(57)【要約】【課題】電力貯蔵装置のキャパシタの劣化をリアルタイムで判定できる電気車制御装置を提供することである。【解決手段】架線１１からの直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータ装置１７及び電力貯蔵装置１９を介してインバータ装置２０に供給し、インバータ装置２０により電気車の電動機を動作させるとともに電力貯蔵装置１９のキャパシタ２２に電動機の回生エネルギーを吸収する。充放電制御部２６は、電力貯蔵装置１９のキャパシタ２２への充放電時に充放電電流と充放電時間とを制御し、監視部２４は、キャパシタ電圧の上昇の傾きからキャパシタ２２の劣化を判定する。【選択図】  図１
2008043174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
架線からの直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータ装置及び電力貯蔵装置を介してインバータ装置に供給し、前記インバータ装置により電気車の電動機を動作させるとともに前記電力貯蔵装置のキャパシタに前記電動機の回生エネルギーを吸収する電気車制御装置において、前記電力貯蔵装置のキャパシタへの充放電時に充放電電流と充放電時間とを制御する充放電制御部と、キャパシタ電圧の上昇の傾きからキャパシタの劣化を判定する監視部とを備えたことを特徴とする電気車制御装置。
【請求項２】
架線からの直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータ装置及び電力貯蔵装置を介してインバータ装置に供給し、前記インバータ装置により電気車の電動機を動作させるとともに前記電力貯蔵装置のキャパシタに前記電動機の回生エネルギーを吸収する電気車制御装置において、前記電力貯蔵装置のキャパシタへの充放電時に充放電電流と充放電時間とを制御する充放電制御部と、キャパシタ電圧の下降の傾きからキャパシタの劣化を判定する監視部とを備えたことを特徴とする電気車制御装置。
【請求項３】
架線からの直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータ装置及び電力貯蔵装置を介してインバータ装置に供給し、前記インバータ装置により電気車の電動機を動作させるとともに前記電力貯蔵装置のキャパシタに前記電動機の回生エネルギーを吸収する電気車制御装置において、前記電力貯蔵装置のキャパシタへの充放電時に充放電電流と充放電時間とを制御する充放電制御部と、キャパシタへの充電時の充電時間からキャパシタの異常を判定する監視部とを備えたことを特徴とする電気車制御装置。
【請求項４】
架線からの直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータ装置及び電力貯蔵装置を介してインバータ装置に供給し、前記インバータ装置により電気車の電動機を動作させるとともに前記電力貯蔵装置のキャパシタに前記電動機の回生エネルギーを吸収する電気車制御装置において、前記電力貯蔵装置のキャパシタへの充放電時に充放電電流と充放電時間とを制御する充放電制御部と、キャパシタへの放電時の放電時間からキャパシタの異常を判定する監視部とを備えたことを特徴とする電気車制御装置。
【請求項５】
架線からの直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータ装置及び電力貯蔵装置を介してインバータ装置に供給し、前記インバータ装置により電気車の電動機を動作させるとともに前記電力貯蔵装置のキャパシタに前記電動機の回生エネルギーを吸収する電気車制御装置において、前記電力貯蔵装置のキャパシタへの充放電時に充放電電流と充放電時間とを制御する充放電制御部と、キャパシタへの充電電荷量を計算し前記充電電荷量に応じたキャパシタ電圧の上昇値からキャパシタの劣化を判定する監視部とを備えたことを特徴とする電気車制御装置。
【請求項６】
