(57)【要約】【課題】地絡を容易に検出できる鉄道車両用蓄電装置を提供することである。【解決手段】実施形態の鉄道車両用蓄電装置は、複数のバッテリモジュールと、筐体と、第１接続線と、第１検出部とを持つ。前記複数のバッテリモジュールは、電気的に直列に接続されている。前記筐体は、前記複数のバッテリモジュールを収容している。前記第１接続線は、前記複数のバッテリモジュールに含まれる２つのバッテリモジュールの間の電気的接続部と前記筐体とを電気的に接続している。前記第１検出部は、前記第１接続線に設けられ、前記電気的接続部と前記筐体との間の電圧に関する値を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的に直列に接続された複数のバッテリモジュールと、
前記複数のバッテリモジュールを収容した筐体と、
前記複数のバッテリモジュールに含まれる２つのバッテリモジュールの間の電気的接続部と前記筐体とを電気的に接続した第１接続線と、
前記第１接続線に設けられ、前記電気的接続部と前記筐体との間の電圧に関する値を検出する第１検出部と、
を備える鉄道車両用蓄電装置。
【請求項２】
前記筐体は、グラウンド部を有し、
前記第１接続線は、前記第１検出部を介して、前記電気的接続部と、前記筐体のグラウンド部とを電気的に接続し、
前記第１検出部は、前記電気的接続部と前記筐体のグラウンド部との間の電圧に関する値を検出する、
請求項１に記載の鉄道車両用蓄電装置。
【請求項３】
地絡がない状態で前記第１検出部により検出される前記電気的接続部の電圧は、予め定められた電圧範囲になる、
請求項１又は請求項２に記載の鉄道車両用蓄電装置。
【請求項４】
前記第１検出部により検出された電圧に関する値に基づき、地絡の有無を判定する判定部をさらに備える、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の鉄道車両用蓄電装置。
【請求項５】
前記第１検出部により検出された電圧に関する値と、前記複数のバッテリモジュールに含まれる少なくとも１つのバッテリモジュールの電圧値とに基づき、地絡が生じた場所を推定する推定部をさらに備える、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の鉄道車両用蓄電装置。
【請求項６】
前記複数のバッテリモジュールの電圧値を略同じに調整する調整部をさらに備え、
前記推定部は、前記調整部により前記複数のバッテリモジュールの電圧値が略同じに調整された後に、前記第１検出部により検出された電圧に関する値と、前記複数のバッテリモジュールに含まれる１のバッテリモジュールの電圧値とに基づき、地絡が生じた場所を推定する、
請求項５に記載の鉄道車両用蓄電装置。
【請求項７】
外部接続端子と、
前記外部接続端子と前記複数のバッテリモジュールとの間に設けられた接触器と、
をさらに備え、
前記第１検出部は、前記接触器が開放された状態で前記電気的接続部と前記筐体との間の電圧に関する値を検出し、
前記推定部は、前記接触器が開放された状態で前記第１検出部により検出された電圧に関する値に基づき、地絡が生じた場所を推定する、
請求項５又は請求項６に記載の鉄道車両用蓄電装置。
【請求項８】
前記複数のバッテリモジュールを含む第１バッテリモジュールセットと、
別の複数のバッテリモジュールを含むとともに、前記第１バッテリモジュールセットに対して電気的に並列に接続された第２バッテリモジュールセットと、
前記第２バッテリモジュールセットに含まれる２つのバッテリモジュールの間の電気的接続部と前記筐体とを電気的に接続した第２接続線と、
前記第２接続線に設けられ、前記第２バッテリモジュールセットに含まれる前記電気的接続部と前記筐体との間の電圧に関する値を検出する第２検出部と、
前記第１検出部により検出された電圧に関する値と、前記第２検出部により検出された電圧に関する値とに基づき、地絡が生じた場所を推定する推定部と、
をさらに備える請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の鉄道車両用蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、鉄道車両用蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
