(57)【要約】【課題】  補助接点を使用せずに入力開閉器の動作状態を検知することを達成する。【解決手段】パンタグラフ１から供給される直流電力を遮断する入力開閉器３が、投入指令を受けて投入される。入力開閉器３が投入されると、入力開閉器３と接続される電流センサ２１が入力開閉器３に入力する電流値を検出する。検出された入力開閉器入力電流値が、ある閾値以上の値となる継続時間を抽出し、その継続時間によって入力開閉器３の故障を検知する。【選択図】  図１
2011135685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流側端子間にフィルタコンデンサを有し、架線からパンタグラフを介して供給された直
流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記インバータの直流出力側で、前記フィルタコンデンサ及び前記パンタグラフと接続さ
れ、接地するグランドと、
前記パンタグラフと前記グランドの間に接続され、前記架線からの入力電圧を検出する入
力電圧センサと、
前記インバータの直流入力側で前記パンタグラフと前記インバータに接続され、直流電流
を遮断する入力開閉器と、
前記入力開閉器と前記インバータの間に接続され、直流電流の整流するためのリアクトル
と、
前記リアクトルと前記インバータの間に接続され、直流電流を制御するサイリスタと、
前記サイリスタと並列に接続され、前記インバータへの突入電流を防止するために直流電
流を充電する充電抵抗と、
前記入力電圧センサと前記入力開閉器と接続される故障部品特定部と、
前記故障部品特定部は、前記入力電圧センサより検出された電圧値をもとに、前記入力開
閉器の投入指令を出力する開閉指令回路を有し、前記入力開閉器と前記インバータ間に接
続され、前記開閉器指令の投入指令により投入された前記入力開閉器の出力電流を検出す
る電流センサとを有し、前記電流センサが検出した入力開閉器出力電流値が所定値以上か
つ、前記入力開閉器出力電流値が入力開閉器出力電流値閾値以上の状態の継続時間に基づ
き、前記開閉指令回路から出力される開閉指令と前記入力開閉器の開閉状態を比較し、故
障しているかどうかを判断する決定回路を有する故障部品特定部と、
を有することを特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項２】
一端子が入力開閉器と前記リアクトル間に接続され、他端子が入力電圧センサとフィルタ
コンデンサ間に接続され、前記入力開閉器の出力電圧値を検出する電圧センサと、
前記故障部品特定部において、前記電圧センサが検出した入力開閉器出力電圧値が所定値
以上かつ、前記入力開閉器出力電圧値が入力開閉器出力電圧閾値以上の状態の継続時間に
基づき前記入力開閉器が故障しているかどうかを判断する決定回路を有する故障部品特定
部を
を有することを特徴とする請求項１記載の車両用電力変換装置。
【請求項３】
前記入力開閉器と前記インバータ間で接続され、前記開閉指令回路の投入指令により前記
入力開閉器が投入されると、充電抵抗の両端電圧を検出する両端電圧センサ部と、
前記故障部品特定部において、前記両端電圧センサ部が検出した両端電圧値が所定値以上
かつ、前記両端電圧値が両端電圧値閾値以上の状態の継続時間に基づき前記入力開閉器が
故障しているかどうかを判断する決定回路を有する故障部品特定部と
を有することを特徴とする請求項１記載の車両用電力変換装置。
【請求項４】
前記故障部品特定部において、入力開閉器の故障を判定する入力開閉器入力電流閾値が
所定値以上の状態の継続時間よりもより長い継続時間を判定基準として使用することでフ
ィルタコンデンサ短絡を検知する決定回路を有することを特徴とする請求項１及び２記載
の車両用電源装置。
【請求項５】
前記故障部品特定部において、入力開閉器の故障を判定する入力開閉器入力電流閾値、
両端電圧閾値が所定値以上の状態の継続時間よりも、より長い継続時間を判定基準として
使用することで、フィルタコンデンサ短絡を検知する決定回路を有することを特徴とする
請求項１または２記載の車両用電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１２は、従来の車両用電力変換装置の電気回路ブロック図である。
【０００３】