架線からの直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータ装置及び電力貯蔵装置を介してインバータ装置に供給し、前記インバータ装置により電気車の電動機を動作させるとともに前記電力貯蔵装置のキャパシタに前記電動機の回生エネルギーを吸収する電気車制御装置において、前記電力貯蔵装置のキャパシタへの充放電時に充放電電流と充放電時間とを制御する充放電制御部と、キャパシタへの放電電荷量を計算し前記放電電荷量に応じたキャパシタ電圧の下降値からキャパシタの劣化を判定する監視部とを備えたことを特徴とする電気車制御装置。
【請求項７】
架線からの直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータ装置及び電力貯蔵装置を介してインバータ装置に供給し、前記インバータ装置により電気車の電動機を動作させるとともに前記電力貯蔵装置のキャパシタに前記電動機の回生エネルギーを吸収する電気車制御装置において、前記電力貯蔵装置のキャパシタへの充放電時に充放電電流と充放電時間とを制御する充放電制御部と、キャパシタ電圧変化の関係からキャパシタの内部抵抗値を演算し前記内部抵抗値に基づいてキャパシタの劣化を判定する監視部とを備えたことを特徴とする電気車制御装置。
【請求項８】
前記監視部は、前記内部抵抗分の電圧を除いたキャパシタ電圧を計算して、その内部抵抗分の電圧を除いたキャパシタ値とキャパシタ充電電流値または放電電流値とを用いてキャパシタ容量を計算し、そのキャパシタ容量からキャパシタの劣化を判定することを特徴とする請求項７記載の電気車制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャパシタを有し電気車の電動機の回生エネルギーを電力貯蔵装置のキャパシタに吸収するようにした電気車制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気車制御装置として、架線からの直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータ装置で所定の直流電力に変換し、インバータ装置で電車の電動機を動作させると共に、電動機の回生エネルギーを電力貯蔵装置に吸収するようにしたものがある（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
一般に、この電力貯蔵装置は充電電圧が高く、特に大容量キャパシタを用いて電力貯蔵装置を構成する場合は、キャパシタ１個当たりの電圧を定格電圧に近い値で使用して、そのキャパシタを数百個といった数だけ直列に接続して構成する。
【０００４】
電力貯蔵装置は車両の床下に設置されることになるため、屋外の温度にさらされる。このため、温度仕様としても厳しくキャパシタに対しては非常に厳しい状態で使用を継続することになる。従って、キャパシタの寿命は車両の寿命に比較して短くキャパシタは車両用の部品としては消耗品としての位置付けとなる。
【０００５】
キャパシタが経年により劣化すると、静電容量が低下し内部抵抗値が上昇する。キャパシタの交換時期はその使用温度環境と使用する電圧と使用頻度から予め予測して４年または８年等の交換周期を決めて交換するようにしている。
【特許文献１】特開２００２−３０５８０３号公報
【特許文献２】特開２００３−１８７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、予め交換周期を決めて交換するのでは、実際の使用温度環境や使用頻度が寿命予測に使用した条件と異なった場合には、実際の容量低下が予測より大きかったり、または小さかったりする。このことから交換時期が必ずしも適切でないことが考えられ、適切な交換時期を得る方法が望まれている。また、過電圧の印加等により異常に劣化した場合において、その劣化を検出できる手段が要請されている。
【０００７】
本発明の目的は、電力貯蔵装置のキャパシタの劣化をリアルタイムで判定できる電気車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】
【０００８】