減速時に発生する回生エネルギーにより蓄電装置を充電する車両が知られている。
このような蓄電装置は、地絡をより容易に検知することができると好ましい場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３２５３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、地絡を容易に検出できる鉄道車両用蓄電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の鉄道車両用蓄電装置は、複数のバッテリモジュールと、筐体と、第１接続線と、第１検出部とを持つ。前記複数のバッテリモジュールは、電気的に直列に接続されている。前記筐体は、前記複数のバッテリモジュールを収容している。前記第１接続線は、前記複数のバッテリモジュールに含まれる２つのバッテリモジュールの間の電気的接続部と前記筐体とを電気的に接続している。前記第１検出部は、前記第１接続線に設けられ、前記電気的接続部と前記筐体との間の電圧に関する値を検出する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態の鉄道車両用蓄電装置を示す構成図。
【図２】第１の実施形態の情報処理部による処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図３】第１の実施形態において地絡が発生した場合の一例を説明するための図。
【図４】図３における地絡が生じた場合の回路を模式的に示した図。
【図５】第１の実施形態において地絡が発生した場合の他の例を説明するための図。
【図６】図５における地絡が生じた場合の回路を模式的に示した図。
【図７】電圧検出部の変形例を示す図。
【図８】第２の実施形態の鉄道車両用蓄電装置を示す構成図。
【図９】第２の実施形態において地絡が発生した場合の一例を説明するための図。
【図１０】第２の実施形態において地絡が発生した場合の他の例を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態の鉄道車両用蓄電装置を、図面を参照して説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態について説明する。
図１は、第１の実施形態の鉄道車両用蓄電装置１を示す構成図である。鉄道車両用蓄電装置１（以下、単に蓄電装置１と称する）は、筐体１１、正極側外部接続端子（外部接続端子）１２Ｐ、負極側外部接続端子（外部接続端子）１２Ｎ、組バッテリ（複数のバッテリモジュール、バッテリモジュールセット）１４、電気的接続部１５、電圧検出部（第１検出部）１７、接続線（第１接続線）１８、正極側接触器（接触器）２０Ｐ、負極側接触器（接触器）２０Ｎ、コントローラ（調整部）３０、および情報処理部（判定部、推定部）４０を有する。
【０００９】
筐体１１は、組バッテリ１４を収容する。筐体１１は、例えば、伝導性を有する金属で形成され、それに電気的に接続される接地極（グラウンド部）１６Ａを有する。接地極１６Ａは、筐体１１の外部に設けられた接地極１６Ｂに電気的に接続される。
【００１０】
正極側外部接続端子１２Ｐ、および負極側外部接続端子１２Ｎの各々は、「外部接続端子」の一例である。正極側外部接続端子１２Ｐは、例えば筐体１１に設けられ、組バッテリ１４の正極と外部回路を接続するための端子である。負極側外部接続端子１２Ｎは、例えば筐体１１に設けられ、組バッテリ１４の負極と外部回路を接続するための端子である。
同図に示す例では、負極側外部接続端子１２Ｎの電位は、基準電位に対してマイナスの電位となる。例えば、正極側外部接続端子１２Ｐは、＋４５０Ｖ（ボルト）であり、負極側外部接続端子１２Ｎは、−４５０Ｖである。しかしながら、正極側外部接続端子１２Ｐ、および負極側外部接続端子１２Ｎの各々の電位は特に限定されない。
【００１１】
組バッテリ１４は、互いに直列に接続される複数のバッテリモジュールを備える。同図に示す組バッテリ１４は、バッテリモジュール１４０＿１、・・・１４０＿Ｎを備える。以下の説明において、バッテリモジュール１４０＿１、・・・１４０＿Ｎを区別なく示す場合には、個別のバッテリモジュール１４０のことをバッテリモジュール１４０と呼び、それらを纏めて複数のバッテリモジュール１４０Ｓと呼ぶことがある。
