(57)【要約】【課題】スイッチ装置と蓄電装置を備え、電車線と集電装置が離線した場合にスイッチ装置を動作させ蓄電装置を充放電させる鉄道車両において、離線状態から復帰した後はスイッチ装置を停止させることでエネルギの無駄な消費を抑制する。【解決手段】主電動機の駆動を制御する電力変換装置とスイッチ装置の接続点の電圧値を検出する直流電圧検出器と、主車両の走行距離を算出する走行距離算出装置と、離線が生じる位置を予め記憶させた離線位置データベースからなるスイッチング信号出力装置を備え、走行距離値と前記離線位置データベースを照合することで、車両が離線の生じる区間に進入することを予測し、スイッチング信号を出力する。前記スイッチ装置は、このスイッチング信号に基づいて動作，停止する。【選択図】  図１
2011078185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電車線から電力を得る集電装置と、
車輪を駆動する主電動機と、
前記集電装置を介して前記電車線から電力の供給を受けて前記主電動機の駆動を制御する電力変換装置と、
前記電力変換装置へ直流電力を供給する蓄電装置と、
前記電力変換装置の直流部分と前記蓄電装置の間の通流電流を調整制御するスイッチ装置と、を備える車両用制御装置において、
前記スイッチ装置がスイッチング動作を行っている際には、車両の走行情報に応じて、前記スイッチ装置のスイッチング動作を停止させるスイッチング信号を出力し、
前記スイッチ装置がスイッチング動作を停止している際には、前記車両の走行情報に応じて、前記スイッチ装置のスイッチング動作を行わせるスイッチング信号を出力するスイッチング信号出力装置を備えることを特徴とする車両用制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用制御装置において、
前記走行情報は、走行距離演算装置で演算される走行距離情報、またはＧＰＳ装置で検出される走行位置情報、または地上子から受信した走行位置情報、または走行速度検出装置で検出される走行速度情報、または走行距離演算装置で演算される走行距離情報および走行速度検出装置で検出される走行速度情報であることを特徴とする車両用制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車両用制御装置において、
離線区間を前記車両が走行する際の前記走行情報を記憶させた記憶装置と、
現在の車両の走行情報と前記記憶装置に記憶された走行情報とを照合して、前記スイッチ装置のスイッチング動作を停止させるスイッチング信号またはスイッチング動作を行わせるスイッチング信号を出力する前記スイッチング信号出力装置と、を備えることを特徴とする車両用制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の車両用制御装置において、
前記スイッチング信号出力装置から出力されるスイッチング動作を行わせるスイッチング信号は、前記車両が前記離線区間に進入する前に出力されて、前記スイッチ装置のスイッチング動作は前記車両が前記離線区間に進入する前に開始されることを特徴とする車両用制御装置。
【請求項５】
請求項３に記載の車両用制御装置において、
前記電力変換装置の直流部分の電圧を検出する電圧検出装置と、
前記スイッチング信号出力装置から前記スイッチ装置のスイッチング動作を行わせるスイッチング信号が出力され、かつ前記電力変換装置の直流部分の電圧が所定範囲よりも大きいもしくは小さい場合に、前記電力変換装置の直流部分の電圧を離線区間に侵入する前の前記直流部分の電圧に保つように制御する前記スイッチ装置と、を備えることを特徴とする車両用制御装置。
【請求項６】
電車線から電力を得る集電装置と、
車輪を駆動する主電動機と、
前記集電装置を介して前記電車線から電力の供給を受けて前記主電動機の駆動を制御する電力変換装置と、
前記電力変換装置へ直流電力を供給する蓄電装置と、
前記電力変換装置の直流部分と前記蓄電装置の間の通流電流を調整制御するスイッチ装置と、を備える車両用制御装置において、
前記スイッチ装置がスイッチング動作を行っている際には、車両の走行情報に応じて、前記スイッチ装置のスイッチング動作を停止させるスイッチング信号を出力するスイッチング信号出力装置を備えたことを特徴とする車両用制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載の車両用制御装置において、
前記走行情報は、走行距離演算装置で演算される走行距離情報、またはＧＰＳ装置で検出される走行位置情報、または地上子から受信した走行位置情報、または走行速度検出装置で検出される走行速度情報、または走行距離演算装置で演算される走行距離情報および走行速度検出装置で検出される走行速度情報であることを特徴とする車両用制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の車両用制御装置において、
離線区間を前記車両が進出する際の前記走行情報を記憶させた記憶装置と、
現在の車両の走行情報と前記記憶装置に記憶された走行情報とを照合して、前記スイッチ装置のスイッチング動作を停止させるスイッチング信号を出力する前記スイッチング信号出力装置と、を備えることを特徴とする車両用制御装置。
【請求項９】
請求項８に記載の車両用制御装置において、
前記スイッチ装置のスイッチング動作が停止しており、かつ前記車両が力行または回生運転を行う際に、前記スイッチング信号出力装置は、前記スイッチ装置のスイッチング動作を行わせるスイッチング信号を出力することを特徴とする車両用制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の車両用制御装置において、
前記電力変換装置の直流部分の電圧を検出する電圧検出装置と、
前記スイッチング信号出力装置からスイッチング動作を行わせるスイッチング信号が出力され、かつ電力変換装置の直流部分の電圧が所定範囲よりも大きいもしくは小さい場合に、前記電力変換装置の直流部分の電圧を離線区間に侵入する前の前記直流部分の電圧に保つように制御する前記スイッチ装置と、を備えることを特徴とする車両用制御装置。
【請求項１１】
電車線から電力を得る集電装置と、
車輪を駆動する主電動機と、
前記集電装置を介して前記電車線から電力の供給を受けて前記主電動機の駆動を制御する電力変換装置と、
前記電力変換装置へ直流電力を供給する蓄電装置と、
前記電力変換装置の直流部分と前記蓄電装置の間の通流電流を調整制御するスイッチ装置と、を備える車両用制御装置において、
前記スイッチ装置がスイッチング動作を行っている際には、車両の走行情報に応じて、前記スイッチ装置のスイッチング動作を停止させるスイッチング信号を出力し、