本発明の電気車制御装置は、架線からの直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータ装置及び電力貯蔵装置を介してインバータ装置に供給し、前記インバータ装置により電気車の電動機を動作させるとともに前記電力貯蔵装置のキャパシタに前記電動機の回生エネルギーを吸収する電気車制御装置において、前記電力貯蔵装置のキャパシタへの充放電時に充放電電流と充放電時間とを制御する充放電制御部と、キャパシタ電圧の上昇の傾きからキャパシタの劣化を判定する監視部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、現在のキャパシタの容量または内部抵抗値をリアルタイムに計算してキャパシタの劣化を判定するので、電力貯蔵装置のキャパシタの劣化をリアルタイムで判定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係わる電気車制御装置に構成図である。架線１１からの直流電力は、パンタグラフ１２により高速度遮断器１３を介して、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置フィルタコンデンサ充電抵抗器１４及び遮断器１５の並列回路に入力され、さらにフィルタリアクトル１６を介してＤＣ／ＤＣコンバータ装置１７に入力される。ＤＣ／ＤＣコンバータ装置１７にはリアクトル１８を介して電力貯蔵装置１９が接続され、さらにインバータ装置２０が接続されている。インバータ装置２０は、図示省略の電気車の電動機を動作させるとともに電力貯蔵装置１９のキャパシタ２２に電動機の回生エネルギーを吸収するものである。
【００１１】
電力貯蔵装置１９は、遮断器２１を介して複数のキャパシタ２２が直列接続されて構成されている。この複数のキャパシタ２２のキャパシタ電圧Ｖは電圧検出器２３で検出されて監視部２４に入力される。一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置１７には電流検出器２５が設けられ、この電流検出器２５でキャパシタ２２の充放電電流Ｉが検出されて監視部２４に入力される。監視部２４はキャパシタ２２の劣化を判定するものであり、充電制御部２６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置１７を制御して、電力貯蔵装置１９のキャパシタ２２への充放電時に充放電電流や充放電時間を制御するものである。
【００１２】
電気車に電力貯蔵装置１９を適用した場合には、電力貯蔵装置１９への充電は電気車が回生ブレーキを動作させたときに行い、放電は電気車が力行時に行う。これにより、回生エネルギーの一部を電力貯蔵装置１９のキャパシタ２２に蓄え、力行時に蓄えたエネルギーで力行電流のアシストを行う。
【００１３】
（実施例１）
図２は、本発明の実施例１における監視部２４が監視するキャパシタ２２の電流Ｉと電圧Ｖとの関係図である。図２に示すように、充電電流Ｉの積算によりキャパシタ電圧Ｖは上昇する。これは、キャパシタ２２への充電電流Ｉによりキャパシタ２２が充電されるためである。充放電制御部２６は、充電電流Ｉを所定電流Ｉｒまで立ち上げ、キャパシタ２２の電圧Ｖが定格電圧Ｖｒに近づいたら充電電流Ｉを下げ、キャパシタ電圧Ｖが定格電圧Ｖｒ以上にならないように制御する。キャパシタ電圧Ｖの上昇の出発点がゼロでなく充電開始電圧Ｖ０であるのは、充電開始時の充電パワーを得るためである。また、所定電流Ｉｒの値を選択することによって充電時間を制御できる。
【００１４】
キャパシタ２２に充電された電荷量Ｑは（１）式のとおり充電電流Ｉを時間積分した値で計算される。図２において、斜線部分の面積がキャパシタ２２に充電された電荷量Ｑである。
【００１５】
Ｑ＝∫Ｉｄｔ  …（１）
図３は、本発明の実施例１における監視部２４でのキャパシタ２２の劣化判定の一例の説明図である。図３では、キャパシタ容量Ｃが低下する前の初期状態での充電電流Ｉａと電圧Ｖａとの関係と、キャパシタ容量Ｃが低下した状態での充電電流Ｉｂと電圧Ｖｂとの関係を示している。
【００１６】
経年でキャパシタ容量が低下すると充電できる電荷量Ｑが少なくなるため、所定電流Ｉｒを同じとした場合には電圧Ｖｂの上昇が早くなる。従って、図３に示すように、キャパシタ容量Ｃが低下した場合の充電電流Ｉｂは、キャパシタ容量Ｃが正常な場合の充電電流Ｉａに比較し、所定電流Ｉｒを流せる時間は時点ｔｂまでとなり、正常な場合の時点ｔａまでより短くなる。その結果、充電電流Ｉｂを積分した電荷量は小さくなる。
