(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
列車の１編成の車両に複数台の電源装置を有し、少なくとも１台を稼動し残りを待機させて運用する電気車用電源装置において、各々の電源装置は、パンタグラフを介して得られる直流の架線電圧を交流に変換するインバータ装置と、前記架線電圧の有無を検出する架線電圧検出器と、前記インバータ装置の出力電圧の有無を検出する出力電圧検出器と、前記架線電圧検出器および前記出力電圧検出器の検出信号に基づいて前記インバータ装置の稼動または待機を判断し前記インバータ装置を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする電気車用電源装置。
【請求項２】
前記制御装置は、自己の電源装置が稼動状態であるときに前記架線電圧を認識できなくなった場合には、他の電源装置に稼動権限を委譲することを特徴とする請求項１記載の電気車用電源装置。
【請求項３】
前記制御装置は、自己の電源装置が待機状態であるときに他の電源装置から稼動権限の委譲を受けたときには、自己の電源装置の架線電圧の有無を判断し架線電圧を認識できるときは、自己の電源装置を稼動状態とすることを特徴とする請求項２記載の電気車用電源装置。
【請求項４】
１台の電源装置に２台のインバータ装置を有し、１台を稼動し他の１台を待機させて運用する電気車用電源装置において、パンタグラフを介して得られる直流の架線電圧を交流に変換する２台のインバータ装置と、各々のインバータ装置に入力される架線電圧の有無を検出する架線電圧検出器と、各々のインバータ装置の出力電圧の有無を検出する出力電圧検出器と、前記架線電圧検出器および前記出力電圧検出器の検出信号に基づいて前記インバータ装置の稼動または待機を判断し前記インバータ装置を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする電気車用電源装置。
【請求項５】
前記制御装置は、自己のインバータ装置が稼動状態であるときに前記架線電圧を認識できなくなった場合には、待機中のインバータ装置に稼動権限を委譲することを特徴とする請求項４記載の電気車用電源装置。
【請求項６】
前記制御装置は、自己のインバータ装置が待機状態であるときに稼働中のインバータ装置から稼動権限の委譲を受けたときには、自己のインバータ装置の架線電圧の有無を判断し架線電圧を認識できるときは、自己のインバータ装置を稼動状態とすることを特徴とする請求項５記載の電気車用電源装置。
【請求項７】
１台の電源装置に複数台のインバータ装置を有し、少なくとも１台を稼動し残りを待機させて運用する電気車用電源装置において、パンタグラフを介して得られる直流の架線電圧を交流に変換する複数台のインバータ装置と、各々のインバータ装置に入力される架線電圧の有無を検出する架線電圧検出器と、各々のインバータ装置の出力電圧の有無を検出する出力電圧検出器と、前記架線電圧検出器および前記出力電圧検出器の検出信号に基づいて前記インバータ装置の稼動または待機を判断し前記インバータ装置を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする電気車用電源装置。
【請求項８】
前記制御装置は、自己のインバータ装置が稼動状態であるときに前記架線電圧を認識できなくなった場合には、他のインバータ装置に稼動権限を委譲することを特徴とする請求項７記載の電気車用電源装置。
【請求項９】
前記制御装置は、自己のインバータ装置が待機状態であるときに他のインバータ装置から稼動権限の委譲を受けたときには、自己のインバータ装置の架線電圧の有無を判断し架線電圧を認識できるときは、自己のインバータ装置を稼動状態とすることを特徴とする請求項８記載の電気車用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、架線から電力を受け取り電気車に照明や空調装置などの電源を供給する電気車用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電気車用電源装置は架線から電力を受け取り、電気車に対して照明や空調装置などの電源を供給する。このような電気車用電源装置においては、電圧検出器にて架線電圧の有無を検出し、電圧が印加されている場合に動作を開始するようにしている。また、冗長系を有するために１編成に２台以上の電源装置を搭載したり、もしくは１台の電源装置内に２つ以上のインバータを備えることがある。