複数のバッテリモジュール１４０Ｓの各々は、略同じ蓄電容量を有するバッテリモジュール１４０であってもよいし、異なる蓄電容量を有するバッテリモジュール１４０であってもよい。同図に示す例では、略同じの蓄電容量を有するバッテリモジュール１４０がＮ個あり、各々が電気的に直列に接続される。ここで、Ｎは偶数である。なお、組バッテリ１４におけるバッテリモジュール１４０の個数は特に限定されない。
バッテリモジュール１４０の内部には、図示しない電圧検出器が設置される。電圧検出器は、コントローラ３０にバッテリモジュール１４０の電圧値を送信する。
なお、組バッテリ１４は、後述する電気的接続部１５に対して正極側に設けられた、第１群のバッテリモジュール１４Ｐと、電気的接続部１５に対して負極側に設けられた第２群のバッテリモジュール１４Ｎとを含む。同図に示す例では、第１群のバッテリモジュール１４Ｐと第２群のバッテリモジュール１４Ｎとが、同じ個数のＮ／２個である。なお、第１群のバッテリモジュール１４Ｐと第２群のバッテリモジュール１４Ｎとの各々の個数は特に限定されない。
【００１２】
電気的接続部１５は、組バッテリ１４に含まれる２つのバッテリモジュール１４０を電気的に接続する導体であり、例えばバスバーであるが、これに限定されない。
電気的接続部１５は、第１群のバッテリモジュール１４Ｐと、第２群のバッテリモジュール１４Ｎとの間に設けられる。例えば、第１群のバッテリモジュール１４Ｐの蓄電容量と、第２群のバッテリモジュール１４Ｎの蓄電容量とが等しく、正極側外部接続端子１２Ｐの電位の絶対値と、負極側外部接続端子１２Ｎの電位の絶対値が等しくなる場合には、電気的接続部１５の電圧は、略０Ｖとなる。
電気的接続部１５と、筐体１１の接地極１６Ａとが、電圧検出部１７を介して接続線１８により電気的に接続される。例えば、電気的接続部１５の電圧は、筐体１１の電圧と略同じであればよく、電圧値は特に限定されない。以下の説明において、電気的接続部１５を中性点と呼ぶことが有る。
【００１３】
接地極１６Ａ、１６Ｂは、電気的に接地されている電極である。接地極１６Ａは、電気的接続部１５に接続された電圧検出部１７の、電気的接続部１５と接続される端子と異なる端子に接続される。接地極１６Ｂは、筐体１１に電気的に接続される。
【００１４】
電圧検出部１７は、電気的接続部１５と接地極１６Ａとの間に設置され、電気的接続部１５と接地極１６Ａとの間の直流電圧（電圧）を検出する。電圧検出部１７は、検出した電圧を情報処理部４０に送信する。
【００１５】
正極側接触器２０Ｐは、正極側外部接続端子１２Ｐと第１群のバッテリモジュール１４Ｐの正極側の端子と間に電気的に直列に接続される。言い換えると、正極側接触器２０Ｐは、正極側外部接続端子１２Ｐと、第１群のバッテリモジュール１４Ｐの正極側の端子との間に設置される。正極側接触器２０Ｐは、例えば正極側外部接続端子１２Ｐと第１群のバッテリモジュール１４Ｐの正極側の端子との間を接触させた接触状態、又は遮断させた遮断状態にする高速度遮断器（High-Speed Breaker、ＨＢ）である。正極側接触器２０Ｐは、コントローラ３０の指示に基づき、正極側外部接続端子１２Ｐと第１群のバッテリモジュール１４Ｐの正極側の端子との間を接触状態、又は遮断状態にする。
【００１６】
負極側接触器２０Ｎは、負極側外部接続端子１２Ｎと第２群のバッテリモジュール１４Ｎの負極側の端子と間に電気的に直列に接続される。言い換えると、負極側接触器２０Ｎは、負極側外部接続端子１２Ｎと、第２群のバッテリモジュール１４Ｎの負極側の端子との間に設置される。負極側接触器２０Ｎは、例えば負極側外部接続端子１２Ｎと第２群のバッテリモジュール１４Ｎの負極側の端子との間を接触状態又は遮断状態にする高速度遮断器（High-Speed Breaker、ＨＢ）である。負極側接触器２０Ｎは、コントローラ３０の指示に基づき、負極側外部接続端子１２Ｎと第２群のバッテリモジュール１４Ｎの負極側の端子との間を接触状態、又は遮断状態にする。
【００１７】