【００１７】
以上のことから、監視部２４では、所定電流Ｉｒのもとで、キャパシタ２２の充電時に充電時間を監視し、充電時間が予め定めた時間より短くなったときはキャパシタ２２の異常と判定できる。同様に、所定電流Ｉｒのもとで、キャパシタ２２の放電時に放電時間を監視し、放電時間が予め定めた時間より短くなったときはキャパシタ２２の異常と判定できる。また、キャパシタ容量Ｃが低下すると充電できる電荷量Ｑが少なくなり、電圧Ｖの上昇が早くなるので、キャパシタ電圧Ｖの電圧上昇の傾きが所定値より大きいときはキャパシタ２２の異常と判定できる。同様に、キャパシタ電圧Ｖの電圧下降の傾きが所定値より大きいときはキャパシタ２２の異常と判定できる。
【００１８】
図４は、本発明の実施例１における監視部２４でのキャパシタ２２の劣化判定の他の一例の説明図である。図４に示すように、キャパシタ２２の電圧ＶがＶ１からＶ２に変化するのに充電された電荷量Ｑは、斜線部分Ｑ１２である。この電荷量Ｑ１２は（１）式を用いて、時点ｔ１から時点ｔ２までの充電電流Ｉを時間積分して計算する。
【００１９】
図４では積分する間の充電電流Ｉは直線状に描かれているが、時間積分を行うため充電電流Ｉは時間的に変化してもかまわない。積分計算された電荷量Ｑ１２とＶ１、Ｖ２とからキャパシタ容量Ｃを（２）式を用いて計算する。
【００２０】
Ｃ＝Ｑ１２／（Ｖ２−Ｖ１）  …（２）
この計算されたキャパシタ容量Ｃを用いてキャパシタ容量の低下の監視が可能である。監視部２４はキャパシタ容量の低下を検出した場合には、充放電制御部２６にその旨を出力する。充放電制御部２６は監視部２４からキャパシタ容量の低下を入力すると電力貯蔵装置１９への充放電動作を停止する。あるいは、充放電動作の停止に代えて、充電電流を下げる制御を行う。また、キャパシタ２２の交換や点検を行うためのアラームを出力するようにしてもよい。
【００２１】
ここで、充電電荷量Ｑを充電電流Ｉの時間積分から求めたが、充電電流Ｉがある程度決まっていれば、ある一定時間のキャパシタ電圧変化の傾きから簡易的にキャパシタ容量を求めることができる。すなわち、キャパシタ電圧ＶがＶ１からＶ２に変化する時間が短いときはキャパシタ容量が小さく異常に低下していると判断できるので、充電電流を下げる制御を行うことができる。
【００２２】
本発明の実施例１によれば、キャパシタ２２の劣化をキャパシタ容量の低下から検知することができる。従って、キャパシタ容量が低下したときは、充電電流を下げる制御を働かせることができ、あるいは充放電を停止することができる。また、キャパシタ２２の交換時期を適切に見極めることができる。
【００２３】
（実施例２）
図５は、本発明の実施例２における監視部２４でのキャパシタ２２の劣化判定の一例の説明図である。この実施例２は、充電開始時のキャパシタ電圧の変化の関係からキャパシタの内部抵抗値を演算し、その内部抵抗値に基づいてキャパシタの劣化を判定するようにしたものである。
【００２４】
充電開始時に急峻に充電電流Ｉを上昇させたときには、キャパシタ電圧Ｖはその内部抵抗値分だけ上昇する。そのキャパシタ電圧の上昇分ＶＲは、キャパシタ内部抵抗値をｒとすると（３）式で示される。内部抵抗値ｒが大きくなるとキャパシタ電圧上昇分ＶＲは大きくなる。
【００２５】
ＶＲ＝ｒ・Ｉ  …（３）
内部抵抗値は、充電電流を急峻に上昇させたときのキャパシタ電圧上昇分ＶＲと充電電流Ｉとから（４）式で計算される。
【００２６】
ｒ＝ＶＲ／Ｉ  …（４）
この計算された内部抵抗値ｒを用いてキャパシタ２２の劣化の監視が可能である。内部抵抗値ｒが所定値を超えているときは、監視部２４はキャパシタ２２が劣化していると判断する。監視部２４はキャパシタ２２が劣化していると判定したときは、充放電制御部２６にその旨を出力する。充放電制御部２６は監視部２４からキャパシタ２２の劣化を入力すると電力貯蔵装置１９への充放電動作を停止する。あるいは、充放電動作の停止に代えて、充電電流を下げる制御を行う。また、キャパシタ２２の交換や点検を行うためのアラームを出力するようにしてもよい。
【００２７】
