生じた異常発生箇所を判定する異常発生箇所判定部をさらに備え、
前記制御部は、前記異常発生箇所判定部により前記異常発生箇所が前記交流回路部であると判定された場合に、前記異常が生じた交流回路部に対応するインバータを停止状態に制御する、
請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載の車両用制御装置。
【請求項８】
前記接続回路は、電流検出器と、負荷接触器とを含み、
前記異常発生箇所判定部は、前記電流検出器および前記負荷接触器の少なくとも一方の状態に基づき、前記接続回路における前記所定の異常を判定する、
請求項７に記載の車両用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、車両用制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
遮断器と、前記遮断器に対してそれぞれ電気的に直列に、且つ、互いに電気的に並列に設けられた複数のインバータと、前記複数のインバータをそれぞれ異なる電動機に接続する複数の接続回路とを有した車両用制御装置が知られている。
【０００３】
上記のような車両用制御装置では、前記複数の接続回路の少なくとも１つに所定の異常が生じた場合、前記遮断器が開放されることで、健全な電動機を含む全ての電動機が電源から電気的に切り離される。遮断器が開放された車両は、例えば別の健全な車両によって走行される。このため、車両を効率的に走行させることが難しい場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−７５３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、一部の機器に故障が生じた場合でも、車両を効率的に走行させることができる車両用制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の車両用制御装置は、遮断器と、複数のインバータと、複数の接続回路と、制御部とを持つ。前記遮断器は、電源に電気的に接続される給電系統に設けられている。前記複数のインバータは、前記遮断器に対してそれぞれ電気的に直列に、且つ、互いに電気的に並列に設けられ、前記給電系統に供給される直流電力を交流電力に変換する。前記複数の接続回路は、前記複数のインバータをそれぞれ異なる電動機に接続する。前記制御部は、前記接続回路と前記電動機との組によって形成される交流回路部に所定の異常が生じた場合に、前記複数のインバータのなかで、前記異常が生じた交流回路部に対応するインバータを停止状態に制御することで、前記異常が生じた交流回路部を前記給電系統から電気的に切り離す。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態の車両の全体構成を示すブロック図。
【図２】実施形態の電力変換回路に対する制御指令の内容の一例を示す図。
【図３】実施形態の車両用制御装置の処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図４】実施形態のインバータのドライバの処理の流れの一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態の車両用制御装置を、図面を参照して説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。
【０００９】
図１から図４を参照し、実施形態の車両用制御装置１２について説明する。
図１は、車両用制御装置１２を含む車両１の全体構成を示すブロック図である。
図１に示すように、車両１は、電源１１、車両用制御装置１２、複数の主電動機１３、複数の車輪１４（図１では代表して１つだけ示す）、および運転台１５を備えている。車両１は、例えば、鉄道車両などの電気車である。
【００１０】
電源１１は、車両用制御装置１２に電力を供給する電源である。例えば、電源１１は、車両用制御装置１２に直流電力を供給する。電源１１は、架線から電力の供給を受けるパンタグラフのような集電装置でもよいし、サードレールから電力の供給を受ける集電シューのような集電装置でもよいし、車両１に搭載される各種のバッテリ装置または発電機などでもよい。電源１１は、車両１の外部から交流電力が供給される場合は、トランスや、交流電力を直流電力に変換するコンバータなどを含んでもよい。