コントローラ３０は、蓄電装置１を制御する。コントローラ３０および後述する情報処理部４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサがプログラムメモリに格納されたプログラムを実行することにより実現されるソフトウェア機能部である。また、これらの機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、またはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などのハードウェアにより実現されてもよい。
コントローラ３０は、電圧調整部３１と接触器制御部３２とを有する。
【００１８】
電圧調整部３１は、組バッテリ１４の各々のバッテリモジュール１４０の電圧が略同じとなるように調整する。電圧調整部３１は、各々のバッテリモジュールの１４０内部に設置された電圧検出器からコントローラ３０が受信した、各々のバッテリモジュール１４０の電圧に基づき、各々のバッテリモジュール１４０の電圧を調整する。
【００１９】
接触器制御部３２は、正極側接触器２０Ｐと負極側接触器２０Ｎとを制御する。接触器制御部３２は、例えば正極側外部接続端子１２Ｐに過電流等の異常な電流が流れ込んだ場合に、正極側接触器２０Ｐおよび負極側接触器２０Ｎを遮断状態にさせ、組バッテリ１４を保護する。
【００２０】
情報処理部４０は、組バッテリ１４の各々のバッテリモジュール１４０を接続する接続部分が地絡した場合の情報の処理を行う。情報処理部４０は、地絡判定部４１と、地絡場所推定部４２とを有する。なお、同図において、情報処理部４０は、コントローラ３０と別体に設けられているが、一体に設けられてもよい。
【００２１】
本願でいう「地絡」とは、例えば、組バッテリ１４の各々のバッテリモジュール１４０を接続する配線等の接続部分が、鉄道車両の振動等により、筐体１１の一部に接触した状態をいう。本願でいう「地絡」とは、各々のバッテリモジュール１４０を接続する接続部分が筐体１１の一部に接触した後に、接触していた筐体１１の一部と非接触となる等の一瞬のショートの場合も含む。
【００２２】
地絡判定部４１は、電圧検出部１７からコントローラ３０が受信した電気的接続部１５の電圧に基づき、地絡したか否かを判定する。地絡判定部４１は、地絡の有無についての判定結果をコントローラ３０に送信する。
【００２３】
地絡場所推定部４２は、電圧検出部１７からコントローラ３０が受信した電気的接続部１５の電圧に基づき、地絡した場所を推定する。地絡場所推定部４２は、推定した地絡した場所を示す情報をコントローラ３０に送信する。
【００２４】
図２は、第１の実施形態の情報処理部による処理流れの一例を示すフローチャートである。
まず、地絡判定部４１は、電圧検出部１７から情報処理部４０が受信した電気的接続部１５の電圧値Ｕｄｃｐｔを取得する（ステップＳ１０）。地絡判定部４１は、定期的に電気的接続部１５の電圧値Ｕｄｃｐｔを取得してもよいし、コントローラ３０の指示に従って、電気的接続部１５の電圧値Ｕｄｃｐｔを取得してもよい。電気的接続部１５の電圧値Ｕｄｃｐｔは、地絡がない状態において、予め定められた電圧範囲になり、その電圧範囲の代表値が略０Ｖである。そして、地絡判定部４１は、電気的接続部１５の電圧値Ｕｄｃｐｔが略０Ｖであるか否かを判定する（ステップＳ１１）。電気的接続部１５の電圧値Ｕｄｃｐｔが略０Ｖある場合、本フローチャートは終了する。
【００２５】
一方、電気的接続部１５の電圧値Ｕｄｃｐｔが略０Ｖでない場合、地絡判定部４１は、地絡が発生したと判定する。
地絡が発生したと判定された場合、地絡場所推定部４２は、電気的接続部１５の電圧値Ｕｄｃｐｔが正の値であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。電気的接続部１５の電圧値Ｕｄｃｐｔが正の値である場合、地絡場所推定部４２は、下記に示す（１）式を用いて、電気的接続部１５の電圧値Ｕｄｃｐｔに基づき、地絡した場所のバッテリモジュール１４０＿iを推定する（ステップＳ１３Ａ）。
一方、電圧値Ｕｄｃｐｔが正の値でない場合、地絡場所推定部４２は、下記に示す（２）式を用いて、電気的接続部１５の電圧値Ｕｄｃｐｔに基づき、地絡した場所のバッテリモジュール１４０＿ｊを推定する（ステップＳ１３Ｂ）。
【００２６】
ここで、図３から図６を用いて、地絡場所推定部４２が地絡した場所を推定する方法について説明する。図３は、第１群のバッテリモジュール１４Ｐにおいて地絡が発生した場合の例を説明するための図である。図４は、図３における地絡が生じた場合の回路を模式的に示した図である。図５は、第２群のバッテリモジュール１４Ｎにおいて地絡が発生した場合の例を説明するための図である。図６は、図５における地絡が生じた場合の回路を模式的に示した図である。