【０００３】
ここで、１台もしくは複数台のインバータを待機させ、故障が発生した際に待機していたインバータに切り換えて、安定性を確保するとともに小型化及び軽量化をはかったものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２８７１２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の冗長化された電気車用電源装置においては、一方のインバータの故障の際に他方のインバータに切り換えることになるが、架線電圧が未検知の場合にはパンタグラフが下がっていると判断するので、電圧検出器の故障等による電圧未検知であったとしても、電圧検出器の故障とは判断せず双方のインバータが待機状態となることがある。このような状態になると、インバータが正常であっても電気車に照明や空調などの電源を供給することができなくなる。
【０００５】
本発明の目的は、架線電圧の検知情報を受信することができなくなった場合でも、インバータが正常である限りは電気車に電源を供給できる電気車用電源装置を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電気車用電源装置は、列車の１編成の車両に複数台の電源装置を有し、少なくとも１台を稼動し残りを待機させて運用する電気車用電源装置において、各々の電源装置は、パンタグラフを介して得られる直流の架線電圧を交流に変換するインバータ装置と、前記架線電圧の有無を検出する架線電圧検出器と、前記インバータ装置の出力電圧の有無を検出する出力電圧検出器と、前記架線電圧検出器および前記出力電圧検出器の検出信号に基づいて前記インバータ装置の稼動または待機を判断し前記インバータ装置を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、架線電圧の検知情報を受信することができなくなった場合でも、インバータが正常である限りは電気車に電源を供給できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係わる電気車用電源装置の構成図である。２台の電源装置１１ａ、１１ｂが１編成内に搭載されている場合について説明する。２台の電源装置１１ａ、１１ｂは列車の１編成の車両に取り付けられる。各々の電源装置１１ａ、１１ｂは架線１２からパンタグラフ１３を介して直流電力を受け取り、交流電力に変換して負荷線１８を介して１編成の列車の負荷に電力を供給する。
【０００９】
各々の電源装置１１ａ、１１ｂは、架線１２からパンタグラフ１３を介して得られる直流の架線電圧を交流に変換するインバータ装置１４ａ、１４ｂと、架線電圧の有無を検出する架線電圧検出器１５ａ、１５ｂと、インバータ装置１４ａ、１４ｂの出力電圧の有無を検出する出力電圧検出器１６ａ、１６ｂと、架線電圧検出器１５ａ、１５ｂの架線電圧検知信号ｖａ１および出力電圧検出器１６ａ、１６ｂの出力電圧検知信号ｖａ２に基づいてインバータ装置１４ａ、１４ｂの稼動または待機を判断しインバータ装置１４ａ、１４ｂを制御する制御装置１７ａ、１７ｂとから構成されている。
【００１０】
制御装置１７ａはインバータ装置１４ａにインバータ稼動指令ｓａを出力してインバータ装置１４ａを制御し、制御装置１７ｂはインバータ装置１４ｂにインバータ稼動指令ｓｂを出力してインバータ装置１４ｂを制御する。いま、インバータ装置１４ａ、１４ｂのどちらを動作させるかの判断は、制御装置１７ａが行うものとする。いま、電源装置１１ａが主系で電源装置１１ｂが従系であるとする。この場合、主系の制御装置１７ａは、自己が稼働中でないときは従系の電源装置１１ｂの制御装置１７ｂに動作指令ｓを伝える。
【００１１】
図２は主系の電源装置１１ａが初期稼動装置でありその稼動中に主系の架線電圧検出器１５ａが故障した場合の動作を示すタイムチャートである。まず、時点ｔ１以前でのパンタグラフ１３が下がっており架線電圧の入力がない状態では、主系の電源装置１１ａおよび従系の電源装置１１ｂともに待機中となる。なお、主系の電源装置１１ａは稼働中ではないので、制御装置１７ａから従系の電源装置１１ｂの制御装置１７ｂに動作指令ｓを出力している。