本発明の実施例２によれば、充電電流Ｉを急峻に与えたときのキャパシタ電圧の上昇分ＶＲに基づいてその内部抵抗値ｒを計算し、その内部抵抗値ｒによりキャパシタ２２の劣化を検知するので、キャパシタ２２の劣化を簡便に検知できる。
【００２８】
（実施例３）
図６は、本発明の実施例３における監視部２４でのキャパシタ２２の劣化判定の一例の説明図である。この実施例３は、充電終了時のキャパシタ電圧の変化の関係からキャパシタの内部抵抗値を演算し、その内部抵抗値に基づいてキャパシタの劣化を判定するようにしたものである。
【００２９】
図６に示すように、キャパシタ２２への充電電流Ｉを充電終了時ｔ２においてＩ２だけ急峻に下降させたときは、それに伴いキャパシタ電圧ＶはＶＲ２だけ急峻に下降する。すなわち、キャパシタ２２の充電電流ＩをＩ２だけ下降させて、そのときのキャパシタ電圧Ｖの下降電圧分ＶＲ２から内部抵抗値ｒを（５）式を用いて計算する。
【００３０】
ｒ＝ＶＲ２／Ｉ２  …（５）
この計算された内部抵抗値ｒを用いてキャパシタ２２の劣化監視が可能である。内部抵抗値ｒが所定値を超えているときは、監視部２４はキャパシタ２２が劣化していると判断する。監視部２４はキャパシタ２２が劣化していると判定したときは、充放電制御部２６にその旨を出力する。充放電制御部２６は監視部２４からキャパシタ２２の劣化を入力すると電力貯蔵装置１９への充放電動作を停止する。あるいは、充放電動作の停止に代えて、充電電流を下げる制御を行う。また、キャパシタ２２の交換や点検を行うためのアラームを出力するようにしてもよい。
【００３１】
本発明の実施例３によれば、充電電流Ｉを急峻に下降させたときのキャパシタ電圧の下降分ＶＲ２に基づいてその内部抵抗値ｒを計算し、その内部抵抗値ｒによりキャパシタ２２の劣化を検知するので、キャパシタ２２の劣化を簡便に検知できる。
【００３２】
（実施例４）
図７は、本発明の実施例４における監視部２４でのキャパシタ２２の劣化判定の一例の説明図である。この実施例４は、内部抵抗値分の電圧を除いたキャパシタ電圧を計算して、その内部抵抗値分の電圧を除いたキャパシタ値とキャパシタ充電電流値とを用いてキャパシタ容量を計算し、そのキャパシタ容量からキャパシタの劣化を判定するようにしたものである。
【００３３】
すなわち、キャパシタ充電電流をＩ１上昇させたときのキャパシタ電圧Ｖの上昇分ＶＲ１から内部抵抗値ｒを計算し、キャパシタ電圧ＶがＶ１からＶ２に変化するときの充電電荷量Ｑ１２を充電電流の積分値から求めて、それらの値からキャパシタ容量Ｃを計算する。
【００３４】
実施例１ではキャパシタ２２の内部抵抗値ｒを無視して簡易的にキャパシタ容量Ｃを計算したが、実施例４ではキャパシタ容量Ｃを計算する際に、キャパシタ充電電流Ｉの上昇分Ｉ１とキャパシタ電圧Ｖの上昇分ＶＲ１とから求めた内部抵抗値を使用することにより精度良くキャパシタ容量Ｃを計算する。
【００３５】
図８は、本発明の実施例４におけるキャパシタ２２の内部抵抗を含めた等価回路である。キャパシタ２２の容量Ｃを計算するときのキャパシタ電圧Ｖは内部抵抗を含んだ全電圧Ｖではなく、内部抵抗を除いたキャパシタ電圧Ｖｃから求めなくてはならない。実際には内部抵抗ｒを含んだ電圧Ｖを測定することしかできないため、内部抵抗を除いたキャパシタ電圧Ｖｃを内部抵抗値ｒと充電電流Ｉとから（６）式から計算で求める必要がある。
【００３６】
Ｖｃ＝Ｖ−ｒ・Ｉ  …（６）
図７において、キャパシタ２２の全電圧がＶ１、Ｖ２となったときの内部抵抗を除いたキャパシタ電圧Ｖｃはそれぞれ充電電流Ｉｃ１、Ｉｃ２を用いて（７）式及び（８）式のように計算される。
【００３７】
Ｖｃ１＝Ｖ１−ｒ・Ｉｃ１  …（７）
Ｖｃ２＝Ｖ２−ｒ・Ｉｃ２  …（８）
（７）式及び（８）式と充電電流Ｉとを積分して求めた充電電荷量Ｑ１２からキャパシタ容量Ｃは（９）式により求めることができる。
【００３８】
Ｃ＝Ｑ１２／（Ｖｃ２−Ｖｃ１）  …（９）
この計算されたキャパシタ容量Ｃを用いてキャパシタ容量の低下の監視が可能である。（９）式で求めたキャパシタ容量Ｃが所定値未満のときは、監視部２４はキャパシタ２２が劣化していると判断する。監視部２４はキャパシタ２２が劣化していると判定したときは、充放電制御部２６にその旨を出力する。充放電制御部２６は監視部２４からキャパシタ２２の劣化を入力すると電力貯蔵装置１９への充放電動作を停止する。あるいは、充放電動作の停止に代えて、充電電流を下げる制御を行う。また、キャパシタ２２の交換や点検を行うためのアラームを出力するようにしてもよい。