【００２７】
図３には、第１群のバッテリモジュール１４Ｐに含まれる、電気的に直列に接続されたＮ／２個のバッテリモジュール１４０のうち、ｉ−１番目に接続されたバッテリモジュール１４０＿ｉ−１とｉ番目に接続されたバッテリモジュール１４０＿ｉとの間の経路ＬＡが地絡した状態を示す。
経路ＬＡが地絡して筐体１１の一部に接触すると、経路ＬＡにあるバッテリモジュール１４０の端子と筐体１１が、経路ＬＢにより接続された状態となる。このため、地絡が発生するまでの経路ＬＡの電圧が筐体１１の電圧（０Ｖ）より高電位である場合、地絡が発生すると経路ＬＡから筐体１１方向へ電流が流れることにより、経路ＬＡの電圧が接地電位になる。これにより組バッテリ１４全体の接地電位に対する電位が低下する。これに伴い、ｉ−１番目に接続されたバッテリモジュール１４０＿ｉ−１の電圧が降下する。電圧検出部１７は、分圧抵抗の内部インピーダンスが高く、微弱な電流しか流れないが、図３に示す閉回路ＬＰＰを定義して以下に説明する。
【００２８】
図３に示す閉回路ＬＰＰは、図４に示す回路と等価となる。言い換えれば、電圧検出部１７に検出される電圧は、ｉ＋１番目のバッテリモジュール１４０＿ｉ＋１からＮ／２番目のバッテリモジュール１４０＿Ｎ／２までの各々のバッテリモジュール１４０に蓄電された電圧の総和となる。
【００２９】
これより、電圧検出部１７に検出される電気的接続部１５の電圧値Ｕｄｃｐｔ１の値は以下の（１）式に示す値となる。ここで、Ｕｂａｔは各々のバッテリモジュールが蓄電する電圧値、Ｎは組バッテリ１４に含まれるバッテリモジュール１４０の個数、ｉは地絡が発生した経路ＬＡに接続されるバッテリモジュール１４０の場所（Ｎ個の直列接続のうちi番目に接続されたバッテリモジュール１４０）を示す。
【００３０】
Ｕｄｃｐｔ１＝Ｕｂａｔ×（Ｎ／２−ｉ＋１）      ・・・（１）
【００３１】
地絡場所推定部４２は、上記（１）式に基づき、ｉを算出することにより、地絡した場所を推定する。
【００３２】
また、図５には、第２群のバッテリモジュール１４Ｎに含まれる、電気的に直列に接続されたＮ／２個のバッテリモジュールのうち、ｊ−１番目に接続されたバッテリモジュールとｊ番目に接続されたバッテリモジュールとの経路ＬＣが地絡した状態を示す。
経路ＬＣが地絡して筐体１１の一部に接触すると、経路ＬＣにある配線と筐体１１が、経路ＬＤにより電気的に接続された状態となる。このため、地絡が発生するまでの経路ＬＣの電圧が筐体１１の電圧（０Ｖ）より低電位である場合、筐体１１から経路ＬＣ方向へ電流が流れることにより、経路ＬＣの電圧が接地電位になる。これにより、組バッテリ１４全体の接地電位に対する電位が上昇する。これに伴い、ｊ−１番目に接続されたバッテリモジュール１４０＿ｊ−１の電圧が上昇する。電圧検出部１７は、分圧抵抗の内部インピーダンスが高く、微弱な電流しか流れないが、図５に示す閉回路ＬＰＮを定義して以下に説明する。
【００３３】
図５に示す閉回路ＬＰＮは、図６に示す回路と等価となる。言い換えれば、電圧検出部１７に検出される電圧は、組バッテリ１４に含まれる、１４＿（Ｎ＋２）／２番目のバッテリモジュール１４＿（Ｎ＋２）／２からｊ−１番目のバッテリモジュール１４＿ｊ−１までの各々のバッテリモジュール１４０に蓄電された電圧の総和となる。
【００３４】
これより、電気的接続部１５の電圧値Ｕｄｃｐｔ２の値は以下の（２）式に示す値となる。ここで、Ｕｂａｔは各々のバッテリモジュール１４０が蓄電する電圧値、Ｎは組バッテリ１４に含まれるバッテリモジュールの個数、ｊは地絡が発生した経路ＬＣに接続されるバッテリモジュールの場所（Ｎ個の直列接続のうち何番目に接続されたバッテリモジュールか）を示す。
【００３５】
Ｕｄｃｐｔ２＝Ｕｂａｔ×｛（Ｎ＋２）／２−（ｊ−１）−１｝
＝Ｕｂａｔ×（Ｎ／２−ｊ＋１）                  ・・・（２）
【００３６】
地絡場所推定部４２は、上記（２）式に基づき、ｊを算出することにより、地絡した場所を推定する。
【００３７】