（構成）
以下、従来の車両用電力変換装置の構成について説明する。図１２に示すように、パンタ
グラフ１は、入力開閉器３、リアクトル４、サイリスタ８を介して、直流入力側端子と接
続するフィルタコンデンサ２０を有するインバータ９と接続される。サイリスタ８と充電
抵抗６は並列に接続される。また、入力開閉器３には補助接点１１が付属している。グラ
ンド１７は、入力電圧センサ２とフィルタコンデンサ２０と、インバータ９の直流マイナ
ス側端子と接続される。また、入力電圧センサ２は、パンタグラフ１とグランド１７間に
接続されている。インバータ９の交流出力側端子に負荷１０が接続されている。
【０００４】
また、従来の車両用電力変換装置には、入力電圧センサ２と補助接点１１と接続され、入
力開閉器３の開閉異常を判定するための開閉動作異常検知部１６が設けられている。開閉
動作異常検知部１６には、投入判定回路１２、入力開閉器ドライブ回路１３、補助接点状
態判定回路１４、不一致検知回路１５が内蔵されている。投入判定回路１２は、入力電圧
センサ２、入力開閉器ドライブ回路１３、不一致検知回路１５と接続されている。補助接
点状態判定回路１４は、補助接点１１、不一致検知回路１５と接続されている。不一致検
知回路１５は、投入判定回路１２、補助接点状態判定回路１４、外部と接続されている。
【０００５】
（作用）
以下、従来の車両用電力変換装置の作用について説明する。入力電圧センサ２は、パンタ
グラフ１から入力される電圧を検出し、投入判定回路１２へ出力する。入力電圧センサ２
より検出された入力電圧値を入力された投入判定回路１２は、入力電圧値が規定値以上か
どうかを判定する。投入判定回路１２は、入力電圧値が規定値以上であることを判定する
と、その判定結果を入力開閉器ドライブ回路１３へ出力する。判定結果が入力された入力
開閉器ドライブ回路１３は、入力開閉器３の投入指令を入力開閉器３に出力する。入力開
閉器３は投入指令を受けて、入力開閉器３を投入する。入力開閉器３が投入されると同時
に、補助接点１１も投入される。補助接点１１の投入状態は、補助接点状態判定回路１４
へアンサ信号として入力され、検知される。補助接点状態判定回路１４で検知された補助
接点１１の投入状態と、投入判定回路１２で出力された入力開閉器３の指令状態を、不一
致検知回路１５へ出力する。投入指令３と補助接点の投入状態が一致しているかどうかを
不一致検知回路１５で判定し、一致していない場合は、不一致検知回路１５で不一致があ
ると検知され、入力開閉器３のアンサ異常信号を外部に出力する。そのアンサ異常信号に
より、投入判定回路１２から出力される投入指令または開放指令が解除されるものが提案
されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３１１６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の電力変換装置では、主接点である入力開閉器の投入状態を補助接点
のアンサ信号により判断しているため、補助接点の接触不良、または補助接点の構造上の
不具合から、入力開閉器の投入状態と補助接点の投入状態のアンサ信号が一致せず、主接
点の入力開閉器は正常に動作しているにもかかわらず、入力開閉器の動作異常信号が外部
へと出力され、入力開閉器が誤って開放される誤検知が生じるおそれがあった。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、補助接点を使用せずに入力開閉
器の動作異常を検知することができる電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記を解決するために、本発明による電力変換装置は、直流側端子間にフィルタコンデン
サを有し、架線からパンタグラフを介して供給された直流電力を交流電力に変換するイン
バータと、前記インバータの直流出力側で、前記フィルタコンデンサ及び前記パンタグラ
フと接続され、接地するグランドと、前記パンタグラフと前記グランドの間に接続され、
前記架線からの入力電圧を検出する入力電圧センサと、前記インバータの直流入力側で前
記パンタグラフと前記インバータに接続され、直流電流を遮断する入力開閉器と、前記入
力開閉器と前記インバータの間に接続され、直流電流の整流するためのリアクトルと、前