前記スイッチ装置のスイッチング動作が停止しており、かつ前記車両が力行または回生運転を行う際には、前記車両の前記走行情報に応じて、前記スイッチ装置のスイッチング動作を行わせるスイッチング信号を出力するスイッチング信号出力装置を備えることを特徴とする車両用制御装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の車両用制御装置において、
前記走行情報は、走行距離演算装置で演算される走行距離情報、またはＧＰＳ装置で検出される走行位置情報、または地上子から受信した走行位置情報、または走行速度検出装置で検出される走行速度情報、または走行距離演算装置で演算される走行距離情報および走行速度検出装置で検出される走行速度情報であることを特徴とする車両用制御装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の車両用制御装置において、
離線区間を前記車両が走行する際の車両の走行情報を記憶させた記憶装置と、
現在の車両の走行情報と前記記憶装置に記憶された走行情報とを照合して、前記スイッチ装置のスイッチング動作を停止させるスイッチング信号またはスイッチング動作を行わせるスイッチング信号を出力する前記スイッチング信号出力装置と、を備えることを特徴とする車両用制御装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の車両用制御装置において、
前記電力変換装置の直流部分の電圧を検出する電圧検出装置と、
前記スイッチング信号出力装置から前記スイッチ装置のスイッチング動作を行わせるスイッチング信号が出力され、かつ電力変換装置の直流部分の電圧が所定範囲よりも大きいまたは小さい場合に、前記電力変換装置の直流部分の電圧を離線区間に侵入する前の前記直流部分の電圧に保つように制御する前記スイッチ装置と、を備えることを特徴とする車両用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両用車両などの車両に搭載される制御装置に関し、特に主電動機を駆動する電力変換装置の装置の入力側に蓄電装置を設けた車両用制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気鉄道のシステムは電車線より電力を得て車両を駆動する。しかし、線路の状況や周辺設備などの理由で電車線が設備できない区間があり、このような区間へ車両が進入した場合、電力が供給できなくなる。したがって、万一電車線非設置区間で車両が停止すると以後の移動ができなくなる。そのため、このような場所では車両は事前に所定の速度を確保し、電車線のない区間は惰行で通過するなどの運転操作により電力供給不能区間の走行をカバーしている。
【０００３】
しかし、このような運転操作では運転者への負担は大きくなる。さらに、電車線非設置区間を惰行で通過している間は補助電源装置へ電力が供給できず、車内の蛍光灯や空調が停止する場合がある。
【０００４】
また、減速時に駆動用主電動機で発電し、この電力を他車の力行等に利用する回生ブレーキについては、回生ブレーキ中に集電装置と電車線が離線すると、主電動機で発電した電力を電車線に戻すことができず、回生ブレーキが動作できない（回生失効）という問題があった。
【０００５】
上記の理由から、車上側に充放電能力が十分に高くかつ必要最低限の充電容量を有する２次電池など蓄電装置と制御用スイッチ装置を設けることで、電車線非設置区間において電力を供給できない問題や、回生失効する問題を解決するシステムが提案されている。
【０００６】
例えば、特許文献１では、回生電力を吸収する蓄電装置を車上側のインバータ装置に併設する車両用駆動制御装置の例が開示されている。図１２に回生電力を吸収する蓄電装置を車上側のインバータ装置に併設する場合の機器構成の一例を示す。回生ブレーキ時、主電動機１０５で発電された電力は集電装置１０１を介して電車線へ戻されるが、電車線と集電装置１０１が離線して電流経路が絶たれると、フィルタコンデンサ１０３に回生ブレーキ電流が流入し、フィルタコンデンサ１０３の両端電圧を押し上げる。この時、直流電圧検出機１１２で検出したフィルタコンデンサ１０３の両端電圧検出値の変化率に基づいて、瞬時に回生電力を蓄電装置１１０で吸収する充電制御が開始される。前記蓄電装置１１０に流れる充電電流はスイッチ装置１０９０をスイッチングさせることで制御される。これにより、回生ブレーキ中に離線が生じてもフィルタコンデンサ電圧の上昇を抑制して回生失効を防止することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２２８４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１２に示すスイッチ装置１０９０は、例えばＩＧＢＴなどのスイッチング素子から構成されており、蓄電装置の充放電電流をスイッチ装置で制御する場合には、スイッチ装置のスイッチング動作の損失によってエネルギが消費されてしまう。なお、スイッチ装置で蓄電装置の充放電電流の目標値を０Ａとして制御する場合においても、スイッチング動作によりＩＧＢＴ素子の熱損失や微小な充放電による充放電損失などが生じ、上記エネルギ消費は生じる。
【０００９】
また、従来技術では、フィルタコンデンサ電圧の急激な変動に対応するために離線区間を走行中か否かにかかわらず、スイッチ装置はスイッチング動作を行っていた。
【００１０】
そのため、離線区間以外の区間ではフィルタコンデンサ電圧が変動しないにも関わらず、スイッチ装置のスイッチング動作を継続しており、スイッチングに伴うエネルギ損失が大きいという課題があった。
【００１１】
本発明は、スイッチ装置のスイッチング動作期間を短縮し、車両が離線区間から電車線が設置されている区間へ進出した際はスイッチ装置のスイッチング動作を停止させることで、エネルギ損失を抑制することが可能な車両用制御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】
【００１２】
上記の課題を解決するため、本発明の車両用制御装置は、電車線から電力を得る集電装置と、車輪を駆動する主電動機と、前記集電装置を介して前記電車線から電力の供給を受けて前記主電動機の駆動を制御する電力変換装置と、前記電力変換装置へ直流電力を供給する蓄電装置と、前記電力変換装置の直流部分と前記蓄電装置の間の通流電流を調整制御するスイッチ装置と、を備える車両用制御装置において、前記スイッチ装置がスイッチング動作を行っている際には、車両の走行情報に応じて、前記スイッチ装置のスイッチング動作を停止させるスイッチング信号を出力し、前記スイッチ装置がスイッチング動作を停止している際には、前記車両の走行情報に応じて、前記スイッチ装置のスイッチング動作を行わせるスイッチング信号を出力するスイッチング信号出力装置を備える。