【００１１】
車両用制御装置１２は、電源１１から供給される電力を主電動機１３の駆動に適した周波数・電圧の電力に変換し、変換した電力を複数の主電動機１３に供給する電力変換装置である。なお、車両用制御装置１２については、詳しく後述する。
主電動機（電動機）１３は、車両用制御装置１２から供給される電力によって車輪１４を駆動し、車両１を走行させる。
【００１２】
運転台１５は、車両１を制御する各種操作機器と、各種情報が表示されるモニター装置２１とを含む。各種操作機器は、リセットスイッチ２２および開放スイッチ２３を含む。リセットスイッチ２２は、車両１に異常（機器故障など）が生じて後述する遮断器３２が開放された後、遮断器３２を導通状態に復帰させる場合に操作される。リセットスイッチ２２は、ノッチをＯＦＦにした状態で操作される。開放スイッチ２３は、遮断器３２を開放状態に固定する場合に操作される。なお、リセットスイッチ２２および開放スイッチ２３は、機械的スイッチに加えて、または代えて、モニター装置２１に表示される画面上のボタン（図１中に二点鎖線で示す）でもよい。
【００１３】
次に、車両用制御装置１２について詳しく説明する。
図１に示すように、車両用制御装置１２は、メインスイッチ３１、第１接続線Ｌ１、第２接続線Ｌ２、遮断器３２、入力側接触器３３、充電接触器３４、充電抵抗３５、フィルタリアクトル３６、放電抵抗３７、放電抵抗用スイッチ３８、フィルタコンデンサ３９、フィルタコンデンサ電圧検出器４０、電力変換回路４１、複数の接続回路４２、および制御部４３を備えている。なお、上記構成のなかで制御部４３を除く構成は、纏めて「主回路ＭＣ」と称されてもよい。
【００１４】
メインスイッチ３１は、電源１１と主回路ＭＣとを接続する。メインスイッチ３１は、電源１１と主回路ＭＣとの間の接続状態（開閉状態）を切り替える。本実施形態では、メインスイッチ３１は、電源１１を第１接続線Ｌ１に接続する。
【００１５】
第１接続線（正極線）Ｌ１は、メインスイッチ３１から電力変換回路４１に至る給電系統ＰＬを形成している。第１接続線Ｌ１は、メインスイッチ３１を介して電源１１に電気的に接続され、電源１１から直流電力が供給される。第１接続線Ｌ１には、遮断器３２、入力側接触器３３、充電接触器３４、充電抵抗３５、およびフィルタリアクトル３６が設けられている。一方で、第２接続線（負極線）Ｌ２は、車輪１４を介して接地される。
【００１６】
遮断器３２は、第１接続線Ｌ１に設けられている。遮断器３２は、例えば、機器故障などの異常が生じた場合に、給電系統ＰＬを高速で遮断して電力変換回路４１などを過電流から保護する高速遮断器（High-speed Breaker；HB）である。遮断器３２は、例えば、後述する「所定の異常」が検知された場合に、開放される。
【００１７】
入力側接触器３３は、遮断器３２の後段に設けられている。なお、本明細書において「後段」とは、電源１１から電力変換回路４１に向かう電流の流れ方向において、電源１１とは反対側に位置することを意味する。
【００１８】
充電接触器３４および充電抵抗３５は、入力側接触器３３の後段に設けられている。充電接触器３４および充電抵抗３５は、互いに電気的に並列に設けられている。充電接触器３４は、電力変換回路４１が通常運転状態で動作するのに先立ち、開放される。充電接触器３４が開放されると、充電抵抗３５を介して直流電力がフィルタコンデンサ３９に供給され、フィルタコンデンサ３９が充電される。充電接触器３４は、電力変換回路４１が通常運転状態で動作する場合、導通状態にされる。
【００１９】
放電抵抗３７および放電抵抗用スイッチ３８は、充電接触器３４の後段の位置で、第１接続線Ｌ１と第２接続線Ｌ２との間に接続されている。放電抵抗３７および放電抵抗用スイッチ３８は、第１接続線Ｌ１と第２接続線Ｌ２との間で、電気的に互いに直列に設けられている。放電抵抗用スイッチ３８は、メインスイッチ３１と連動して動作する。メインスイッチ３１が開放状態にされると、放電抵抗用スイッチ３８が導通状態になる。これにより、フィルタコンデンサ３９に蓄えられた電荷が放電抵抗３７を介して放電される。放電抵抗用スイッチ３８は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であるが、サイリスタや、その他の種類のスイッチング素子でもよい。
【００２０】
フィルタリアクトル３６は、充電接触器３４の後段に設けられている。