記リアクトルと前記インバータの間に接続され、直流電流を制御するサイリスタと、前記
サイリスタと並列に接続され、前記インバータへの突入電流を防止するために直流電流を
充電する充電抵抗と、前記入力電圧センサと前記入力開閉器と接続される故障部品特定部
と、前記故障部品特定部は、前記入力電圧センサより検出された電圧値をもとに、前記入
力開閉器の投入指令を出力する開閉指令回路を有し、前記入力開閉器と前記インバータ間
に接続され、前記開閉器指令の投入指令により投入された前記入力開閉器の出力電流を検
出する電流センサとを有し、前記電流センサが検出した入力開閉器出力電流値が所定値以
上かつ、前記入力開閉器出力電流値が入力開閉器出力電流値閾値以上の状態の継続時間に
基づき、前記開閉指令回路から出力される開閉指令と前記入力開閉器の開閉状態を比較し
、故障しているかどうかを判断する決定回路を有する故障部品特定部とを有することを特
徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、補助接点を使用せずに入力開閉器の動作異常を検知するので、入力開閉
器の誤検知を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態の電気回路ブロック図。
【図２】本発明の第１の実施形態のフロー・チャート。
【図３】本発明の第１の実施形態のタイム・チャート。
【図４】本発明の第２の実施形態の電気回路ブロック
【図５】本発明の第２の実施形態のフロー・チャート。
【図６】本発明の第２の実施形態のタイム・チャート。
【図７】本発明の第３の実施形態の電気回路ブロック図。
【図８】本発明の第３の実施形態のフロー・チャート。
【図９】本発明の第３の実施形態のタイム・チャート。
【図１０】本発明の第４の実施形態のタイム・チャート図。
【図１１】本発明の第５の実施形態のタイム・チャート図。
【図１２】従来の発明の電気回路ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
（構成）
図１は、本発明の第１の実施形態の電気ブロック図である。図２は、本発明の第１の実施
形態のフロー・チャートである。図３は、本発明の第１の実施形態のタイム・チャートで
ある。以下、図を参照して説明する。
【００１４】
図１に示すように、パンタグラフ１は、入力開閉器３、電流センサ２１、リアクトル４、
サイリスタ８を介して、直流入力側端子と接続するフィルタコンデンサ２０を有するイン
バータ９と接続される。サイリスタ８と充電抵抗６は、並列に接続される。グランド１７
は、入力電圧センサ２と、フィルタコンデンサ２０とインバータ９の直流マイナス側端子
と接続される。入力電圧センサ２は、パンタグラフ１とグランド１７間に接続されている
。インバータ９の交流出力側端子には負荷１０が接続されている。
【００１５】
また、本実施形態の車両用電力変換装置には、入力電圧センサ２と電流センサ２１と接続
され、入力開閉器２の開閉異常を検知する故障部品特定部３０が設けられている。故障部
品特定部３０には、電圧比較回路３１、電流比較回路３２、開閉指令回路３３、ＡＮＤ回
路３４、時素規定値出力回路３５、決定回路３６が内蔵されている。電圧比較回路３１は
、入力電圧センサ２、開閉指令回路３３、ＡＮＤ回路34、時素規定値出力回路３５、決定
回路３６と接続される。電流比較回路３２は、電流センサ２１、ＡＮＤ回路３４と接続さ
れる。開閉指令回路３３は、入力開閉器３、電圧比較回路３１と接続されている。ＡＮＤ
回路３４は、電圧比較回路３１、電流比較回路３２、決定回路３６と接続されている。時
素規定値出力回路３５は、電圧比較回路３１、決定回路３６と接続されている。決定回路
３６は、ＡＮＤ回路３４、時素規定値出力回路３５、外部と接続されている。
【００１６】
（作用）
このような車両用電力変換装置の基本的な作用について説明する。パンタグラフ１から供
給される直流電圧値が、ある一定値以上であると判断されると、入力開閉器３が投入され
る。入力開閉器３が投入されると、入力開閉器３、電流センサ２１、リアクトル４、充電
抵抗６を通る直流電流が、フィルタコンデンサ２０に充電される。フィルタコンデンサ２
０の電圧が上昇すると、サイリスタ８が投入される。サイリスタ８が投入されると、パン