【００１２】
そして、時点ｔ１でパンタグラフ１３が上がり架線電圧が入力されると、架線電圧検出器１５ａの架線電圧検知信号ｖａ１、架線電圧検出器１５ｂの架線電圧検知信号ｖｂ１が有の状態となる。制御装置１７ａは、自己が初期可動装置であるので、インバータ装置１４ａにインバータ稼動指令ｓａを出力してインバータ装置１４ａを稼動する。インバータ装置１４ａが稼動するので、インバータ装置１４ａの出力電圧が有の状態となり、出力電圧検出器１６ａの出力電圧検知信号ｖａ２が有の状態となる。
【００１３】
また、主系の制御装置１７ａは、従系の電源装置１１ｂの制御装置１７ｂへの動作指令ｓを無とする。これにより、従系の電源装置１１ｂは待機状態を維持する。従系の電源装置１１ｂは待機状態であるが、架線電圧検出器１５ｂでは架線電圧検知信号ｖｂ１を検知しており、出力電圧検出器１６ｂでは出力電圧検知信号ｖｂ２を検知している。
【００１４】
この状態で、時点２にて主系の架線電圧検出器１５ａが故障したとする。そうすると、架線電圧検出器１５ａからの架線電圧検知信号ｖａ１が無の状態となるので、制御装置１７ａはインバータ装置１４ａへのインバータ稼動指令ｓａの出力を停止するとともに、従系の電源装置１１ｂの制御装置１７ｂへの動作指令ｓを有とする。これにより、従系の制御装置１７ｂはインバータ装置１４ｂにインバータ稼動指令ｓｂを出力してインバータ装置１４ｂを稼動する。従って、稼働中の主系の電源装置１１ａの架線電圧検出器１５ａが故障しても従系の電源装置１１ｂに切り換えを行うことができる。
【００１５】
次に、図３は第１の実施の形態での従系の電源装置１１ｂが初期稼動装置でありその稼動中に従系の架線電圧検出器１５ｂが故障した場合の動作を示すタイムチャートである。まず、パンタグラフ１３が下がっており架線電圧の入力がない状態では、主系の電源装置１１ａおよび従系の電源装置１１ｂともに待機中となる。なお、主系の電源装置１１ａは稼働中ではないので、制御装置１７ａから従系の電源装置１１ｂの制御装置１７ｂに動作指令ｓを出力している。
【００１６】
そして、時点ｔ１でパンタグラフ１３が上がり架線電圧が入力されると、架線電圧検出器１５ａの架線電圧検知信号ｖａ１、架線電圧検出器１５ｂの架線電圧検知信号ｖｂ１が有の状態となる。制御装置１７ａは自己が初期稼動装置ではないので、従系の電源装置１１ｂの制御装置１７ｂへの動作指令ｓの有を継続して出力する。
【００１７】
これにより、従系の電源装置１１ｂの制御装置１７ｂはインバータ装置１４ｂにインバータ稼動指令ｓｂを出力してインバータ装置１４ｂを稼動する。インバータ装置１４ｂが稼動するので、インバータ装置１４ｂの出力電圧が有の状態となり、出力電圧検出器１６ｂの出力電圧検知信号ｖｂ２が有の状態となる。また、主系の出力電圧検出器１６ａにおいてもインバータ装置１４ｂの出力電圧が有であるので、出力電圧検知信号ｖａ２を検知している。
【００１８】
この状態で、時点２にて従系の架線電圧検出器１５ｂが故障したとする。そうすると、架線電圧検出器１５ｂからの架線電圧検知信号ｖｂ１が無の状態となるので、制御装置１７ｂはインバータ装置１４ｂへのインバータ稼動指令ｓｂの出力を停止する。これにより、インバータ装置１４ｂの出力電圧が無くなるので、出力電圧検知信号ｖａ２、ｖｂ２が無となる。
【００１９】
主系の制御装置１７ａは、出力電圧検知信号ｖａ２が無となってから所定時間Ｔだけ継続して動作指令ｓを従系の制御装置１７ｂに出力する。所定時間Ｔを経過した時点ｔ３においても従系のインバータ装置１４ｂが稼動しない場合であって、架線電圧検出器１５ａが架線電圧検知信号ｖａ１を検知している場合には、架線電圧検出器１５ｂの故障もしくは制御装置１７ｂの架線電圧印加情報取得不可に陥っていると判断し、主系の制御装置１７ａはインバータ装置１４ａにインバータ稼動指令ｓａを出力する。これにより、インバータ装置１４ａが稼動しインバータ装置１４ａの出力電圧が有の状態となるので、出力電圧検知信号ｖａ２、ｖｂ２が有となる。従って、稼働中の従系の電源装置１１ｂの架線電圧検出器１５ｂが故障しても主系の電源装置１１ａに切り換えを行うことができる。従って、稼働中の従系の電源装置１１ｂの架線電圧検出器１５ｂが故障しても主系の電源装置１１ａに切り換えを行うことができる。