フィルタコンデンサ３９およびフィルタコンデンサ電圧検出器４０は、フィルタリアクトル３６の後段に設けられている。フィルタコンデンサ３９およびフィルタコンデンサ電圧検出器４０は、それぞれ第１接続線Ｌ１と第２接続線Ｌ２との間に接続されている。フィルタコンデンサ３９は、上述したように、充電接触器３４が開放された場合に充電抵抗３５を介して供給される直流電力によって充電される。フィルタコンデンサ３９が充電されると、電力変換回路４１の通常運転状態に電力変換回路４１の動作がより安定する。フィルタコンデンサ電圧検出器４０は、フィルタコンデンサ３９に対して電気的に並列に設けられている。フィルタコンデンサ電圧検出器４０は、フィルタコンデンサ３９に蓄えられた電荷の電圧を検出する。
【００２１】
電力変換回路４１は、フィルタコンデンサ３９の後段に設けられている。電力変換回路４１は、互いに独立して動作可能な複数のインバータ５１を含む。複数のインバータ５１の各々は、フィルタコンデンサ３９の後段の位置で、第１接続線Ｌ１および第２接続線Ｌ２に接続されている。複数のインバータ５１は、第１から第Ｎ（Ｎは２以上の自然数）のインバータ５１Ａ，５１Ｂ，…５１Ｎを含む。
【００２２】
複数のインバータ５１の各々は、遮断器３２や入力側接触器３３に対して電気的に直列に接続されている。このため、遮断器３２または入力側接触器３３が開放されると、複数のインバータ５１は、纏めて電源１１から電気的に切り離される。また、複数のインバータ５１は、互いに電気的に並列に設けられている。このため、複数のインバータ５１の各々には、電源１１から第１接続線Ｌ１に供給される直流電力がそれぞれ入力される。
【００２３】
本実施形態では、電力変換回路４１は、主電動機１３の数と同じ数のインバータ５１を含む。例えば、インバータ５１は、ＶＶＶＦ（Variable Voltage Variable Frequency）インバータである。インバータ５１は、電源１１から第１接続線Ｌ１に供給される直流電力を、該インバータ５１が電気的に接続される主電動機１３のトルクおよび速度を制御するための任意の周波数・電圧の交流電力に変換する。
【００２４】
インバータ５１は、例えば、複数（例えば６つ）のスイッチング素子５１ａ（図１では代表して２つだけ示す）と、ドライバ５１ｂとを含む。スイッチング素子５１ａは、例えば、ＩＧＢＴや、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ＧＴＯ（Gate Turn Off thyristor）のような半導体素子であるが、ＯＮ／ＯＦＦを切り替えることができるスイッチング素子であれば特定のものに限定されない。スイッチング素子５１ａは、このスイッチング素子５１ａを動作させるための駆動信号が入力されるゲート（ゲート端子）を持つ。
【００２５】
ドライバ５１ｂは、スイッチング素子５１ａのスイッチングを制御する。例えば、ドライバ５１ｂは、スイッチング素子５１ａのゲートに対して駆動信号を出力することで、スイッチング素子５１ａのスイッチングを制御する。
【００２６】
ドライバ５１ｂの一部または全部は、例えば、メモリのような記憶部に記憶されたプログラム（ソフトウェアコンポーネント）がコンピュータのプロセッサ（ハードウェアプロセッサ）によって実行されることで実現されるソフトウェア機能部である。なお、ドライバ５１ｂの一部または全部は、例えば、ＬＳＩ(Large Scale Integration)、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、またはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）のようなハードウェアによって実現されてもよく、あるいはソフトウェア機能部とハードウェアとの組み合わせによって実現されてもよい。
【００２７】
また、図１では、各インバータ５１に対してドライバ５１ｂが個々に設けられる例を図示している。ただし、複数のインバータ５１Ａ〜５１Ｎのドライバ５１ｂは、１つのドライバとして纏めて実現されてもよい。すなわち、複数のインバータ５１Ａ〜５１Ｎのドライバ５１ｂは、１つのソフトウェア機能部、１つのハードウェア、または、１つのソフトウェア機能部と１つのハードウェアとの組み合わせなどによって実現されてもよい。また、ドライバ５１ｂの一部または全部は、後述する制御部４３の一部として設けられてもよい。
【００２８】