【００１３】
または、本発明の車両用制御装置は、電車線から電力を得る集電装置と、車輪を駆動する主電動機と、前記集電装置を介して前記電車線から電力の供給を受けて前記主電動機の駆動を制御する電力変換装置と、前記電力変換装置へ直流電力を供給する蓄電装置と、前記電力変換装置の直流部分と前記蓄電装置の間の通流電流を調整制御するスイッチ装置と、を備える車両用制御装置において、前記スイッチ装置がスイッチング動作を行っている際には、車両の走行情報に応じて、前記スイッチ装置のスイッチング動作を停止させるスイッチング信号を出力するスイッチング信号出力装置を備える。
【００１４】
本発明おいて、「電車線」とは車両に給電を行う架線および第三軌条方式により給電を行うレールを含む意味である。また、「離線」とは電車線や給電レールが設置されていないなどの理由により給電が行われない状態、軌道レールの合流点／分岐点で給電レールからの給電が途切れる状態、走行試験などの経験上電車線の振動に起因してパンタグラフと電車線の離線が生じて給電が途切れる状態、等を意味している。また、「走行情報」とは車両の走行距離情報，走行位置情報，走行速度情報を含む意味であるものとする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、離線区間を車両が通過するとスイッチ装置のスイッチング動作を停止させるので、スイッチ装置のスイッチング動作によるエネルギ損失を低減することができ、エネルギの有効利用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一の実施形態を示す図。
【図２】交流区間を走行する車両の電力変換装置の構成例を示す図。
【図３】図１に示したスイッチング信号出力装置２３の構成例を示すブロック図。
【図４】図１に示した充放電制御装置１５の構成例を示すブロック図。
【図５】図４に示した電圧指令値演算部の構成例を示すブロック図。
【図６】本発明を適用した時の動作波形を示す図。
【図７】本発明の第二の実施形態を示す図。
【図８】図８に示したスイッチング信号出力装置２３の構成例を示すブロック図。
【図９】本発明の第二の実施形態を適用した時の動作波形を示す図。
【図１０】本発明の第三の実施形態を示す図。
【図１１】本発明の第三の実施形態におけるスイッチング信号出力装置２３の構成例を示すブロック図。
【図１２】従来例の回生電力を吸収する蓄電装置を車上側のインバータ装置に併設する場合の機器構成の一例。
【図１３】本発明の第三の実施形態におけるスイッチング信号出力装置２３の構成例を示すブロック図。
【図１４】本発明の第三の実施形態におけるスイッチング信号出力装置２３の他の構成例を示すブロック図。
【図１５】本発明の第三の実施形態におけるスイッチング信号出力装置２３の他の構成例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、各実施例に分けて本発明の実施形態について図面を用いて説明する。以下の各十指令では、電車線を例に挙げて説明するが、給電レールから終電装置を介して給電を受ける車両においても同様に適用できる実施形態である。
【実施例１】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００１９】
まず、図１を用いて、電車線に直流電力が流れている直流区間を走行する車両を例にとって本発明の第一の実施形態を説明する。図示のように、電車線と電気的に接続される集電装置１と、フィルタリアクトル２を介し電車線に接続されるインバータ装置４と、このインバータ装置４の入力側にフィルタコンデンサ３と、インバータ装置４の出力側に主電動機５がそれぞれ接続される。直流区間を走行する車両の場合、電力変換装置６はフィルタリアクトル２と、インバータ装置４と、フィルタコンデンサ３で構成される。
【００２０】
また、フィルタコンデンサ３と並列に補助電源装置８が接続される。図１において補助電源装置８はフィルタリアクトル２とフィルタコンデンサ３の間に接続されているが、集電装置１とインバータ装置の間でフィルタコンデンサ３と並列に接続されればどの位置でもよい。
【００２１】
さらに、フィルタコンデンサ３と並列に、スイッチ装置９０が接続される。このスイッチ装置９０は、第１のＩＧＢＴ９ａのエミッタと第２のＩＧＢＴ９ｂのコレクタが接続され、それぞれＩＧＢＴにフリーホイールダイオードが並列に接続されて構成される。ＩＧＢＴ９ａのコレクタはフィルタリアクトル２とインバータ装置４の間に接続され、ＩＧＢＴ９ｂのエミッタはインバータ装置４の直流低電位側に接続される。ＩＧＢＴ９ｂのコレクタとエミッタ間にはインバータ装置４が制御可能な最低直流入力電圧値よりも低い端子電圧を持つように選択された蓄電装置１０と、主平滑リアクトル１１が接続される。なお、図１ではスイッチ装置９０のスイッチング素子をＩＧＢＴで示しているが、スイッチング素子の種類は必ずしもＩＧＢＴである必要はない。
【００２２】
また、インバータ装置４の直流側と前記スイッチ装置９０の接続点の電圧値（Ｖfc）を検出する直流電圧検出器１２、蓄電装置１０の端子電圧（Ｖch）の値を検出する２次電池直流電圧検出器１３および、蓄電装置１０からＩＧＢＴ９ｂのコレクタに出力される電流（Ｉch）の値を検出する蓄電装置直流電流検出器１４がそれぞれ設けられる。またスイッチ装置９０には充放電制御装置１５が接続され、インバータ装置４にはインバータ制御装置１６が接続され、補助電源装置８には補助電源制御装置１７が接続され、蓄電装置１０には蓄電制御装置１８が接続され、蓄電制御装置１８と充放電制御装置１５の間には情報伝達手段１９が設けられている。蓄電制御装置１８は蓄電装置１０の充電量や内部温度を検出し許容最大充放電電流を算出するとともに、これらの情報を充放電制御装置１５に渡すように構成される。
【００２３】
さらに、主電動機５の回転周波数を検出する回転周波数検出器２２から回転周波数信号ｆが出力され、走行距離演算装置２４に入力される。なお、主電動機５を同期電動機とし、回転周波数ではなく回転角度を検出する構成も考えられるが、その場合は単位時間当たりの回転角度変化量に基づいて回転周波数ｆを演算すればよい。
【００２４】