【００２０】
以上の説明では２台の電源装置１１ａ、１１ｂを設けた場合について説明したが、複数台の電源装置１１を設け、１台を主系として運用する場合にも同様に適用できる。
【００２１】
第１の実施の形態によれば、架線電圧検出器１５ａの故障または制御装置１７ａの架線電圧印加情報が取得不可となった場合であっても、制御装置１７ｂへ動作権限を委ねることが可能となる。また、架線電圧検出器１５ｂの故障または制御装置１７ｂの架線電圧印加情報が取得不可となった場合であっても、制御装置１７ａに動作権限を委ねることが可能となる。このため、一方の架線電圧情報が取得不可となった場合でも電源供給を行うことができる。
【００２２】
（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態に係わる電気車用電源装置の構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示す第１の実施の形態に対し、主系の電源装置１１ａと従系の電源装置１１ｂとの間で自己の架線検知情報を相手側に送信するようにしたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００２３】
図４において、主系の電源装置１１ａの制御装置１７ａは架線電圧検出器１５ａからの架線電圧検知信号ｖａ１に基づき架線検知情報Ｕａを従系の電源装置１１ｂの制御装置１７ｂに送信する。同様に、従系の電源装置１１ｂの制御装置１７ｂは架線電圧検出器１５ｂからの架線電圧検知信号ｖｂ１に基づき架線検知情報Ｕｂを主系の電源装置１１ａの制御装置１７ａに送信する。
【００２４】
図５は第２の実施の形態での主系の電源装置１１ａが初期稼動装置でありその稼動中に主系の架線電圧検出器１５ａが故障した場合の動作を示すタイムチャートである。まず、時点ｔ１以前でのパンタグラフ１３が下がっており架線電圧の入力がない状態では、主系の電源装置１１ａおよび従系の電源装置１１ｂともに待機中となる。なお、主系の電源装置１１ａは稼働中ではないので、制御装置１７ａから従系の電源装置１１ｂの制御装置１７ｂに動作指令ｓを出力している。
【００２５】
そして、時点ｔ１でパンタグラフ１３が上がり架線電圧が入力されると、架線電圧検出器１５ａの架線電圧検知信号ｖａ１、架線電圧検出器１５ｂの架線電圧検知信号ｖｂ１が有の状態となる。制御装置１７ａは、自己が初期可動装置であるので、インバータ装置１４ａにインバータ稼動指令ｓａを出力してインバータ装置１４ａを稼動する。インバータ装置１４ａが稼動するので、インバータ装置１４ａの出力電圧が有の状態となり、出力電圧検出器１６ａの出力電圧検知信号ｖａ２が有の状態となる。
【００２６】
また、主系の制御装置１７ａは、架線電圧検出器１５ａの架線電圧検知信号ｖａ１が有であるので、従系の電源装置１１ｂの制御装置１７ｂに架線検知情報Ｕａの有を送信する。それとともに、従系の電源装置１１ｂの制御装置１７ｂへの動作指令ｓを無とする。これにより、従系の電源装置１１ｂは待機状態を維持するとともに主系の制御装置１７ａは架線電圧有を検知している旨を認識する。また、従系の電源装置１１ｂは待機状態であるが、架線電圧検出器１５ｂでは架線電圧検知信号ｖｂ１を検知しており、出力電圧検出器１６ｂでは出力電圧検知信号ｖｂ２を検知している。
【００２７】
この状態で、時点２にて主系の架線電圧検出器１５ａが故障したとする。そうすると、架線電圧検出器１５ａからの架線電圧検知信号ｖａ１が無の状態となるので、制御装置１７ａはインバータ装置１４ａへのインバータ稼動指令ｓａの出力を停止するとともに、従系の電源装置１１ｂの制御装置１７ｂへの動作指令ｓを有とする。また、従系の電源装置１１ｂの制御装置１７ｂに架線検知情報Ｕａの無を送信する。
【００２８】
従系の制御装置１７ｂは、主系の制御装置１７ａから動作指令ｓを入力すると、架線電圧検出器１５ｂの架線電圧検知信号ｖｂ１の有を確認し、インバータ装置１４ｂにインバータ稼動指令ｓｂを出力してインバータ装置１４ｂを稼動する。従って、稼働中の主系の電源装置１１ａの架線電圧検出器１５ａが故障しても従系の電源装置１１ｂに切り換えを行うことができる。
【００２９】