【００３９】
本発明の実施例４によれば、内部抵抗を除いたキャパシタ電圧Ｖｃに基づいてキャパシタ容量Ｃを求めるので、キャパシタ容量Ｃをより正確に求めることができる。
【００４０】
（実施例５）
図９は、本発明の実施例５における監視部２４でのキャパシタ２２の劣化判定の一例の説明図である。この実施例５は、実施例４に対しキャパシタの充電電流Ｉに代えて放電電流を用いて、キャパシタの劣化を判定するようにしたものである。すなわち、キャパシタ放電時に内部抵抗とキャパシタ容量とを計算する。
【００４１】
図９に示すように、キャパシタ放電電流Ｉ’を上昇分Ｉ３だけ上昇させたときのキャパシタ電圧Ｖの下降分ＶＲ３からキャパシタ内部抵抗を計算する。さらにキャパシタ電圧ＶがＶ３からＶ４に下降するときの放電電荷量Ｑｄを放電電流の積分値から求めて（図９の斜線部分）、それらの値からキャパシタ容量Ｃを計算する。
【００４２】
キャパシタの全電圧がＶ３、Ｖ４となったときの内部抵抗を除いたキャパシタ電圧は、それぞれ充電電流Ｉｃ３、Ｉｃ４を用いて（１０）式及び（１１）式のように計算される。
【００４３】
Ｖｃ３＝Ｖ３−ｒ・Ｉｃ３  …（１０）
Ｖｃ４＝Ｖ４−ｒ・Ｉｃ４  …（１１）
（１０）式及び（１１）式と充電電流を積分して求めた充電電荷量Ｑｄとからキャパシタ容量Ｃは（１２）式により求めることができる。
【００４４】
Ｃ＝Ｑｄ／（Ｖｃ３−Ｖｃ４）  …（１２）
この計算されたキャパシタ容量Ｃを用いてキャパシタ容量の低下の監視が可能である。簡易的にキャパシタ容量Ｃを計算するには、内部抵抗ｒを無視して、（１０）式及び（１１）式を、（１３）式及び（１４）式として、式（１２）からＣを計算してもよい。
【００４５】
Ｖｃ３＝Ｖ３  …（１３）
Ｖｃ４＝Ｖ４  …（１４）
この計算されたキャパシタ容量Ｃを用いてキャパシタ容量低下の監視が可能である。（１２）式で求めたキャパシタ容量Ｃが所定値未満のときは、監視部２４はキャパシタ２２が劣化していると判断する。監視部２４はキャパシタ２２が劣化していると判定したときは、充放電制御部２６にその旨を出力する。充放電制御部２６は監視部２４からキャパシタ２２の劣化を入力すると電力貯蔵装置１９への充放電動作を停止する。あるいは、充放電動作の停止に代えて、充電電流を下げる制御を行う。また、キャパシタ２２の交換や点検を行うためのアラームを出力するようにしてもよい。
【００４６】
実施例５では、放電電荷量Ｑｄを放電電流Ｉ’の時間積分から求めているが放電電流Ｉ’がある程度決まっていれば、ある一定時間のキャパシタ電圧Ｖの変化の傾きから簡易的に容量の異常を検出することができる。すなわち、キャパシタ２２の電圧がＶ３からＶ４に変化する時間が短いと容量が異常に低下していると判断し、放電電流を下げる制御を行うことができる。
【００４７】
本発明の実施例５によれば、実施例４と同様に、内部抵抗を除いたキャパシタ電圧Ｖｃに基づいてキャパシタ容量Ｃを求めるので、キャパシタ容量Ｃをより正確に求めることができる。
【００４８】
（実施例６）
図１０は、本発明の実施例６における監視部２４でのキャパシタ２２の劣化判定の一例の説明図である。この実施例６は、キャパシタ２２への充電電荷量Ｑを計算し、充電電荷量Ｑに応じたキャパシタ電圧Ｖの上昇値からキャパシタ２２の劣化を判定するようにしたものである。
【００４９】
キャパシタ電圧Ｖの上昇はキャパシタ２２への充電電荷量Ｑに比例するため、キャパシタ２２が正常であればキャパシタ電圧Ｖはその容量に応じて上昇する。そこで、実施例６では、充電電荷量Ｑとそのときのキャパシタ電圧Ｖの上昇値とからキャパシタ２２の異常を検出する。
【００５０】
図１０に示すように、キャパシタ２２への充電電荷量Ｑを充電電流Ｉの時間積分値から計算し（図１０の斜線部分）、その積分時間内のキャパシタ電圧Ｖの上昇値ΔＶがある値以下であったらキャパシタが異常であると判断する。そのとき、充電電流Ｉはキャパシタ２２だけではなく他の箇所へ漏れているか、キャパシタ２２が容量Ｃをなくして低抵抗体となっていることが考えられる。電圧Ｖｘはキャパシタ２２が正常である場合、電圧Ｖｙはキャパシタ２２が異常な場合の特性曲線である。