タグラフ１から供給される直流電流・電圧が、入力開閉器３、電流センサ２１、リアクト
ル４、サイリスタ８を通って、インバータ９に入力される。      
インバータ９に直流電流・電圧が流れると、インバータ９内に内蔵されている半導体素子
のスイッチングによって直流電圧が交流電圧に変換される。インバータ９で変換された交
流電流・電圧は、交流出力側端子を通って負荷１０に電力が供給される。
【００１７】
このような車両用電力変換装置の作用について詳細に説明する。図２と図３に示すように
、パンタグラフ１から供給される直流電圧は入力電圧センサ２によって検出され、その入
力開閉器入力電圧値（Ｖ１）は電圧比較回路３１に出力される。電圧比較回路３１は、入
力開閉器入力電圧値（Ｖ1）が一定値（ａ）よりも高くなったことを判定した場合（Ｓ１
００）に、その判定結果“１”の信号を開閉指令回路３３に出力する。判定結果“１”が
入力された開閉指令回路３３は、入力開閉器３を投入するための投入指令を入力開閉器３
へ出力する（Ｓ１０１）。Ｖ１＜ａの場合は、判定結果“０”が開閉指令回路３３へ出力
され、その場合、開閉指令回路３３は指令を出力しない。投入指令が入力された入力開閉
器３は、入力開閉器３を投入する（Ｓ１０２）。入力開閉器３が投入されると、入力開閉
器３に流れる入力開閉器出力電流値（Ｉ）を電流センサ２１によって検出し、検出した入
力開閉器出力電流値（Ｉ）を電流比較回路３２に出力する。電流比較回路３２は、入力開
閉器出力電流値（Ｉ）がある一定値（ｂ）以上であるパルスを検出する（Ｓ１０３）。入
力開閉器出力電流値（Ｉ）がある一定値（ｂ）以上であるパルスとは、図３に示すような
、ｂ地点からｄ地点のようなパルス幅（Ｔ１）をもつパルスである。電流比較回路３２は
パルス幅（Ｔ１）を持つパルス波形をＡＮＤ回路３４に出力する。ＡＮＤ回路３４は、電
圧比較回路３１からの入力開閉器３の投入指令の出力と、パルス幅（Ｔ１）を持つパルス
波形のＡＮＤ回路３４の出力を決定回路３６へ出力する。また、電圧比較回路３１から判
定結果“１”の信号が入力された時素規定値出力回路３５は、時素規定値Ａを決定回路３
６へ出力する。ここでいう時素規定値Ａとは、図３の開閉器指令回路３３から投入指令が
出力された時点ａから、ある一定の時間経過した時点ｃまでの時間である。決定回路３６
は、時素規定値Ａとパルス幅（Ｔ１）の終了地点の比較を行う（Ｓ１０４）。
【００１８】
（正常動作）
図３（ａ）に示すように入力開閉器３が正常に動作している場合、パルス幅（Ｔ１）の終
了地点ｄは、時素規定値Ａの終了の時点ｃよりも遅い時点で終了している。そのため、入
力開閉器３が正常に投入され、電流センサ２１が正常な電流を検出しているとして、入力
開閉器・正常動作と判定される（Ｓ１０５）。その入力開閉器・正常動作のアンサ信号が
外部へ出力される。
【００１９】
（異常動作）
図３（ｂ）に示すように入力開閉器３が正常な動作をしていない場合、電流比較回路３２
には入力開閉器出力電流値（Ｉ）が入力されない。そのため、電流比較回路３２の出力は
パルス波形を生成せず、Ｌｏｗレベルのままになる。電流比較回路３２からＡＮＤ回路３
４へＬｏｗレベルが出力され、ＡＮＤ回路から決定回路３６へＬｏｗレベルが出力される
。決定回路３６では、ＡＮＤ回路３４からの出力判定がＬｏｗレベルのままであるため、
時素規定値Ａの時間が経過（時点ａから時点ｃ）すると、アンサ信号はＨｉｇｈ（異常）
レベルとなる。入力開閉器３が正常に投入されず、電流センサ２１が正常な電流値を検出
していないとして、入力開閉器・異常動作と判定される（Ｓ１０６）。その入力開閉器・
異常動作のアンサ信号が外部へと出力される。それと同時に、開閉指令回路３３からの投
入指令の出力が停止される。
【００２０】
（効果）
このような構成の車両用電力変換装置は、入力開閉器３の補助接点を使用しないで、入
力開閉器３の投入指令と動作状態の不一致を検出することが可能である。そのため、補助
接点の故障による入力開閉器３の異常動作検知を防止し、故障していない入力開閉器３を
不必要に交換する、といったメンテナンス等にかかる保守労力を軽減することが可能であ
る。
【００２１】
（第２の実施形態）
本発明に基づく第２の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図４は、本発明の