次に、図６は第２の実施の形態での従系の電源装置１１ｂが初期稼動装置でありその稼動中に従系の架線電圧検出器１５ｂが故障した場合の動作を示すタイムチャートである。まず、時点１以前ではパンタグラフ１３が下がっており架線電圧の入力がない状態であるので、主系の電源装置１１ａおよび従系の電源装置１１ｂともに待機中となる。なお、主系の電源装置１１ａは稼働中ではないので、制御装置１７ａから従系の電源装置１１ｂの制御装置１７ｂに動作指令ｓを出力している。
【００３０】
そして、時点ｔ１でパンタグラフ１３が上がり架線電圧が入力されると、架線電圧検出器１５ａの架線電圧検知信号ｖａ１、架線電圧検出器１５ｂの架線電圧検知信号ｖｂ１が有の状態となる。また、架線電圧検出器１５ａの架線電圧検知信号ｖａ１が有の状態であるので架線検知情報Ｕａが有となる。制御装置１７ａは自己が初期稼動装置ではないので、従系の電源装置１１ｂの制御装置１７ｂへの動作指令ｓの有を継続して出力するとともに、架線検知情報Ｕａが有の情報を出力する。
【００３１】
従系の電源装置１１ｂの制御装置１７ｂはインバータ装置１４ｂにインバータ稼動指令ｓｂを出力してインバータ装置１４ｂを稼動する。インバータ装置１４ｂが稼動するので、インバータ装置１４ｂの出力電圧が有の状態となり、出力電圧検出器１６ｂの出力電圧検知信号ｖｂ２が有の状態となる。また、架線電圧検出器１５ｂの架線電圧検知信号ｖｂ１が有の状態であるので架線検知情報Ｕｂが有となる。なお、主系の出力電圧検出器１６ａにおいてはインバータ装置１４ｂの出力電圧が有であるので、出力電圧検知信号ｖａ２を検知している。
【００３２】
この状態で、時点２にて従系の架線電圧検出器１５ｂが故障したとする。そうすると、架線電圧検出器１５ｂからの架線電圧検知信号ｖｂ１が無の状態となるので、制御装置１７ｂはインバータ装置１４ｂへのインバータ稼動指令ｓｂの出力を停止する。これにより、インバータ装置１４ｂの出力電圧が無くなるので、出力電圧検知信号ｖａ２、ｖｂ２が無となる。また、架線電圧検出器１５ｂからの架線電圧検知信号ｖｂ１が無の状態となるので架線検知情報Ｕｂも無となる。
【００３３】
主系の制御装置１７ａは、従系の架線検知情報Ｕｂが無となったことを入力すると、主系の架線検知情報Ｕａの有無を判断し、主系の架線検知情報Ｕａが有とのときは、従系の架線電圧検出器１５ｂの故障もしくは制御装置１７ｂの架線電圧印加情報取得不可に陥っていると判断し、自己のインバータ装置１４ａにインバータ動作指令ｓａを出力するとともに、従系の制御装置１７ｂへの動作指令ｓを無とする。
【００３４】
これにより、インバータ装置１４ａが稼動しインバータ装置１４ａの出力電圧が有の状態となるので、出力電圧検知信号ｖａ２、ｖｂ２が有となる。従って、稼働中の従系の電源装置１１ｂの架線電圧検出器１５ｂが故障しても主系の電源装置１１ａに切り換えを行うことができる。従って、稼働中の主系の電源装置１１ａの架線電圧検出器１５ａが故障しても従系の電源装置１１ｂに切り換えを行うことができる。
【００３５】
以上の説明では２台の電源装置１１ａ、１１ｂを設けた場合について説明したが、複数台の電源装置１１を設け、１台を主系として運用する場合にも同様に適用できる。
【００３６】
第２の実施の形態によれば、主系の電源装置１１ａが稼働中に、主系の架線電圧検出器１５ａの故障または主系の制御装置１７ａの架線電圧印加情報が取得不可となった場合であっても、制御装置１７ｂへ動作権限を委ねることが可能となる。また、架線電圧検出器１５ｂの故障または制御装置１７ｂの架線電圧印加情報が取得不可となった場合であっても、制御装置１７ａに動作権限を委ねることが可能となる。この場合、第１の実施の形態のように所定時間の経過を待つことなく、制御装置１７ａに動作権限を委ねることができる。
【００３７】
（第３の実施の形態）
図７は、本発明の第３の実施の形態に係わる電気車用電源装置の構成図である。この第３の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、複数台の電源装置に代えて、１台の電気車用車両用電源装置１０に複数台のインバータ装置を有し、１台のインバータ装置を稼動し他のインバータ装置を待機させて運用する電気車用車両用電源装置１０としたものである。図７では１台の車両用車両用電源装置１０に２台のインバータ装置１４ａ、１４ｂを有した場合を示している。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００３８】