走行距離演算装置２４は、回転周波数信号ｆから車両速度を算出し、この車両速度の積算により車両の走行距離を演算し、この走行距離の情報をスイッチング信号出力装置２３へ出力する。スイッチング信号出力装置２３には、走行線区の離線位置を予め記録した離線位置記憶装置が備えられており、走行距離演算装置２４から入力される走行距離の情報と離線位置記憶装置を照合することで、車両が離線区間に進入することを予測する。車両が離線区間に進入すると判断した際は、スイッチング信号Ｋを出力する。充放電制御装置１５は、このスイッチング信号Ｋに基づいて、スイッチ装置９０のスイッチングを動作，停止させる。
【００２５】
以上の構成により、走行距離に応じてスイッチ装置９０のスイッチングを動作，停止させることで、離線区間へ進入した場合にのみスイッチ装置９０のスイッチング動作を許可し、離線の生じない区間に車両が進入するとスイッチ装置９０のスイッチング動作を停止させることが可能となる。
【００２６】
図２は、電車線に交流電力が流れている交流区間を走行する車両の電力変換装置６の構成例を示した図である。電車線から交流電力が供給される場合、電力変換装置６は図２に示すようにコンバータ装置７と、フィルタコンデンサ３と、インバータ装置４で構成される。この場合、スイッチ装置９０は、図示の通り、電力変換装置６の直流部分に接続される。
【００２７】
図３は、図１のスイッチング信号出力装置２３の構成を示す図である。スイッチング信号出力装置２３では、離線が発生する走行位置を予め記憶した離線位置記憶装置２５ａを有し、これに走行距離演算装置で算出した走行距離を入力し照合することで車両が離線区間を走行しているか判別する。離線の発生する区間を走行中であると判断した場合は、スイッチング信号ＫをＨｉｇｈレベルとし、スイッチ装置９０の動作を許可する。逆に、離線が生じない区間であればスイッチング信号ＫをＬｏｗレベルとし、スイッチ装置９０を動作させないようにする。
【００２８】
ここで、給電レールから給電を行う第三軌条方式の線区では、駅付近に設けられることが多い渡り線などで第三軌条が途切れ、給電できないことが課題となっている。そのため、離線位置記憶装置２５ａに渡り線区間の位置を離線区間として記憶しておき、車両が出発した駅付近の渡り線区間を抜けてから、次の駅の手前にある渡り線区間に進入までの区間を走行中はスイッチ装置９０の動作を停止させてもよい。
【００２９】
具体的な説明を以下に示す。スイッチング信号出力装置２３には、出発駅から渡り線が終了するまでの距離Ｘ１を第一の離線区間として設定し、出発駅から次の駅の手前にある渡り線区間入り口までの距離Ｘ２と出発駅から次の駅までの距離Ｘ３との間の区間を第二の離線区間として設定する。そして、離線位置記憶装置に走行距離を入力し車両が渡り線区間を走行しているか判別する。渡り線区間を走行中であると判断した場合（０＜Ｌ＜Ｘ１またはＸ２＜Ｌ＜Ｘ３）は、スイッチング信号ＫをＨｉｇｈレベルとし、スイッチ装置９０の動作を許可する。逆に、離線が生じない区間（Ｘ１＜Ｌ＜Ｘ２の区間）であればスイッチング信号ＫをＬｏｗレベルとし、スイッチ装置９０のスイッチングを動作させないようにする。
【００３０】
また、渡り線以外にも、試験走行等により電車線とパンタグラフの離線が頻繁に生じる区間を離線区間として前記離線区間記憶装置に記憶して、上記と同様の方法でスイッチング信号Ｋを出力することとしても良い。
【００３１】
図４は、図１の充放電制御装置１５の構成例を示す図である。充放電制御装置１５では、インバータ装置４の直流側電圧値Ｖfcが電圧指令値演算部２６から出力される直流電圧指令値に追従するように充放電制御を行う。充放電制御装置１５の動作を以下に説明する。
【００３２】
電圧指令値演算部２６が出力した直流電圧指令値Ｖrefから、直流電圧検出器１２で検出されるインバータ装置４の直流側電圧値Ｖfcを減算器２７により減算し、その電圧差分に対し係数器２８により適度な係数Ｋ１を乗算して上記電圧差分に比例して大きさの定まるスイッチ電流目標値ＩchＰ１を算出する。
【００３３】
直流電圧指令値Ｖrefより直流側電圧値Ｖfcが大きい場合は、スイッチ装置９０のスイッチ電流目標値ＩchＰ１は負の値となる。そのため、後に示すようにインバータ装置４の直流側から蓄電装置へ電流を取り込む方向に、即ち直流側電圧値Ｖfcを下げる方向に動作する。
【００３４】
逆に、直流電圧指令値Ｖrefより直流側電圧値Ｖfcが小さい場合は、スイッチ装置９０のスイッチ電流目標値ＩchＰ１は正の値となり、蓄電装置からインバータ装置４の直流側へ電流を送り出し、直流側電圧値Ｖfcを上げる方向に動作する。このスイッチ電流目標値ＩchＰ１に対し直流電流検出器１４により検出される蓄電装置電流値Ｉchを蓄電装置１０から放電する向きを正としてフィードバックし、スイッチ電流目標値Ｉchｐ１と蓄電装置電流値Ｉchの差分を取り電流制御部（ＡＣＲ）３０により比例積分などの処置を行い通流率指令とし、ゲートパルス演算器に出力する。ゲートパルス演算器３１がこの通流率指令に比例したパルス幅を有するパルス信号Ｐｐをスイッチ装置９０へ出力することで、インバータ装置の直流側電圧値Ｖfcが電圧指令値演算部２６から出力される直流電圧指令値Ｖrefに追従するように充放電制御を行う。
【００３５】
また、充放電制御装置１５の最終段には切替え器３２を設け、図３で説明したスイッチング信号Ｋによって切替えられるように構成する。これにより、スイッチング信号ＫがＨｉｇｈの時、すなわち離線区間を走行中の間はゲートパルス演算器３１の出力を選択し、ゲートパルス信号としてスイッチ装置９０へ出力し、逆にスイッチング信号ＫがＬｏｗの時、すなわち離線が生じない区間を走行している間は０を選択し、ゲートパルス信号としてスイッチ装置９０へ出力する。
【００３６】
上記の構成により、離線が生じない区間を走行している間はゲートパルス信号を０とし、スイッチ装置９０の動作を停止状態にすることで、スイッチング損失を抑制することができる。
【００３７】
図５は、図４に示す電圧指令値演算部２６の構成例を示す図である。電圧指令値演算部２６は、Ｈｉｇｈのスイッチング信号Ｋが入力されている間において、離線が生じる直前のフィルタコンデンサ３の電圧を直流電圧指令値Ｖrefとして出力する。
【００３８】
電圧指令値演算部２６では、まずフィルタコンデンサ３の電圧Ｖfcを比較器３３ａと３３ｂに入力し、予め設定した基準電圧値Ｖ０またはＶ０′と比較する。ここで、比較器３３に設定するＶ０は電車線電圧よりも低く、インバータ装置４の最低動作電圧より高い電圧値を設定し、比較器３４に設定するＶ０′は電車線電圧より高く、回生失効となるフィルタコンデンサ電圧値よりも低く設定する。そして、回生ブレーキを開始したことを検知するため、図１には示していないが回生ブレーキフラグＢをインバータ制御装置１６から充放電制御装置１５に入力し、切替え器３６を回生ブレーキフラグＢにより切替えることで、力行及び惰行中は比較器３３ａの出力を、回生ブレーキ中は比較器３３ｂの出力をフリップフロップ回路３７のセット側（Ｓ側）に入力されるように構成する。