第２の実施形態の電気回路ブロック図である。図５は、本発明の第２の実施形態のフロー
・チャートである。図６は、本発明の第２の実施形態のタイム・チャート図である。尚、
図１乃至３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。
【００２２】
本実施形態は、第１の実施形態の電気回路内に電圧センサ４０が追加され、故障判定部品
特定部３０に電圧比較回路４１が追加された点が、第１の実施形態とは異なっている。以
下、その点について詳細に説明する。
【００２３】
（構成）
以下に、第１の実施形態と本実施形態の異なる構成について説明する。図４に示すよう
に、電圧センサ４０の一端子は、電流センサ２１とリアクトル４の間に接続され、片端子
は、入力電圧センサ２とフィルタコンデンサ２０の間に接続されている。故障部品特定部
３０内の電圧比較回路４１は、電圧センサ４０と決定回路３６と接続されている
（作用）
以下に、本実施形態の作用について説明する。図５と図６に示すように、電圧比較回路３
１は、入力電圧センサ２の検出する入力開閉器入力電圧値（Ｖ１）が電力変換装置の動作
最低電圧値（ａ）以上であることを検出する（Ｓ１１０）と、その判定結果“１”が開閉
指令回路３３へ出力される。判定結果“１”が入力された開閉指令回路３３は、主接点で
ある入力開閉器３へ投入指令を出力する（Ｓ１１１）。Ｖ１＜ａの場合は、判定結果“０
”が開閉指令回路３３へ出力され、その場合、開閉指令回路３３は指令を出力しない。投
入指令が入力された入力開閉器３は、入力開閉器３を投入する（Ｓ１１２）。入力開閉器
３が投入されると、入力開閉器３から出力される入力開閉器出力電流値（Ｉ）は電流セン
サ２１によって検出され、検出された入力開閉器出力電流値（Ｉ）は電流比較回路３２へ
出力される。電流比較回路３２は、入力開閉器出力電流値（Ｉ）がある一定値（ｂ）以上
である時間を検出する（Ｓ１１３）。入力開閉器出力電流値（Ｉ）がある一定値（ｂ）以
上である時間とは、図６に示すよな、ｆ地点からｈ地点のようなパルス幅（Ｔ１）である
。電流比較回路３２はパルス幅（Ｔ１）を持つパルス波形を検出し、一定時間経過後、サ
イリスタ８をＯＮにする投入指令をサイリスタ８に出力する（Ｓ１１４）。例えば図６に
示すように、サイリスタ８への投入指令は、パルス幅（Ｔ１）の終了地点ｈから、一定時
間経過後の地点ｉのタイミングで行われる。
【００２４】
電圧センサ４０は、入力開閉器３が投入されると出力される直流電圧値を検出する。検出
された入力開閉器出力電圧値（Ｖ２）は、電圧比較回路４１に出力される。電圧比較回路
４１は決定回路３６へ、入力開閉器出力電圧値（Ｖ２）を出力する。また、電圧比較回路
３１から判定結果“１”が入力された時素規定値出直回路３５は、時素規定値Ｂを決定回
路３６へ出力する。ここでいう時素規定値Ｂとは、図６の開閉器指令回路３３から投入指
令が出力された時点ｅから、ある一定の時間経過した時点ｇまでの時間である。決定回路
３６は、時素規定値Ｂを経過したとき、入力開閉器出力電圧値（Ｖ２）の電圧比較回路４
１の出力と比較を行う（Ｓ１１５）。
【００２５】
（正常動作）
図６（ａ）に示すように入力開閉器３が正常に動作している場合、入力開閉器出力電圧値
（Ｖ２）は、時素規定値Ｂの終了の時点ｇの時点で検出されている。そのため、入力開閉
器３が正常に投入され、電流センサ２１が正常な電流を検出しているとして、入力開閉器
・正常動作と判定される（Ｓ１１６）。その入力開閉器・正常動作のアンサ信号が外部へ
出力される。
【００２６】
（異常動作）
図６（ｂ）に示すように入力開閉器３が正常な動作をしていない場合、電流比較回路３２
には入力開閉器出力電流値（Ｉ）が入力されない。また、電圧比較回路４１には入力開閉
器出力電圧値（Ｖ２）が入力されない。そのため、電流比較回路３２と電圧比較回路４１
は、決定回路３６へＬｏｗレベルのままの出力をする。決定回路３６では、時素規定値Ｂ
の時間が経過（時点ｅから時点ｇ）すると、アンサ信号はＨｉｇｈ（異常）レベルとなる
。入力開閉器３が正常に投入されず、かつ電圧センサ４０が正常な電圧値を検出していな
いとして、入力開閉器・異常動作と判定される（Ｓ１１７）。その入力開閉器・異常動作
のアンサ信号が外部へ出力される。それと同時に、開閉指令回路３３からの投入指令の出