図２に戻り、地絡場所推定部４２は、ステップＳ１３ＡまたはＳ１３Ｂに示す処理を終えた後、推定した地絡した場所を、コントローラ３０に送信する。コントローラ３０は、地絡場所推定部４２から受信した情報に基づき、地絡した場所を図示しない記憶領域に記憶させる（ステップＳ１４）。
【００３８】
以上説明した第１の実施形態によれば、蓄電装置１は、組バッテリ１４に含まれる２つのバッテリモジュールの間の電気的接続部１５と筐体１１との間の電圧を検出する電圧検出部１７を備える。これにより、蓄電装置１によれば、電圧検出部１７が検出した値に基づき、地絡を容易に検出することができる。
【００３９】
また、電圧検出部１７は、電気的接続部１５と筐体１１の接地極１６Ａとの間の電圧に関する値を検出する。これにより、蓄電装置１によれば、筐体１１の電圧が略０Ｖとなり、地絡を容易に検出することができる。
【００４０】
また、電気的接続部１５が、第１群のバッテリモジュール１４Ｐと、第２群のバッテリモジュール１４Ｎとの間に設けられ、地絡がない状態でその電圧が略０Ｖであることにより、蓄電装置１によれば、電気的接続部１５の電圧と筐体１１の電圧が略同じとなり、地絡を容易に検出することができる。
【００４１】
また、電圧検出部１７により検出された電圧に関する値に基づき、地絡の有無を判定する地絡判定部４１を備える。これにより、蓄電装置１によれば、地絡を容易に検出することができる。
【００４２】
また、蓄電装置１は、電圧検出部１７により検出された電圧に関する値と、組バッテリ１４に含まれる少なくとも１つのバッテリモジュール１４０の電圧値とに基づき、地絡が生じた場所を推定する地絡場所推定部４２を備える。これにより、蓄電装置１によれば、蓄電装置１内の地絡した場所を推定することができる。
【００４３】
また、地絡場所推定部４２は、組バッテリ１４の電圧値を略同じに調整する電圧調整部３１により組バッテリ１４の電圧値が略同じに調整された後に、電圧検出部１７により検出された電圧に関する値と、組バッテリ１４に含まれる１のバッテリモジュール１４０の電圧値とに基づき、地絡が生じた場所を推定する。これにより、蓄電装置１によれば、地絡場所推定部４２が上記（１）または（２）式を用いて容易に蓄電装置１内の地絡した場所を推定することができる。
【００４４】
また、蓄電装置１は、外部接続端子１２Ｐ、１２Ｎと組バッテリ１４との間に電気的に直列に設けられた接触器２０Ｐ、２０Ｎを有する。これにより、蓄電装置１によれば、過電流から組バッテリ１４を保護することができる。
【００４５】
（第１の実施形態の変形例）
第１の実施形態の変形例について図７を用いて説明する。図７は第１の実施形態の変形例について説明するための図である。
図７に示すように、蓄電装置１は、電圧検出部１７に代えて、電流検出部１７０と抵抗１７１を備えていてもよい。この場合、情報処理部４０は、電流検出部１７０が検出した電流値Ｕｄｃｃｔに抵抗１７１の抵抗値Ｒｅを乗算して電圧値を算出する。そして、情報処理部４０は、算出した電圧値に基づき、地絡の判定および地絡した場所の推定等を行う。電流検出部１７０および抵抗１７１は、「第１検出部」の一例である。また、電流検出部１７０および抵抗１７１は、第２の実施形態における電圧検出部１７の代わりに用いられてもよい。この場合、電流検出部１７０および抵抗１７１は、「第２検出部」の一例でもある。
【００４６】
なお、第１の実施形態においては、組バッテリ１４が筐体１１に収容されている場合について説明したがこれに限定されない。第１の実施形態の蓄電装置１に、筐体１１が含まれていなくともよい。筐体１１がない場合には、組バッテリ１４の２つのバッテリモジュール１４０を電気的に接続する接続部分が地絡すると、略０Ｖの電圧である物体（例えば、線路等）を介して閉回路が作られる。これにより、地絡場所推定部４２は、電圧検出部１７が検出した電圧に基づき、地絡した場所を推定する。
【００４７】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。図８は、第２の実施形態について説明するための図である。前述の構成と同じ構成には、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００４８】