【００３９】
これにより、力行及び惰行中に離線が生じ、フィルタコンデンサ電圧ＶfcがＶ０よりも低下した際か、または回生ブレーキ中に離線が生じ、フィルタコンデンサ電圧ＶfcがＶ０′を超過した場合に、フリップフロップ回路３７に比較器３３または３４から出力されるＨｉｇｈ信号が入力され、切替え器３８を切替える。さらに図５に示すように遅延素子３９が設けられており、離線が生じてフリップフロップ回路３７の出力信号により切替え器３８が切替えられると、離線発生直前のフィルタコンデンサ電圧Ｖfcを直流電圧指令値Ｖrefとして出力する。
【００４０】
このように、離線発生直前のフィルタコンデンサ電圧Ｖfcを直流電圧指令値Ｖrefとして出力することにより、離線によりフィルタコンデンサ電圧が変動する前の電圧を制御の指令値とすることができ、フィルタコンデンサ電圧の安定化を図ることができる。
【００４１】
また、フリップフロップ回路３７のリセット側（Ｒ側）にはスイッチング信号Ｋを反転器３５で反転した信号が入力されており、スイッチング信号Ｋが出力されていない間はフリップフロップ回路３７の出力は０、すなわちフィルタコンデンサ電圧Ｖfcを直流電圧指令値Ｖrefとしてそのまま出力する。
【００４２】
図６は本発明の車両用制御装置を搭載した車両が離線区間を通過する際の充放電動作を説明する図である。
【００４３】
電車線から電力を供給できる地点であるＡ点において力行を開始したとする。このとき、Ａ点では電車線電圧を受けているから図６ｂに示すように、インバータ装置４の入力電圧Ｖfcは電車線電圧にほぼ等しい。
【００４４】
次に所定の電流をとりながら力行の状態でＢ−Ｃ区間に示す離線区間に入ったとする。図３に示した離線位置記憶装置にはＢ−Ｃ区間を離線区間として記録しており、これにより図６ｃに示すように、車両がＢ点に達する直前で離線区間に進入することを予測してスイッチング信号出力装置２３からスイッチング信号Ｋが出力され、スイッチ装置９０のスイッチングが開始される。ここで、車両がＢ点に達する前にスイッチング信号Ｋが出力されることにより、車両が離線区間に進入する前にスイッチングを開始することができ、離線区間内でのフィルタコンデンサ電圧Ｖfcの急激な変動を抑制することが可能となる。
【００４５】
上述のように、スイッチ装置９０のスイッチングが開始された後であっても、電車線からの電力供給を受けている間であればフィルタコンデンサ電圧Ｖfcは電圧設定値Ｖ０より低下しないため、スイッチ装置９０は充放電を行わないようにスイッチングを制御し、蓄電装置１０から電力は放電されない。Ｂ点進入後、すなわち離線発生後、図６ｄに示すように集電装置１を流れる電流Ｉdcが０となるため、図６ｂに示すようにインバータ装置４の入力電圧Ｖfcが急降下するが、フィルタコンデンサ電圧Ｖfcがスイッチ装置９０の制御目標Ｖ０まで降下すると図４に示した充放電制御装置１５の定電圧制御機能により、フィルタコンデンサ電圧Ｖfcを離線が生じる前の電圧値に保つよう蓄電装置１０からの放電が開始され、図６ｅのＢ−Ｃ区間に示すように蓄電装置１０より電流が供給される。
【００４６】
続いて、車両がＣ点において再び電車線設備区間に入ると、スイッチング信号ＫがＬｏｗとなり、スイッチ装置９０のスイッチング動作が停止し、図６ｅに示すように蓄電装置１０の放電が停止する。インバータ装置４には図６ｂに示すように再び電車線電圧が印加されているので、インバータ装置４に入力される電流Ｉinvは電車線から流れる電流Ｉdcとなる。
【００４７】
次に、電車線から電力を供給できる地点であるＤ点において回生ブレーキ掛け始めたとする。このとき、Ｄ点以降では図６ｂに示すようにフィルタコンデンサ電圧Ｖfcは電車線電圧より高くなり、電力が電車線へ戻される。
【００４８】
次に所定の電流を電車線側へ戻しながらＥ−Ｆ区間に示す離線区間に入ったとする。図６ｃに示すように、Ｅ点に達する直前でスイッチング信号出力装置２３からスイッチング信号Ｋが出力され、スイッチ装置９０のスイッチングが開始される。
【００４９】
ここで、車両がＥ点に達する前にスイッチング信号Ｋが出力されることにより、車両が離線区間に進入する前にスイッチングを開始することができ、離線区間内でのフィルタコンデンサ電圧Ｖfcの急激な変動を抑制することが可能となる。
【００５０】
上述のように、スイッチ装置９０のスイッチングが開始された後であっても、電車線へ電力を戻せる間であればフィルタコンデンサ電圧Ｖfcは電圧設定値Ｖ０′を超過しないため、スイッチ装置９０は充放電を行わないようにスイッチングを制御し、蓄電装置１０には電力が充電されない。
【００５１】
Ｅ点進入後、すなわち離線発生後、集電装置１を流れる電流Ｉdcの行き場が無くなりフィルタコンデンサ３に流入するため、図６ｂに示すようにフィルタコンデンサ電圧Ｖfcが急上昇するが、フィルタコンデンサ電圧Ｖfcがスイッチ装置９０の制御目標Ｖ０′まで上昇すると図４に示した充放電制御装置１５の定電圧制御機能によりＶfcを離線が生じる前の電圧値に保つよう充電が開始され、図６ｅのＥ−Ｆ区間に示すようにスイッチ装置９０を介して蓄電装置１０へ電流が流れる。
【００５２】
続いて、車両がＦ点において再び電車線設備区間に入ると、スイッチング信号ＫがＬｏｗとなり、図６ｅに示すようにスイッチ装置９０のスイッチング動作が停止し、蓄電装置１０の充電が停止する。回生電力は電車線へ戻せるので、インバータ装置４から出力される直流電流Ｉinvは電車線へ流れる電流Ｉdcとなる。
【００５３】
本実施例によると、車両が離線区間へ進入する場合にスイッチ装置９０のスイッチング動作を行い、離線区間を抜けるとスイッチ装置９０のスイッチング動作を停止させることが可能となる。
【００５４】
なお、本実施例では、力行中または回生ブレーキ中における離線時の充放電動作について説明したが、惰行中に離線区間へ進入した場合においても、補助電源装置８への電力供給が絶たれるため、図６ｂのＢ点と同様にＶfcが急降下するので、力行中の離線と同様の方法で蓄電装置１０から補助電源装置８へ電力を供給される。
【００５５】
当該実施例では、車両の走行距離をモータの回転周波数から算出する実施形態を説明したが、ＧＰＳ装置により走行位置を検出する方法や位置情報を地上子から受信する方法により車両の走行位置を検出することとし、離線位置記憶装置に記憶された離線位置と比較して、スイッチング信号Ｋを出力する実施形態によっても本発明は実施可能である。
【実施例２】
【００５６】