力が停止される。
【００２７】
（効果）
このような構成の車両用電力変換装置は、入力開閉器３の補助接点を使用しないで、入
力開閉器３の投入指令と動作状態の不一致を検出することが可能である。そのため、補助
接点の故障による入力開閉器３の異常動作検知を防止し、故障していない入力開閉器３等
の主接点を不必要に交換する、といったメンテナンス等にかかる保守労力を軽減すること
が可能である。
【００２８】
（第３の実施形態）
本発明に基づく第３の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図７は、本発明の
第３の実施形態の電気回路ブロック図である。図８は、本発明の第３の実施形態のフロー
・チャートである。図９は、本発明の第３の実施形態のタイム・チャート図である。尚、
図１乃至３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。
【００２９】
本実施形態は、第１の実施形態から電流センサ２１と電流比較回路３２が削除され、両端
電圧センサ部５０が追加された点が異なっている。以下、その点について詳細に説明する
。
【００３０】
（構成）
以下に、第１の実施形態とは異なる本実施形態の構成について説明する。図７に示すよう
に、両端電圧センサ部５０には、第１充電抵抗５１、第２充電抵抗５２、抵抗器５３、定
電圧ダイオード５４、フォトカプラ５５が内蔵されている。第１充電抵抗５１と第２充電
抵抗５２から構成される直列回路は、サイリスタ８と並列に接続されている。抵抗器５３
、定電圧ダイオード５４、フォトカプラ５５から構成される直列回路は、第２充電抵抗５
２と並列に接続されている。またフォトカプラ５５は、故障判定部品特定部３０内のＡＮ
Ｄ回路３４と接続されている。
【００３１】
（作用）  
以下に、本実施形態の作用について説明する。図８と図９に示すように、電圧比較回路３
１は、入力電圧センサ２の検出する入力開閉器入力電圧値（Ｖ１）が電力変換装置の動作
最低電圧値（ａ）以上であることを検出する（Ｓ１２０）と、その判定結果“１”が開閉
指令回路３３へ出力される。判定結果“１”が入力された開閉指令回路３３は、入力開閉
器３へ投入指令を出力する（Ｓ１２１）。Ｖ１＜ａの場合は、判定結果“０”が開閉指令
回路３３へ出力され、その場合、開閉指令回路３３は指令を出力しない。投入指令が入力
された入力開閉器３は、入力開閉器３を投入する（Ｓ１２２）。入力開閉器３が投入され
ると、入力開閉器３から出力される両端電圧有信号を両端電圧センサ部５０から出力する
。両端電圧センサ部５０の第２充電抵抗５２の両端電圧値（Ｖ３）が定電圧ダイオード５
４のツェナー電圧値（ｃ）以上になると（Ｓ１２３）、フォトカプラ５５がＯＮ状態にな
る（Ｓ１２４）。Ｖ３＜ｃの場合は、Ｖ３≧ｃになるまでＳ１２０〜Ｓ１２２のステップ
が繰り返される。両端電圧値（Ｖ３）があるツェナー電圧値（ｃ）以上である時間とは、
図９に示すよな、地点ｋから地点ｎのようなパルス幅（Ｔ２）である。第２充電抵抗５２
の両端電圧によりパルス幅（Ｔ２）を持つパルス波形をフォトカプラ５５は出力する。フ
ォトカプラ５５は、パルス幅（Ｔ２）を持つパルス波形をＡＮＤ回路３４に出力する。ま
た、電圧比較回路３１から判定結果“１”が入力された時素規定値出直回路３５は、時素
規定値Ｃを決定回路３６へ出力する。ここでいう時素規定値Ｃとは、図９の開閉器指令回
路３３から投入指令が出力された時点ｊから、ある一定の時間経過した時点ｌまでの時間
である。決定回路３６は、時素規定値Ｃとパルス幅（Ｔ２）の終了地点の比較を行う（Ｓ
１２５）。
【００３２】
（正常動作）
図９（ａ）に示すように、入力開閉器３が正常に動作している場合、地点ｌとパルス幅（
Ｔ２）の終了地点ｎは、時素規定値Ｃの終了の時点ｌよりも遅い時点で終了している。そ
のため、入力開閉器３が正常に投入され、入力開閉器・正常動作と判定される（Ｓ１２６
）。その入力開閉器・正常動作のアンサ信号が外部へと出力される。
【００３３】
（異常動作）
図９（ｂ）に示すように、入力開閉器３が正常な動作をしていない場合、両端電圧センサ
部５０では両端電圧値（Ｖ３）が検出されない。そのため、フォトカプラ５５はＯＦＦ状
態を持続し、フォトカプラ５５からＡＮＤ回路３４へＬｏｗレベルが出力される。ＡＮＤ