【００５１】
図１１は本発明の実施例６における監視部２４の一例を示す回路構成図である。充電開始指令により、スイッチＳ１、Ｓ２が端子１側に切り換わる。スイッチＳ１の切り換えにより充電電流Ｉの時間積分を積分器２７により開始する。一方、スイッチＳ２の切り換えにより、充電開始電圧Ｖ０を記憶するとともにキャパシタ電圧Ｖ及び充電開始電圧Ｖを減算器２８に入力する。比較器２９は、積分器２７の出力として計算される充電電荷量Ｑがある一定値Ｘ以上になったときにスイッチＳ３を端子１側に切り換える。これにより、キャパシタ電圧Ｖと先に記憶した充電開始電圧Ｖ０との電圧差ΔＶが比較器３０に入力され、その電圧差ΔＶがある一定値Ｙ以下であった場合にはキャパシタ異常信号を出力する。
【００５２】
図１２は、本発明の実施例６における監視部２４の他の一例を示す回路構成図であり、図１１の回路構成を簡素化したものである。この一例では充電開始指令が出力されると、スイッチＳ１’が端子１側に切り換わり、充電電流Ｉを積分器３１で積分して充電電荷量Ｑを演算する。その充電電荷量Ｑは比較器３２に入力され、充電電荷量Ｑがある値Ｚ以上となったらキャパシタ異常信号を出力するものである。この構成でも充電電荷量Ｑの異常検知レベルＺをキャパシタ容量Ｃから計算できる充電電荷量Ｑに比較して大きな値としておけばキャパシタ異常は検出できる。
【００５３】
図１１及び図１２の構成の監視部２４は、充電電流を積分する構成としているが、充電電流がある程度値が決まっていれば、充電時間がある値以上であることを検知して異常検知としても同様の検知は可能である。また、充電時間がある値以下であることを検知することでキャパシタ２２の容量低下を検知することが可能である。同様に、キャパシタからの放電においても放電電流を決めておけば、その放電時間がある値以下であることを検知することでキャパシタ容量Ｃの低下を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態に係わる電気車制御装置に構成図。
【図２】本発明の実施例１における監視部が監視するキャパシタの電流Ｉと電圧Ｖとの関係図。
【図３】本発明の実施例１における監視部でのキャパシタの劣化判定の一例の説明図。
【図４】本発明の実施例１における監視部でのキャパシタの劣化判定の他の一例の説明図。
【図５】本発明の実施例２における監視部でのキャパシタの劣化判定の一例の説明図。
【図６】本発明の実施例３における監視部でのキャパシタの劣化判定の一例の説明図。
【図７】本発明の実施例４における監視部でのキャパシタの劣化判定の一例の説明図。
【図８】本発明の実施例４におけるキャパシタの内部抵抗を含めた等価回路。
【図９】本発明の実施例５における監視部でのキャパシタの劣化判定の一例の説明図。
【図１０】本発明の実施例６における監視部でのキャパシタの劣化判定の一例の説明図。
【図１１】本発明の実施例６における監視部の一例を示す回路構成図。
【図１２】本発明の実施例６における監視部の他の一例を示す回路構成図。
【符号の説明】
【００５５】
１１…架線、１２…パンタグラフ、１３…高速度遮断器、１４…ＤＣ／ＤＣコンバータ装置フィルタコンデンサ充電抵抗器、１５…遮断器、１６…フィルタリアクトル、１７…ＤＣ／ＤＣコンバータ装置、１８…リアクトル、１９…電力貯蔵装置、２０…インバータ装置、２１…遮断器、２２…キャパシタ、２３…電圧検出器、２４…監視部、２５…電流検出器、２６…充電制御部、２７…積分器、２８…減算器、２９…比較器、３０…比較器、３１…積分器、３２…比較器
【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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【図１１】
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【図１２】
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