複数の接続回路４２は、複数のインバータ５１をそれぞれ異なる主電動機１３に接続する。本実施形態では、接続回路４２は、複数のインバータ５１の各々に対して個別に設けられている。複数の接続回路４２は、複数のインバータ５１と複数の主電動機１３とを１対１の関係で電気的に接続している。接続回路４２は、例えば、インバータ５１から交流電力が出力される三相線６１を含む。接続回路４２は、インバータ５１から出力される交流電力を主電動機１３に供給する。
【００２９】
本実施形態では、接続回路４２は、電流検出器６２と、負荷接触器６３とを含む。電流検出器６２は、三相線６１に流れる電流値を検出する。負荷接触器６３は、電流検出器６２の後段に設けられている。負荷接触器６３は、開放されることで、主電動機１３をインバータ５１から電気的に切り離す。負荷接触器６３は、この負荷接触器６３を開放状態と導通状態とに切り替える接点機構に連動して動く補助接点を制御部４３内に有する。
【００３０】
本実施形態では、１つの主電動機１３と、この主電動機１３が接続された接続回路４２との組によって、１つの交流回路部Ｃが形成されている。車両１には、複数の主電動機１３と複数の接続回路４２とによって、複数の交流回路部Ｃが形成されている。本実施形態では、複数の交流回路部Ｃは、第１から第Ｎ（Ｎは２以上の自然数）の交流回路部ＣＡ，ＣＢ，…ＣＮを含む。本実施形態では、１つの交流回路部Ｃに対して１つのインバータ５１が設けられている。
【００３１】
制御部４３は、車両用制御装置１２の全体を制御する。例えば、制御部４３は、電力変換回路４１の動作を制御する。制御部４３の一部または全部は、例えば、メモリのような記憶部に記憶されたプログラムがコンピュータのプロセッサによって実行されることで実現されるソフトウェア機能部である。なお、制御部４３の一部または全部は、例えば、ＬＳＩ、ＡＳＩＣ、またはＦＰＧＡのようなハードウェアによって実現されてもよく、あるいはソフトウェア機能部とハードウェアとの組み合わせによって実現されてもよい。
【００３２】
図１に示すように、制御部４３は、異常検知部７１、遮断器制御部７２、開放論理生成部７３、およびインバータ制御部７４を有する。異常検知部７１は、車両用制御装置１２および主電動機１３に関する異常（機器故障など）を検知する。例えば、異常検知部７１は、電流検出器６２や負荷接触器６３、および主回路ＭＣや主電動機１３に設けられたその他の機器（例えば、電流計、電圧計、その他の各種のセンサ）から、それら機器の状態に関する情報を取得する。異常検知部７１は、電流検出器６２や負荷接触器６３、および主回路ＭＣや主電動機１３に設けられた機器の状態に基づき、車両用制御装置１２および主電動機１３に関する異常を検知する。
【００３３】
本実施形態では、異常検知部７１は、車両用制御装置１２および主電動機１３における「所定の異常」を検出する。「所定の異常」とは、例えば、車両用制御装置１２または主電動機１３に重故障が生じた場合に現れる異常である。「所定の異常」とは、例えば、電流検出器６２の検出結果が得られないこと（電流検知器６２の故障）、電流検出器６２が過電流を検出すること、負荷接触器６３の補助接点の状態によれば負荷接触器６３が導通状態にあるはずなのに電流検出器６２に電流が流れないこと（負荷接触器６３の不投入）、または、負荷接触器６３の補助接点の状態によれば負荷接触器６３が開放状態にあるはずなのに電流検出器６２に電流が流れること（負荷接触器６３の固着）などであるが、これらに限定されない。
【００３４】
本実施形態では、異常検知部７１は、異常発生箇所判定部７１ａを有する。異常発生箇所判定部７１ａは、複数の交流回路部Ｃの電流検出器６２や負荷接触器６３、および主回路ＭＣや主電動機１３に設けられた機器から得られる情報に基づき、車両１のなかで異常が生じた箇所を判定する。例えば、異常発生箇所判定部７１ａは、どの交流回路部Ｃに前記所定の異常が生じたかを判定する。
【００３５】
遮断器制御部７２は、車両１で機器故障（例えば、重故障である機器故障）が生じた場合、遮断器３２を開放するように遮断器３２を制御する。例えば、遮断器制御部７２は、車両用制御装置１２または主電動機１３における所定の異常が異常検知部７１によって検知された場合、遮断器３２を開放するように遮断器３２を制御する。これにより、車両用制御装置１２が電源１１から電気的に切り離される。
【００３６】