図８に示すように、第２の実施形態の蓄電装置１は、複数の組バッテリ（バッテリモジュールセット）１４Ａ、１４Ｂ、・・・、１４Ｍと、複数の正極側接触器（接触器）２０ＰＡ、２０ＰＢ、・・・２０ＰＭと、複数の負極側接触器（接触器）２０ＮＡ、２０ＮＢ、・・・、２０ＮＭと、複数の電圧検出部１７Ａ、１７Ｂ、・・・、１７Ｍとを備える。
組バッテリ１４Ａ、１４Ｂ、・・・、１４Ｍは、第１の実施形態の組バッテリ１４に相当する。以下の説明において、組バッテリ１４Ａ、１４Ｂ、・・・、１４Ｍをまとめて、組バッテリ１４と呼ぶことがある。また、電圧検出部１７Ａ、１７Ｂ、・・・、１７Ｍをまとめて電圧検出部１７と呼ぶことがある。また、正極側接触器２０ＰＡ、２０ＰＢ、・・・２０ＰＭをまとめて、正極側接触器２０Ｐと呼ぶことがある。また、負極側接触器２０ＮＡ、２０ＮＢ、・・・、２０ＮＭをまとめて負極側接触器２０Ｎと呼ぶことがある。組バッテリ１４Ａ、１４Ｂ、・・・、１４Ｍの各々は、正極側接触器２０Ｐと、複数の負極側接触器２０Ｎとを介して互いに電気的に並列に接続される。
【００４９】
例えば、組バッテリ１４Ａにおけるバッテリモジュール１４０＿Ｎ／２と、バッテリモジュール１４０＿Ｎ／２＋１との間は、電気的接続部１５Ａにより接続される。電気的接続部１５Ａは、電圧検出部１７を介して接地極１６Ａにより接地される。
組バッテリ１４Ｂ、・・・、１４Ｍについても、組バッテリ１４Ａと同様である。本実施形態では、組バッテリ１４Ａの電気的接続部１５と接地極１６Ａとを電気的に接続する接続線１８は、「第１接続線」の一例である。また、組バッテリ１４Ａの電気的接続部１５と接地極１６Ａとを電気的に接続する接続線１８に設けられた電圧検出部１７は、「第１検出部」の一例である。また、組バッテリ１４Ｂの電気的接続部１５と接地極１６Ａとを電気的に接続する接続線１８は、「第２接続線」の一例である。また、組バッテリ１４Ｂの電気的接続部１５と接地極１６Ａとを電気的に接続する接続線１８に設けられた電圧検出部１７は、「第２検出部」の一例である。
【００５０】
第２の実施形態における地絡場所推定部４２は、複数の電圧検出部１７の各々により検出された電圧に関する値に基づき、地絡が生じた場所を推定する。
【００５１】
図９および図１０を用いて、地絡場所推定部４２が地絡した場所を推定する方法について説明する。図９は、組バッテリ１４Ａ（第１バッテリモジュールセット）の内側において地絡が発生した場合の例を説明するための図である。図１０は、組バッテリ１４Ａの外側において地絡が発生した場合の例を説明するための図である。
ここで、図９に示す例において、組バッテリ１４Ａの内側において地絡が発生した場合とは、組バッテリ１４Ａに対応する接触器２０ＰＡおよび２０ＮＡよりも内側で地絡が発生した場合を意味する。例えば、組バッテリ１４Ａの内側において地絡が発生した場合とは、組バッテリ１４Ａに含まれる２つのバッテリモジュール１４０の間の経路ＬＥが筐体１１に接触することにより、経路ＬＥにある配線と筐体１１とが経路ＬＦにより電気的に接続され、地絡が発生した場合である。また、図１０に示す例において、組バッテリ１４Ａとの間の外側において地絡が発生した場合とは、組バッテリ１４Ａに対応する接触器２０ＰＡおよび２０ＮＡよりも外側で地絡が発生した場合を意味する。例えば、組バッテリ１４Ａとの間の外側において地絡が発生した場合とは、正極側外部接続端子１２Ｐと正極側接触器２０ＰＡとの間の経路ＬＧが筐体１１に接触することにより、経路ＬＧにある配線と筐体１１とが経路ＬＦにより電気的に接続され、経路ＬＨの地絡が発生した場合である。
図９に示すように、組バッテリ１４Ａの内側において地絡が発生した場合、すでに説明した通り電圧検出部１７Ａを経由する閉回路ＬＰＰ−Ａが作られる。また、組バッテリ１４Ａの内側において地絡が発生した場合、組バッテリ１４Ａと並列に接続される組バッテリ１４Ｂの電圧検出部１７Ｂを経由する閉回路ＬＰＰ−Ｂが作られる。また、図１０に示すように、組バッテリ１４Ａの外側において地絡が発生した場合、電圧検出部１７Ｂを経由する閉回路ＬＰＰ−Ｃが作られる。閉回路ＬＰＰ−Ｂおよび閉回路ＬＰＰ−Ｃにおいて、地絡に伴い、接触器２０Ｐに異常な電流が流れた場合、接触器２０Ｐは遮断状態となる。或いは、地絡判定部４１が地絡を検出した場合、地絡判定部４１は、組バッテリ１４を保護するために、コントローラ１０の接触器制御部３２を介して接触器２０Ｐ、２０Ｎを遮断状態とすることができる。
【００５２】