回路３４では、フォトカプラ５５からの出力判定がＬｏｗレベルのままであるため、時素
規定値Ｃの時間が経過（時点ｊから時点ｌ）すると、アンサ信号はＨｉｇｈ（異常）レベ
ルとなる。入力開閉器３が正常に投入されず、入力開閉器・異常動作と判定される（Ｓ１
２７）。その入力開閉器・異常動作のアンサ信号が外部へと出力される。それと同時に、
開閉指令回路３３からの投入指令の出力が停止される。
【００３４】
（効果）
このような構成の車両用電力変換装置は、入力開閉器３の補助接点を使用しないで、入
力開閉器３の投入指令と動作状態の不一致を検出することが可能である。そのため、補助
接点の故障による入力開閉器３の異常動作検知を防止し、故障していない入力開閉器３を
不必要に交換する、といったメンテナンス等にかかる保守労力を軽減することが可能であ
る。
【００３５】
（第４の実施形態）
本発明に基づく第４の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図１０は、本発明
の第４の実施形態のタイム・チャート図である。尚、図１乃至６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。
【００３６】
本実施形態は、構成と、時素規定値Ａによって入力開閉器３の動作異常を検知する点では
第１の実施形態と同様であるが、時素規定値Ｄ（時素規定値Ｄ＞時素規定値Ａ）に基づい
てフィルタコンデンサ２０の短絡を検知する点で異なる。以下、異なる作用について説明
する。
【００３７】
（作用）
（正常動作）
図１０（ａ）に示すようにフィルタコンデンサ２０が正常に動作している場合、パルス幅
（Ｔ１）の終了地点ｄは、時素規定値Ｄの終了の時点ｏよりも速い時点で終了している。
入力開閉器３が正常に投入され、フィルタコンデンサ２０が正常に動作しているとして、
フィルタコンデンサ・正常動作と判定される。そのフィルタコンデンサ・正常動作のアン
サ信号が外部へと出力される。
【００３８】
（異常動作）
図１０（ｂ）に示すようにフィルタコンデンサ２０が正常な動作をしていない場合、電流
比較回路３２には突入電流が流れ続ける。そのため、電流比較回路３２の出力は減衰波形
を生成せず、Ｈｉｇｈレベルのままになる。電流比較回路３２からＡＮＤ回路３４へＨｉ
ｇｈレベルが出力され、ＡＮＤ回路３４から決定回路３６へＨｉｇｈレベルが出力される
。決定回路３６では、ＡＮＤ回路３４からの出力判定がＨｉｇｈレベルのままであるため
、時素規定値Ｄの時間が経過（時点ａから時点ｏ）すると、アンサ信号はＨｉｇｈ（異常
）レベルとなる。入力開閉器３が正常に投入されたが、フィルタコンデンサ２０が正常動
作していないとして、フィルタコンデンサ・異常動作と判定される。そのフィルタコンデ
ンサ・異常動作のアンサ信号が外部へと出力される。それと同時に、開閉指令回路３３か
らの投入指令の出力が停止される。入力開閉器３に、その入力電流を遮断する能力がない
場合には、投入指令をオフせずにオンを保持するようにして、図１、図４、図７には記載
がない入力開閉器３と直列にかつ入力電圧検出器２をヒューズの出力に接続されるように
したヒューズを用談するようにする。
【００３９】
（効果）
このような構成の車両用電力変換装置は、時素規定値Ｄ（時素規定値Ｄ＞時素規定値Ａ）
を使用することによって、フィルタコンデンサ２０の短絡を検知することが可能である。
【００４０】
入力開閉器３の補助接点を使用しないで、入力開閉器３の動作状態と、電流センサ２１か
ら検出される電流値から、フィルタコンデンサ２０の故障を検知することが可能である。
そのため、フィルタコンデンサ２０の故障による入力開閉器３の異常動作検知を防止し、
故障していない入力開閉器３を不必要に交換する、といったメンテナンス等にかかる保守
労力を軽減することが可能である。
【００４１】
また、遮断能力のない構成の車両用電力変換装置においては、フィルタコンデンサ２０の
故障を検知することで、車両走行の安全性を確保することが可能である。
【００４２】
（第５の実施形態）
本発明に基づく第５の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図１１は、本発明