開放論理生成部７３は、異常発生箇所判定部７１ａにより判定された異常発生箇所に基づき、電力変換回路４１に対する制御指令（開放論理）を生成する。開放論理生成部７３は、電力変換回路４１に含まれる複数のインバータ５１のなかで、前記所定の異常が生じた交流回路部Ｃに対応するインバータ５１を個別に停止状態に制御するとともに、他の交流回路部Ｃ（健全な交流回路部Ｃ）に対応するインバータ５１を動作状態に制御するための制御指令を生成する。なお、「動作状態に制御するための制御指令」とは、インバータ５１を実際に動作させる制御指令に限定されず、インバータ５１を動作させるための信号が後から入力された場合にインバータ５１が動作状態に遷移できるように、インバータ５１を動作可能な状態にしておく制御指令でもよい。
【００３７】
ここで、インバータ５１の「停止状態」とは、インバータ５１に含まれるスイッチング素子５１ａに電流が流れない状態を意味する。例えば、「停止状態」とは、スイッチング素子５１ａのゲートに駆動信号が入力されず、スイッチング素子５１ａのドレインおよびソースに電流が流れない状態で、スイッチング素子５１ａのスイッチングが停止された状態を意味する。一方で、「動作状態」とは、インバータ５１に含まれるスイッチング素子５１ａに電流が流れる状態を意味する。例えば、「動作状態」とは、スイッチング素子５１ａのゲートに駆動信号が入力され、スイッチング素子５１ａがスイッチングを行うことで、スイッチング素子５１ａのドレインおよびソースに電流が流れる状態を意味する。
【００３８】
図２は、電力変換回路４１に対する制御指令の内容の一例を示す図である。この図２に示す例では、異常発生箇所判定部７１ａによって第１の交流回路部ＣＡのみに前記所定の異常があると判定された場合を示す。この場合、第１の交流回路部ＣＡに対応する第１のインバータ５１Ａを個別に停止状態に制御するとともに、第２から第Ｎの交流回路部ＣＢ〜ＣＮに対応する第２から第Ｎのインバータ５１Ｂ〜５１Ｎを動作状態に制御するための制御指令が生成される。「交流回路部に対応するインバータ」とは、その交流回路部Ｃに電力を供給するインバータ５１を意味する。
【００３９】
インバータ制御部７４は、車両用制御装置１２および主電動機１３の異常が検知されていない場合、運転台１５のノッチから出力される信号などに基づき、電力変換回路４１を制御する。例えば、インバータ制御部７４は、運転台１５のノッチから出力される信号に応じた所望の周波数・電圧の交流電力が各インバータ５１から出力されるように、各インバータ５１のドライバ５１ｂを制御する。
【００４０】
また、インバータ制御部７４は、複数の交流回路部Ｃのなかで１以上の交流回路部Ｃに前記所定の異常が生じた場合、複数のインバータ５１のなかで、前記所定の異常が生じた交流回路部Ｃに対応するインバータ５１を個別に停止状態に制御する。これにより、インバータ制御部７４は、前記所定の異常が生じた交流回路部Ｃを給電系統ＰＬから電気的に切り離す。
【００４１】
詳しく述べると、インバータ制御部７４は、複数の交流回路部Ｃのなかで１以上の交流回路部Ｃに前記所定の異常が生じた場合、開放論理生成部７３によって生成された電力変換回路４１に対する制御指令を、開放論理生成部７３から受け取る。インバータ制御部７４は、開放論理生成部７３によって生成された電力変換回路４１に対する制御指令に基づき、前記所定の異常が生じた交流回路部Ｃに対応するインバータ５１を個別に停止状態に制御するとともに、他の交流回路部Ｃに対応するインバータ５１を動作状態に制御するための制御信号（個別開放信号）を生成する。そして、インバータ制御部７４は、生成した制御信号を電力変換回路４１に送信する。
【００４２】
インバータ制御部７４から電力変換回路４１に送信される制御信号（個別開放信号）は、例えば、電力変換回路４１に含まれる複数のインバータ５１Ａ〜５１Ｎのドライバ５１ｂに対する制御信号である。本実施形態では、インバータ制御部７４は、前記制御信号として、停止状態に制御するインバータ５１のスイッチング素子５１ａのゲートをＯＮにさせないようにする信号を出力する。例えば、インバータ制御部７４は、スイッチング素子５１ａのゲートに対して駆動信号を出力しないようにドライバ５１ｂを制御する制御信号を出力する。本実施形態では、インバータ制御部７４は、スイッチング素子５１ａのゲートに対して駆動信号を出力しないように、ドライバ５１ｂの出力を論理的にマスク（ブロック）するための信号を出力する。なお、インバータ制御部７４から出力される信号によってドライバ５１ｂの出力を論理的にマスク（ブロック）することは、ソフトウェア機能部によって論路回路が構築されることで実現されてもよいし、ハードウェアによって論理回路が構築されることで実現されてもよい。これにより、インバータ５１を個別に停止状態に制御する制御信号を受信したドライバ５１ｂは、インバータ５１のゲートに対する駆動信号の出力ができなくなり、インバータ５１の動作を停止状態にする。