図７は、本発明の第二の実施形態を説明する図であり、特に第三軌条方式により給電する車両に対して提案する形態である。第三軌条方式では、渡り線などで第三軌条が途切れ給電できないことが課題となっている。渡り線を走行する際は、車両の速度が制限されている場合があるので、本形態では車両速度に基づいてスイッチ装置９０を動作，停止する手法を提案する。
【００５７】
図示のように、電車線と電気的に接続される集電装置１とフィルタリアクトル２を介し、電車線に接続されるインバータ装置４と、このインバータ装置４の入力側にフィルタコンデンサ３が、インバータ装置４の出力側に主電動機５がそれぞれ接続される。
【００５８】
さらに、フィルタコンデンサ３と並列に、スイッチ装置９０が接続される。このスイッチ装置９０は、第１のＩＧＢＴ９ａのエミッタと第２のＩＧＢＴ９ｂのコレクタが接続され、それぞれＩＧＢＴにフリーホイールダイオードが並列に接続されて構成される。ＩＧＢＴ９ａのコレクタはフィルタリアクトル２とインバータ装置４の間に接続され、ＩＧＢＴ９ｂのエミッタはインバータ装置４の直流低電位側に接続される。ＩＧＢＴ９ｂのコレクタとエミッタ間にはインバータ装置４が制御可能な最低直流入力電圧値よりも低い端子電圧を持つように選択された蓄電装置１０と、主平滑リアクトル１１が接続される。なお、図７ではスイッチ装置９０のスイッチング素子をＩＧＢＴで示しているが、スイッチング素子の種類は限定しない。
【００５９】
また、インバータ装置４の直流側と前記スイッチ装置９０の接続点の電圧値（Ｖfc）を検出する直流電圧検出器１２、蓄電装置１０の端子電圧（Ｖch）の値を検出する２次電池直流電圧検出器１３および、蓄電装置１０からＩＧＢＴ９ｂのコレクタに出力される電流（Ｉch）の値を検出する蓄電装置の直流電流検出器１４がそれぞれ設けられる。また、スイッチ装置９０には充放電制御装置１５が接続される。さらにインバータ装置４にはインバータ制御装置１６が接続され、蓄電装置１０には蓄電制御装置１８が接続され、蓄電制御装置１８と充放電制御装置１５の間には情報伝達手段１９が設けられている。蓄電制御装置１８は蓄電装置１０の充電量や内部温度を検出し許容最大充放電電流を算出するとともに、これらの情報を充放電制御装置１５に渡すように構成される。
【００６０】
さらに、主電動機５の回転周波数を検出する回転周波数検出器２２から回転周波数信号ｆが出力され、スイッチング信号出力装置２３に入力される。なお、主電動機５を同期電動機とし、回転周波数ではなく回転角度を検出する構成も考えられるが、その場合は単位時間当たりの回転角度変化量に基づいて回転周波数ｆを演算すればよい。
【００６１】
また、スイッチング信号出力装置２３は、地上子４１ａから送られる位置信号が車上子４０ａを介して入力され、車両が本線を走行中なのか、検車場内を走行中なのかを判別できるように構成される。これにより、スイッチング信号出力装置２３は本線走行を低速で走行している場合にスイッチング信号Ｋを出力する。このスイッチング信号Ｋが充放電制御装置１５に入力さることで、スイッチ装置９０が動作を開始する。
【００６２】
以上の構成により、車両速度に応じてスイッチ装置９０を動作，停止させることで、車両が離線区間へ進入した場合にスイッチ装置９０の動作を許可し、離線区間を抜けるとスイッチ装置９０の動作を停止させることが可能となる。
【００６３】
なお、本実施例では、主電動機の回転周波数情報または同期電動機の回転角度情報を利用してスイッチング信号Ｋの出力を判断する方法について説明するが、これらの信号は車両の走行速度に関する情報であれば置き換えることが可能である。
【００６４】
図８は、図７に示す実施形態におけるスイッチング信号出力装置２３の構成を示す図である。
【００６５】
回転周波数検出器２２から出力された回転速度信号ｆが車両速度演算部４２ａに入力され、回転速度信号ｆに基づいて車両走行速度Ｖｓを算出する。車両速度Ｖｓは、比較器４３ａにて記憶されている予め設定された渡り線通過速度値Ｖａ，Ｖｂと比較され、Ｖａより大きく、かつＶｂよりも小さい場合はＨｉｇｈ信号が出力される。また、車上子４０ａから出力された地点信号が判別器４４ａに入力され、本線を走行している場合、判別器４４ａはＨｉｇｈ信号を出力する。そして、論理積の論理回路４５ｂでは比較器４３ａと判別器４４ａの信号の論理積を出力することにより、本線にて渡り線通過速度以下で走行している間にのみスイッチング信号ＫをＨｉｇｈとして出力し、それ以外ではＬｏｗとして出力する。
【００６６】
なお、図７，図８に示す第二の実施形態を適用する場合でも、充放電制御装置１５の構成は図４，図５に示した構成と同様である。
【００６７】
図９は本発明における第二の実施形態の車両用制御装置を搭載した車両が離線区間を通過する際の充放電動作を説明する図である。
【００６８】
まず、電車線から電力を供給できる地点であるＡ点において車両が力行を開始する。そしてＢ点にて車両速度Ｖｓは渡り線通過速度値Ｖａに達すると、図９ｃに示すようにスイッチング信号ＫがＨｉｇｈとなり、スイッチ装置９０のスイッチング動作か開始される。しかし、Ｂ点からＣ点の区間では電車線電圧を受けているから、フィルタコンデンサ電圧Ｖfcは電車線電圧にほぼ等しく、Ｖ０以上であるから蓄電装置１０からは電力が放電されない。
【００６９】
次に所定の電流をとり、車両速度が渡り線通過速度値Ｖａから渡り線通過速度値Ｖｂの間に保たれたまま、Ｃ−Ｄ区間に示す渡り線部（離線区間）に入ったとする。Ｃ点進入後、すなわち離線発生後、図９ｄに示すように集電装置１を流れる電流Ｉdcが０となるため、図９ｂに示すようにフィルタコンデンサ電圧Ｖfcが急降下するが、フィルタコンデンサ電圧Ｖfcがスイッチ装置９０の制御目標Ｖ０まで降下すると図４に示した充放電制御装置１５の定電圧制御機能によりフィルタコンデンサ電圧Ｖfcを離線が生じる前の電圧値に保つよう放電が開始され、図９ｅのＣ−Ｄ区間に示すように蓄電装置１０より電流が供給される。
【００７０】
続いて、車両が渡り線部を抜け（Ｄ点を通過し）、車両速度が上昇すると、図９に示すようにスイッチング信号がＬｏｗとなり、図９ｅに示すようにスイッチ装置９０のスイッチング動作が停止し、蓄電装置１０からの放電が停止する。インバータ装置４には再び電車線電圧が印加されているので、インバータ装置４に入力される電流Ｉinvは電車線から流れる電流Ｉdcとなる。
【００７１】
次に、電車線から電力を供給できる地点であるＥ点において回生ブレーキ掛け始めたとする。このとき、Ｅ点以降ではフィルタコンデンサ電圧Ｖfcが電車線電圧より高くなり、電力が電車線へ戻される。そしてＦ点にて車両速度ＶｓはＶｂに達すると、図９ｃに示すようにスイッチング信号ＫがＨｉｇｈとなってスイッチ装置９０のスイッチングが開始される。
【００７２】