の第５の実施形態のタイム・チャート図である。尚、図１乃至３及び、７乃至９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。
【００４３】
本実施形態は、構成と時素規定値Ｃによって入力開閉器３の動作異常を検知する点では第
３の実施形態と同様であるが、時素規定値Ｅ（時素規定値Ｅ＞時素規定値Ｃ）に基づいて
フィルタコンデンサ２０の短絡を検知する点で異なる。以下、異なる作用について説明す
る。
【００４４】
（作用）
（正常動作）
図１１（ａ）に示すようにフィルタコンデンサ２０が正常に動作している場合、パルス幅
（Ｔ２）の終了地点ｎは、時素規定値Ｅの終了時点ｑよりも早い時点で終了している。そ
のため、入力開閉器３が正常に投入され、フィルタコンデンサ２０が正常に動作している
として、フィルタコンデンサ・正常動作と判定される。そのフィルタコンデンサ・正常動
作のアンサ信号が外部へと出力される。
【００４５】
（異常動作）
図１１（ｂ）に示すようにフィルタコンデンサ２０が正常な動作をしていない場合、電流
比較回路３２には突入電流が流れ続ける。そのため、両端電圧センサ部５０の出力はパル
ス波形を生成せず、Ｈｉｇｈレベルのままになる。両端電圧センサ部５０からＡＮＤ回路
３４へＨｉｇｈレベルが出力され、ＡＮＤ回路３４から決定回路３６へＨｉｇｈレベルが
出力される。決定回路３６では、ＡＮＤ回路３４からの出力がＨｉｇｈレベルのままであ
るため、時素規定値Ｅの時間が経過（時点ｊから時点ｑ）すると、アンサ信号はＨｉｇｈ
（異常）レベルとなる。入力開閉器３が正常に投入されたが、フィルタコンデンサ２０が
正常動作していないとして、フィルタコンデンサ・異常動作と判定される。そのフィルタ
コンデンサ・異常動作のアンサ信号が外部へと出力される。それと同時に、開閉指令回路
３３からの投入指令の出力が停止される。
【００４６】
（効果）
このような構成の車両用電力変換装置は、時素規定値Ｅ（時素規定値Ｅ＞時素規定値Ｃ）
を使用することによって、フィルタコンデンサ２０の短絡を検知することが可能である。
本実施形態を、第３実施形態と組み合わせて使用する場合は、検出値と時素規定値Ｃの比
較後にサイリスタ８をＯＮせず、検出値と時素規定値Ｅとの比較後、比較結果が正常と判
断された場合にサイリスタ８をＯＮする。
【００４７】
入力開閉器３の補助接点を使用しないで、入力開閉器３の動作状態と、両端電圧センサ部
５０の出力から、フィルタコンデンサ２０の故障を検知することが可能である。そのため
、フィルタコンデンサ２０の故障による入力開閉器３の異常動作検知を防止し、故障して
いない入力開閉器３を不必要に交換する、といったメンテナンス等にかかる保守労力を軽
減することが可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１  パンタグラフ
２  入力電圧センサ
３  入力開閉器
４  リアクトル
６  充電抵抗
８  サイリスタ
９  インバータ
１０  負荷
１１  補助接点
１２  投入判定回路
１３  入力開閉器ドライブ回路
１４  補助接点状態判定回路
１５  不一致検知回路
１６  開閉動作異常検知部
１７  グランド
２０  フィルタリアクトル
２１  電流センサ
３０  故障部品特定部
３１  電圧比較回路
３２  電流比較回路
３３  開閉指令回路
３４  ＡＮＤ回路
３５  時素規定値出力回路
３６  決定回路
４０  電圧センサ
４１  電圧比較回路
５０  両端電圧センサ部
５１  第１充電抵抗
５２  第２充電抵抗
５３  抵抗器
５４  定電圧ダイオード
５５  フォトカプラ
【図１】
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【図２】
2011135685.tif 000004
【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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【図１１】
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【図１２】
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