【００４３】
次に、車両用制御装置１２の処理の流れについて説明する。
図３は、車両用制御装置１２の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図３に示すように、車両用制御装置１２または主電動機１３に所定の異常が生じた場合、異常検知部７１は、前記所定の異常が生じたことを検知する（Ｓ１１）。異常検知部７１は、前記所定の異常を検知した場合に、前記所定の異常を検知したことを遮断器制御部７２に通知する。遮断器制御部７２は、異常検知部７１から前記所定の異常が生じたことの通知を受けた場合に、遮断器３２を開放する（Ｓ１２）。これにより、車両用制御装置１２の主回路ＭＣが電源１１から電気的に切り離される。
【００４４】
異常発生箇所判定部７１ａは、複数の交流回路部Ｃの各々における電流検出器６２や負荷接触器６３、および主回路ＭＣや主電動機１３に設けられた機器から得られる情報に基づき、前記所定の異常が生じた異常発生箇所を判定する（Ｓ１３）。なお、Ｓ１３の処理は、Ｓ１１の処理の一部として実施されてもよい。
【００４５】
ここで、異常発生箇所判定部７１ａは、異常発生箇所判定部７１ａによって判定された異常発生箇所を示す情報を、モニター装置２１に送信してもよい。モニター装置２１は、異常発生箇所判定部７１ａよって判定された異常発生箇所を示す情報をモニター装置２１の表示画面に表示してもよい。これにより、車両１の乗務員は、前記所定の異常を検知されて遮断器３２が開放された場合に、異常発生箇所を容易に知ることができ、リセットスイッチ２２を押すか否かをより適切に判断することができる。
【００４６】
また、異常発生箇所判定部７１ａは、異常発生箇所判定部７１ａによって判定された異常発生箇所が、交流回路部Ｃであるか否かを判定する（Ｓ１４）。異常発生箇所判定部７１ａは、異常発生箇所が複数の交流回路部Ｃのうちいずれかである場合、異常発生箇所判定部７１ａによって判定された異常発生箇所を示す情報を、開放論理生成部７３に出力する。一方で、異常発生箇所判定部７１ａによって判定された異常発生箇所が交流回路部Ｃでない場合、本フローチャートの処理は終了する。
【００４７】
本実施形態では、制御部４３は、１以上の交流回路部Ｃに前記所定の異常が生じて遮断器３２が開放された後、遮断器３２が導通状態に復帰される場合に、複数のインバータ５１のなかで、前記所定の異常が生じた交流回路部Ｃに対応するインバータ５１を個別に停止状態に制御する。
【００４８】
具体的には、制御部４３は、リセットスイッチ２２が操作されたことを示す信号が制御部４３によって受信されたか否かを判定する（Ｓ１５）。制御部４３は、リセットスイッチ２２が操作されたことを示す信号が制御部４３によって受信された場合、複数のインバータ５１のなかで、前記所定の異常が生じた交流回路部Ｃに対応するインバータ５１を個別に停止状態に制御するとともに、他の交流回路部Ｃ（健全な交流回路部Ｃ）に対応するインバータ５１を動作させるための制御指令（開放論理）を生成する（Ｓ１６）。そして、開放論理生成部７３は、生成した制御指令をインバータ制御部７４に出力する。
【００４９】
インバータ制御部７４は、開放論理生成部７３によって生成された制御指令に基づき、前記所定の異常が生じた交流回路部Ｃに対応するインバータ５１を個別に停止状態に制御するとともに、他の交流回路部Ｃに対応するインバータ５１を動作状態に制御するための制御信号（個別開放信号）を生成する（Ｓ１７）。そして、インバータ制御部７４は、生成した制御信号を電力変換回路４１に出力することで、複数のインバータ５１のうち、健全な交流回路部Ｃに対応するインバータ５１を制御する（Ｓ１８）。これにより、遮断器３２が導通する状態でも、前記所定の異常が生じた交流回路部Ｃを給電系統ＰＬから電気的に切り離した状態にすることができる。
【００５０】