次に、所定の電流を電車線側へ戻しながらＧ−Ｈ区間に示す渡り線部（離線区間）に入ったとする。Ｇ点進入後、すなわち離線発生後、集電装置１を流れる電流Ｉdcの行き場が無くなりフィルタコンデンサ３に流入するため、図９ｂに示すようにインバータ装置４の入力電圧Ｖfcが急上昇するが、フィルタコンデンサ電圧Ｖfcがスイッチ装置９０の制御目標Ｖ０′まで上昇すると図４に示した充放電制御装置１５の定電圧制御機能によりフィルタコンデンサ電圧Ｖfcを離線が生じる前の電圧値に保つよう充電が開始され、図９ｄのＧ−Ｈ区間に示すようにスイッチ装置９０を介して蓄電装置１０へ電流が流れる。
【００７３】
以後、車両がＨ点において渡り線部を抜けると、車両速度はＶａ以下となり、スイッチング信号ＫがＬｏｗとなってスイッチ装置９０のスイッチング動作が停止する。このようにして、離線区間へ進入した場合にのみスイッチ装置９０のスイッチング動作を許可し、離線区間を抜けるとスイッチ装置９０のスイッチング動作を停止させることが可能となる。
【００７４】
なお、本説明では渡り線を定速または回生ブレーキで通過した際の充放電動作について説明したが、渡り線部を惰行で走行した場合においても、補助電源装置８への電力供給が絶たれるため、図９ｂのＢ点と同様にフィルタコンデンサ電圧Ｖfcが急降下するので、渡り線を定速で走行した場合と同様の方法で蓄電装置１０から補助電源装置８へ電力を供給される。
【００７５】
また、本実施例では、図８に示すように、車両の走行速度に関する情報と走行位置に関する情報とを用いてスイッチング信号Ｋを出力することとしたが、検車場等がなく本線を走行することが明らかな場合は、必ずしも走行位置に関する情報は必要ない。つまり、車両の走行速度に関する情報によりスイッチング信号Ｋの出力の要否を判断することも可能である。
【実施例３】
【００７６】
図１０は、本発明の第三の実施形態を示す図である。
【００７７】
例えば給電方式が第三軌条方式の線区を走る車両においては、渡り線などで第三軌条が途切れ給電できないことが課題となっているが、車両が必ずしもこの渡り線を通過するとは限らない。そこで、本形態では、走行距離と車両速度に応じてスイッチ装置９０を動作，停止させる。これにより、渡り線を通過せずに直進する場合や、渡り線通過以外の理由で減速した場合でもスイッチ装置９０の動作を停止させる。
【００７８】
図示のように、電車線と電気的に接続される集電装置１と、フィルタリアクトル２を介し電車線に接続されるインバータ装置４と、このインバータ装置４の入力側にフィルタコンデンサ３と、インバータ装置４の出力側に主電動機５がそれぞれ接続される。電力変換装置６はフィルタリアクトル２と、インバータ装置４と、フィルタコンデンサ３で構成される。
【００７９】
また、フィルタコンデンサ３と並列に補助電源装置８が接続される。図１において補助電源装置８はフィルタリアクトル２とフィルタコンデンサ３の間に接続されているが、集電装置１とインバータ装置の間でフィルタコンデンサ３と並列に接続されればどの位置でもよい。
【００８０】
さらに、フィルタコンデンサ３と並列に、スイッチ装置９０が接続される。このスイッチ装置９０は、第１のＩＧＢＴ９ａのエミッタと第２のＩＧＢＴ９ｂのコレクタが接続され、それぞれＩＧＢＴにフリーホイールダイオードが並列に接続されて構成される。ＩＧＢＴ９ａのコレクタはフィルタリアクトル２とインバータ装置４の間に接続され、ＩＧＢＴ９ｂのエミッタはインバータ装置４の直流低電位側に接続される。ＩＧＢＴ９ｂのコレクタとエミッタ間にはインバータ装置４が制御可能な最低直流入力電圧値よりも低い端子電圧を持つように選択された蓄電装置１０と、主平滑リアクトル１１が接続される。なお、図１ではスイッチ装置９０のスイッチング素子をＩＧＢＴで示しているが、スイッチング素子の種類は限定しない。
【００８１】
また、インバータ装置４の直流側と前記スイッチ装置９０の接続点の電圧値（Ｖfc）を検出する直流電圧検出器１２、蓄電装置１０の端子電圧（Ｖch）の値を検出する２次電池直流電圧検出器１３および、蓄電装置１０からＩＧＢＴ９ｂのコレクタに出力される電流（Ｉch）の値を検出する蓄電装置の直流電流検出器１４がそれぞれ設けられる。またスイッチ装置９０には充放電制御装置１５が接続され、インバータ装置４にはインバータ制御装置１６が接続され、補助電源装置８には補助電源制御装置１７が接続され、蓄電装置１０には蓄電制御装置１８が接続され、蓄電制御装置１８と充放電制御装置１５の間には情報伝達手段１９が設けられている。蓄電制御装置１８は蓄電装置１０の充電量や内部温度を検出し許容最大充放電電流を算出するとともに、これらの情報を充放電制御装置１５に渡すように構成される。
【００８２】
さらに、主電動機５の回転周波数を検出する回転周波数検出器２２から回転周波数信号ｆが出力され、スイッチング信号出力装置２３と走行距離演算装置２４に入力される。なお、主電動機５を同期電動機とし、回転周波数ではなく回転角度を検出する構成も考えられるが、その場合は単位時間当たりの回転角度変化量に基づいて回転周波数ｆを演算すればよい。
【００８３】
なお、本実施例では、主電動機の回転周波数情報または同期電動機の回転角度情報を利用する方法について説明するが、これらの信号は車両の走行速度に関する情報であれば置き換えることが可能である。
【００８４】
また、スイッチング信号出力装置２３には、地上子４１から送られる位置信号が車上子４０を介して入力され、車両が本線を走行中なのか、検車場内を走行中なのかを判別できるように構成される。
【００８５】
以上の構成により、走行距離と車両速度に応じてスイッチ装置９０を動作，停止させることで、離線区間へ進入した場合にのみスイッチ装置９０のスイッチング動作を許可し、再び離線の生じない区間に車両が進入するとスイッチ装置９０のスイッチング動作を停止させることが可能となる。
【００８６】
図１１は、図１０に示すスイッチング信号出力装置２３の別の構成を示す図である。
【００８７】
第三の実施形態におけるスイッチング信号出力装置２３では、離線が発生する位置を予め記憶した離線位置記憶装置２５ｂを有し、これに走行距離を入力し照合することで車両が離線区間を走行しているか判別する。離線の発生する区間を走行中であると判断した場合は、離線位置記憶装置２５ｂの出力をＨｉｇｈレベルとし、逆に、離線が生じない区間であれば離線位置記憶装置２５ｂの出力をＬｏｗレベルとする。
【００８８】
さらに、回転周波数検出器２２から出力された回転速度信号ｆが車両速度演算部４２ｃに入力され、回転速度信号ｆに基づいて車両走行速度Ｖｓを算出する。車両速度Ｖｓは、比較器４３ｃにて記憶されていた予め設定された渡り線通過速度値Ｖａ，Ｖｂと比較され、車両速度ＶｓがＶａより大きく、かつＶｂより小さい場合はＨｉｇｈ信号を出力する。また、車上子４０ｂから出力された地点信号が判別器４４ｄに入力され、本線を走行している場合、判別器４４ｄはＨｉｇｈ信号を出力する。そして、論理積の論理回路４５ｆでは比較器４３ｃと判別器４４ｄの信号の論理積を出力することにより、本線にて渡り線通過速度以下で走行している間にのみＨｉｇｈ信号を出力し、それ以外ではＬｏｗとして出力する。