経路ＬＥが地絡して筐体１１の一部に接触すると、経路ＬＥと筐体１１が経路ＬＦにより接続された状態となる。この場合、すでに説明したように、閉回路ＬＰＰ−Ａが作られ、電圧検出部１７Ａに検出される電圧値は、（１）または（２）式に示す値となる。
第２の実施形態においては、組バッテリ１４Ａが地絡した場合、組バッテリ１４Ａの影響を受けて、組バッテリ１４Ａから１４Ｍの全ての組バッテリの電圧変動が生じる。
【００５３】
ここで、組バッテリ１４の並列接続の接続を個々に解く（すなわち、接触器２０Ｐおよび接触器２０Ｎを個々に遮断状態にする）ことにより、その組バッテリ１４に地絡が生じているか否かにより、検出される電圧が異なる。地絡場所推定部４２は、検出される電圧に基づいて、地絡が発生している組バッテリ１４を検出することができる。
【００５４】
例えば、並列接続の接続を解いた組バッテリ１４（例えば組バッテリ１４Ａ）に地絡が生じていた場合には、他の組バッテリ１４（例えば、組バッテリ１４Ａ以外の組バッテリ）の電圧変動が正常値に戻り、並列接続を解いた組バッテリ１４（例えば組バッテリ１４Ａ）にのみ、電圧異常が観測される。なお、換言すれば、上記の場合は、並列接続を解いた接触器２０Ｐ、２０Ｎより組バッテリ１４側に地絡が生じていた場合である。上記の電圧変動の「正常値」とは、電圧が不定な状態を含む。
或いは、並列接続を解いた組バッテリ１４に地絡が生じていない場合には、並列接続を解いた組バッテリ１４の電圧変動が正常値に戻り、並列接続を解いた組バッテリ１４以外の組バッテリ１４の全てに電圧異常が観測される。なお、換言すれば、上記の場合は、並列接続を解いた接触器２０Ｐ、２０Ｎの外側で地絡が生じていた場合である。
【００５５】
地絡場所推定部４２は、上記の手順の処理を実行することにより、地絡が生じている組バッテリ１４を特定することができる。なお、地絡場所推定部４２は、コントローラ３０の接触器制御部３２を介して正極側接触器２０Ｐと、複数の負極側接触器２０Ｎとを制御することにより、組バッテリ１４の並列接続を個別に解くことができるものである。
【００５６】
第２の実施形態においては、地絡場所推定部４２は、電圧検出部１７に検出される電圧値が、不定か否かによって、地絡した電圧検出部１７が含まれる組バッテリ１４を推定する。また、第２の実施形態においては、地絡場所推定部４２は、地絡が生じていることが特定された組バッテリ１４における地絡地点の特定について、第１の実施形態と同様の手法をとってもよい。つまり、地絡場所推定部４２は、第１の実施形態と同様に、（１）または（２）式を用いて、電圧検出部１７に検出される電圧値に基づき、地絡した場所を推定する。
【００５７】
以上説明した第２の実施形態によれば、地絡場所推定部４２は、電圧検出部１７Ａ、１７Ｂの各々により検出された電圧に関する値に基づき、地絡が生じた場所を推定する。これにより、蓄電装置１によれば、組バッテリ１４Ａに対して、電気的に並列に接続された組バッテリ１４Ｂとを有する場合でも、いずれの組バッテリ１４において地絡が発生したか否かを、推定することができる。
【００５８】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、鉄道車両用蓄電装置１は、組バッテリ１４と、筐体１１と、電気的接続部１５と筐体１１とを電気的に接続した接続線１８と、電気的接続部１５と筐体１１との間の電圧に関する値を検出する電圧検出部１７と、を持つ。これにより、蓄電装置１によれば、地絡を容易に検出することができる。
【００５９】
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】
【００６０】
１…鉄道車両用蓄電装置、１１…筐体、１２Ｐ…正極側外部接続端子、１２Ｎ…負極側外部接続端子、１４、１４Ａ、１４Ｂ…組バッテリ、１４０Ｓ…複数のバッテリモジュール、１４０…バッテリモジュール、１５…電気的接続部、１６Ａ、１６Ｂ…接地極、１７…電圧検出部、１８…接続線、２０Ｐ…正極側接触器、２０Ｎ…負極側接触器、３０…コントローラ、３１…電圧調整部、３２…接触器制御部、４０…情報処理部、４１…地絡判定部、４２…地絡場所推定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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