制御部４３は、リセットスイッチ２２が操作されたことを示す信号が制御部４３によって受信されない場合、開放スイッチ２３が操作されたことを示す信号が制御部４３によって受信されたか否かを判定する。制御部４３は、開放スイッチ２３が操作されたことを示す信号が制御部４３によって受信された場合、遮断器３２を開放状態にしたまま、本フローチャートの処理を終了する。一方で、制御部４３は、開放スイッチ２３が操作されたことを示す信号が制御部４３によって受信されていない場合、Ｓ１５の処理の前に戻ってフローを繰り返す。
【００５１】
次に、インバータ５１のドライバ５１ｂの動作の一例について説明する。
図４は、インバータ５１を停止状態に制御するための制御信号がインバータ制御部７４から入力された場合のインバータ５１のドライバ５１ｂの処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、本動作は、ドライバ５１ｂの出力をマスク（ブロック）することが、ソフトウェア機能部によって実現される例を示す。
【００５２】
図４に示すように、ドライバ５１ｂは、このドライバ５１ｂが含まれるインバータ５１を停止状態に制御するための制御信号を受信したか否か（スイッチング素子５１ａのゲートへのドライバ５１ｂの駆動信号の出力に対するマスクがあるか否か）を判定する（Ｓ２１）。ドライバ５１ｂは、インバータ５１を停止状態に制御するための制御信号を受信した場合（ドライバ５１ｂの駆動信号の出力に対するマスクがある場合）、インバータ５１のスイッチング素子５１ａのゲートに対して駆動信号を出力しないように制御される（Ｓ２２）。この場合、本フローチャートの処理は終了する。
【００５３】
一方で、ドライバ５１ｂは、インバータ５１を停止状態に制御するための制御信号を受信していない場合（ドライバ５１ｂの駆動信号の出力に対するマスクがない場合）、インバータ５１から出力する交流電力の目標周波数や目標電圧の情報に基づき、スイッチング素子５１ａを制御する制御パターンを生成する（Ｓ２３）。そして、ドライバ５１ｂは、生成した制御パターンに基づき、スイッチング素子５１ａのゲートに対して駆動信号を出力することで、スイッチング素子５１ａを動作させる（Ｓ２４）。これにより、インバータ５１は、直流電力を所望の交流電力に変換する。
【００５４】
以上のような構成の車両用制御装置１２によれば、一部の機器に故障が生じた場合でも、車両１を効率的に走行させることができる。ここで比較例として、複数のインバータのなかで、異常が生じた交流回路部に対応するインバータを停止状態に制御する制御部がない車両用制御装置について考える。このような車両用制御装置では、一部の交流回路部に所定の異常が生じた場合、遮断器が開放されることで、車両用制御装置の主回路が電源から電気的に切り離される。この場合、健全である主電動機およびインバータも開放された状態になる。
【００５５】
一方で、本実施形態の車両用制御装置１２は、遮断器３２と、複数のインバータ５１と、複数の接続回路４２と、制御部４３とを備える。遮断器３２は、電源１１に電気的に接続される給電系統ＰＬに設けられている。複数のインバータ５１は、遮断器３２に対してそれぞれ電気的に直列に、且つ、互いに電気的に並列に設けられ、給電系統ＰＬに供給される直流電力を交流電力に変換する。複数の接続回路４２は、複数のインバータ５１をそれぞれ異なる主電動機１３に接続する。制御部４３は、接続回路４２と主電動機１３との組によって形成される交流回路部Ｃに所定の異常が生じた場合に、複数のインバータ５１のなかで、異常が生じた交流回路部Ｃに対応するインバータ５１を停止状態に制御することで、異常が生じた交流回路部Ｃを給電系統ＰＬから電気的に切り離す。
【００５６】
このような構成によれば、遮断器３２に対して複数のインバータ５１が電気的に直列に接続された場合でも、異常が生じた交流回路部Ｃのみを給電系統ＰＬから電気的に切り離すことができる。これにより、残りの健全な主電動機１３およびインバータ５１を動作状態に制御することができ、健全な主電動機１３およびインバータ５１によって車両１に動力を与えることができる。これにより、車両１を効率的に走行させることができる。また、本実施形態の構成によれば、接触器を追加的に設けなくても、異常が生じた交流回路部Ｃのみを給電系統ＰＬから電気的に切り離すことができる。これにより、車両用制御装置１２の低コスト化も図ることができる。
【００５７】
本実施形態では、インバータ５１は、ゲートを持つスイッチング素子５１ａを有する。制御部４３は、スイッチング素子５１ａのゲートをＯＮにさせないようにする信号を出力することで、インバータ５１を停止状態に制御する。このような構成によれば、異常が生じた交流回路部Ｃに対応するインバータ５１をより確実に停止状態に制御することができる。