【００８９】
前記離線位置記憶装置２５ｂと論理積の論理回路４５ｆの出力信号は論理和の論理回路４５ｇに入力され、論理和の論理回路４５ｇの出力をスイッチング信号Ｋとする。これにより、渡り線を渡り線通過速度で走行している場合のみスイッチ装置９０のスイッチング動作を許可し、渡り線以外の区間を走行する場合はスイッチ装置９０のスイッチング動作を停止することができる。
【００９０】
また、本実施例では、図１１に示すように、車両の走行距離情報と、走行速度に関する情報と、走行位置に関する情報と、によりスイッチング信号Ｋの出力を判断することとしたが、検車場等がなく本線を走行することが明らかな場合は、必ずしも走行位置に関する情報は必要ない。つまり、車両の走行距離情報と、車両の走行速度に関する情報とによりスイッチング信号Ｋの出力の要否を判断することも可能である。
【実施例４】
【００９１】
上述の各実施例は、スイッチング信号Ｋの出力に応じて、スイッチ装置のスイッチング動作が開始および停止する実施形態について説明したが、本実施例では、スイッチング信号Ｋの出力に応じてスイッチ装置のスイッチング動作が停止し、車両の回生／力行運転開始時にスイッチ装置のスイッチング動作が開始する実施形態である。
【００９２】
離線区間を定速または惰行で走行した場合においても、補助電源装置８への電力供給が絶たれるため、フィルタコンデンサ電圧Ｖfcは降下が、離線区間を力行または回生ブレーキ運転で走行した場合は、車両の加速や制動に大きな電力を要するため、フィルタコンデンサ電圧Ｖfcの変動が急激である。そのため、本実施例は、離線区間を力行または回生ブレーキ運転で走行した場合のフィルタコンデンサ電圧Ｖfcの急激な変動を抑制することに注目したものである。
【００９３】
本実施例の構成は、上記の実施例１〜３のいずれかと同様である。実施例１〜３との相違点は、Ｈｉｇｈ側のスイッチング信号Ｋを出力するトリガが、車両の回生ブレーキ運転または力行運転の開始情報である点である。当該回生ブレーキ運転や力行運転の開始情報は、運転士が運転台へ入力する情報、または加速度センサからの車両の加速度情報を使用するものとする。
【００９４】
本実施例によると、力行運転または回生ブレーキ運転の開始情報が入力されると、Ｈｉｇｈ側のスイッチング信号Ｋが出力され、スイッチ装置９０のスイッチング動作が開始される。その後、離線区間を進出すると実施例１〜３と同様にＬｏｗ側のスイッチング信号Ｋが出力され、スイッチ装置９０のスイッチング動作が停止する。
【００９５】
本実施例では、一度の力行運転中または回生ブレーキ運転中に複数の離線区間が存在する場合には、フィルタコンデンサ電圧の変動を抑制することができないという問題があるが、Ｈｉｇｈ側のスイッチング信号Ｋを出力するトリガを、図１３，図１４，図１５に示すように回生ブレーキ運転や力行運転の開始情報と、実施例１〜３に示した走行情報とのアンド条件とすることで上記問題を解決することが可能である。
【００９６】
本実施例によると、離線区間を進出した際に、スイッチ装置のスイッチングを停止させることが可能となるため、スイッチング動作期間を短縮でき、スイッチング動作によるエネルギ損失を抑制することが可能となる。
【００９７】
上記した各実施例においては、図５に示すように遅延素子３９が設けられており、離線が生じてフリップフロップ回路３７の出力信号により切替え器３８が切替えられると、離線発生直前のフィルタコンデンサ電圧Ｖfcを直流電圧指令値Ｖrefとして出力することとしたが、直流電圧指令値Ｖrefは必ずしも離線発生直前のフィルタコンデンサ電圧である必要は無く、電力変換装置と前記スイッチ装置の接続点の電圧値を所定範囲に保つようにすれば良い。
【符号の説明】
【００９８】
１，１０１  集電装置
２，１０２  フィルタリアクトル
３，１０３  フィルタコンデンサ
４，１０４  インバータ装置
５，１０５  主電動機
６，１０６  電力変換装置
７  コンバータ装置
８  補助電源装置
９ａ，９ｂ，１０９ａ，１０９ｂ  ＩＧＢＴ
１０，１１０  蓄電装置
１１，１１１  主平滑リアクトル
１２，１３，１１２，１１３  直流電圧検出器
１４，１１４  直流電流検出器
１５  充放電制御装置
１６，１１６  インバータ制御装置
１７  補助電源制御装置
１８  蓄電制御装置
１９  情報伝達手段
２０，１２０  減速器
２１，１２１  車輪
２２  回転周波数検出器
２３  スイッチング信号出力装置
２４  走行距離演算装置
２５ａ，２５ｂ  離線位置記憶装置
２６  電圧指令値演算部
２７，２９  減算器
２８  係数器
３０  ＡＣＲ（電流制御部）
３１  ゲートパルス演算器
３２，３６，３８  切替え器
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ，３３ｆ，４３ａ，４３ｂ，４３ｃ  比較器
３５  反転器
３７  フリップフロップ回路
３９  遅延素子
４０ａ，４０ｂ  車上子
４１ａ，４１ｂ  地上子
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ  車両速度演算部
４４ａ，４４ｂ，４４ｃ  判別器
４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ，４５ｅ，４５ｆ，４５ｇ  論理回路
９０，１０９０  スイッチ装置
１１５  制御装置
【図１】
2011078185.tif 000003
【図２】
2011078185.tif 000004
【図３】
2011078185.tif 000005
【図４】
2011078185.tif 000006
【図５】
2011078185.tif 000007
【図６】
2011078185.tif 000008
【図７】
2011078185.tif 000009
【図８】
2011078185.tif 000010
【図９】
2011078185.tif 000011
【図１０】
2011078185.tif 000012
【図１１】
2011078185.tif 000013
【図１２】
2011078185.tif 000014
【図１３】
2011078185.tif 000015
【図１４】
2011078185.tif 000016
【図１５】
2011078185.tif 000017