【００５８】
本実施形態では、制御部４３は、交流回路部Ｃに所定の異常が生じて遮断器３２が開放された後、遮断器３２が導通状態に復帰される場合に、前記異常が生じた交流回路部Ｃに対応するインバータ５１を停止状態に制御する。このような構成によれば、交流回路部Ｃに所定の異常が生じて遮断器３２が開放された場合であっても、異常が生じた交流回路部Ｃのみを給電系統ＰＬから電気的に切り離すことで、遮断器３２を導通状態に復帰させることができる。これにより、残りの健全な主電動機１３およびインバータ５１を動作させ、車両１を効率的に走行させることができる。
【００５９】
本実施形態では、制御部４３は、遮断器３２を導通状態に復帰させるリセットスイッチ２２が操作されたことを示す信号を受信した場合に、異常が生じた交流回路部Ｃに対応するインバータ５１を停止状態に制御する信号を出力する。このような構成によれば、遮断器３２を導通状態に復帰させるときに、異常が生じた交流回路部Ｃに対応するインバータ５１をより確実に停止状態に制御することができる。これにより、遮断器３２を復帰させた後、異常が生じた交流回路部Ｃに電流が流れて、再び遮断器３２が開放されることを避けることができる。
【００６０】
本実施形態では、車両用制御装置１２は、この車両用制御装置１２に含まれる機器の状態に基づき、所定の異常が生じた異常発生箇所を判定する異常発生箇所判定部７１ａをさらに備える。制御部４３は、異常発生箇所判定部７１ａにより判定された異常発生箇所が交流回路部Ｃである場合、異常が生じた交流回路部Ｃに対応するインバータ５１を停止状態に制御する。このような構成によれば、異常発生箇所判定部７１ａによって異常発生箇所が交流回路部Ｃであるか否かが判定されるため、特定の交流回路部Ｃで異常が生じている場合に、残りの健全な主電動機１３およびインバータ５１によって車両１を走行させることができる。これにより、車両１をより効率的に走行させることができる。
【００６１】
本実施形態では、接続回路４２は、電流検出器６２と、負荷接触器６３とを含む。異常発生箇所判定部７１ａは、電流検出器６２および負荷接触器６３の少なくとも一方の状態に基づき、接続回路４２における異常を判定する。このような構成によれば、電流検出器６２または負荷接触器６３に異常が発生した場合に、異常が生じた電流検出器６２または負荷接触器６３を給電系統ＰＬから電気的に切り離すとともに、残りの健全な主電動機１３およびインバータ５１によって車両１を走行させることができる。これにより、車両１をより効率的に走行させることができる。
【００６２】
以上、ひとつの実施形態の車両用制御装置１２について説明した。ただし、実施形態の構成は、上述した内容に限定されない。例えば、上記した実施形態の車両用制御装置１２では、所定の異常が生じた場合に、遮断器３２がまず開放される。これに対して、車両用制御装置１２は、所定の異常が生じた場合に、遮断器３２を開放することなく、複数のインバータ５１のなかで、異常が生じた交流回路部Ｃに対応するインバータ５１のみを停止状態に制御し、残りの健全な主電動機１３およびインバータ５１によって車両１を走行させてもよい。
【００６３】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、複数のインバータのなかで、異常が生じた交流回路部に対応するインバータを停止状態に制御する制御部を持つことにより、一部の機器に故障が生じた場合でも、車両を効率的に走行させることができる。
【００６４】
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同様に、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ものである。
【符号の説明】
【００６５】
１…車両、１２…車両用制御装置、１３…主電動機、２２…リセットスイッチ、３２…遮断器、４１…電力変換回路、４２…接続回路、４３…制御部、５１…インバータ、６２…電流検出器、６３…負荷接触器、ＰＬ…給電系統。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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