図７において、１台の車両用車両用電源装置１０は２台のインバータ装置１４ａ、１４ｂを備え、例えば、インバータ装置１４ａを主系としインバータ装置１４ｂを従系として運用する。パンタグラフ１３は高速度遮断器１９および入力接触器２０ａ、２０ｂを介してインバータ装置１４ａ、１４ｂに接続され、インバータ装置１４ａ、１４ｂは出力接触器２１ａ、２１ｂを介して負荷線１８に接続されている。
【００３９】
また、架線電圧検出器１５ａ、１５ｂはパンタグラフ１３を介して得られる架線電圧を検出し、架線電圧検知信号ｖａ１、ｖｂ１として制御装置１７ａ、１７ｂに入力する。一方、インバータ装置１４ａ、１４ｂの出力電圧は出力電圧検出器１６ａ、１６ｂにより架線電圧検知信号ｖａ２、ｖｂ２として制御装置１７ａ、１７ｂに入力される。
【００４０】
制御装置１７ａはインバータ装置１４ａにインバータ稼動指令ｓａを出力してインバータ装置１４ａを制御し、制御装置１７ｂはインバータ装置１４ｂにインバータ稼動指令ｓｂを出力してインバータ装置１４ｂを制御するとともに、高速度遮断器１９、入力接触器２０ａ、２０ｂ、出力接触器２１ａ、２１ｂに開閉指令を出力する。制御装置１７ａ、１７ｂからの高速度遮断器１９への開閉指令ｙａ、ｙｂは、車両用車両用電源装置１０をパンタグラフ１３に接続したり切り離したりするための指令であり、制御装置１７ａ、１７ｂからの入力接触器２０ａ、２０ｂおよび出力接触器２１ａ、２１ｂへの開閉指令ｘａ１、ｘａ２、ｘｂ１、ｘｂ２は、インバータ装置１４ａ、１４ｂの切り換えのための指令である。
【００４１】
すなわち、主系の制御装置１７ａはインバータ装置１４ａの動作制御および高速度遮断器１９、入力接触器２０ａ、出力接触器２１ａの開閉制御を行い、従系の制御装置１７ｂはインバータ装置１４ｂの動作制御および高速度遮断器１９、入力接触器２０ｂ、出力接触器２１ｂの開閉制御を行う。インバータ装置１４ａ、１４ｂのどちらを動作させるかの判断は主系の制御装置１７ａが判断し、従系のインバータ装置１４ｂには主系の制御装置１７ａから動作指令ｓを伝える。
【００４２】
図８は第３の実施の形態での主系のインバータ装置１４ａが初期稼動装置でありその稼動中に主系の架線電圧検出器１５ａが故障した場合の動作を示すタイムチャートである。いま、高速度遮断器１９は閉じており車両用電源装置１０はパンタグラフ１３に接続されている状態であるが、入力接触器２０ａ、２０ｂおよび出力接触器２１ａ、２１ｂは開いておりインバータ装置１４ａ、１４ｂは切り離された状態であるとする。
【００４３】
まず、時点ｔ１以前でのパンタグラフ１３が下がっており架線電圧の入力がない状態では、主系のインバータ装置１４ａおよび従系の制御装置１７ｂともに待機中となる。なお、主系のインバータ装置１４ａは稼働中ではないので、制御装置１７ａから従系の制御装置１７ｂに動作指令ｓを出力している。
【００４４】
そして、時点ｔ１でパンタグラフ１３が上がり架線電圧が入力されると、架線電圧検出器１５ａの架線電圧検知信号ｖａ１、架線電圧検出器１５ｂの架線電圧検知信号ｖｂ１が有の状態となる。制御装置１７ａは、自己が初期稼動装置であるので、入力接触器２０ａおよび出力接触器２１ａに閉の開閉指令ｘａ１、ｘａ２を出力し、インバータ装置１４ａをパンタグラフ１３および負荷線１８に接続する。それとともに、インバータ装置１４ａにインバータ稼動指令ｓａを出力してインバータ装置１４ａを稼動する。インバータ装置１４ａが稼動するので、インバータ装置１４ａの出力電圧が有の状態となり、出力電圧検出器１６ａの出力電圧検知信号ｖａ２が有の状態となる。
【００４５】
また、主系の制御装置１７ａは、従系の制御装置１７ｂのインバータ装置１４ｂへの動作指令ｓを無とする。これにより、従系の制御装置１７ｂのインバータ装置１４ｂは待機状態を維持するとともに主系の制御装置１７ａは架線電圧有を検知している旨を認識する。また、従系の制御装置１７ｂは待機状態であるが、架線電圧検出器１５ｂでは架線電圧検知信号ｖｂ１を検知しており、出力電圧検出器１６ｂでは出力電圧検知信号ｖｂ２を検知している。
【００４６】
この状態で、時点２にて主系の架線電圧検出器１５ａが故障したとすると、架線電圧検出器１５ａからの架線電圧検知信号ｖａ１が無の状態となるので、制御装置１７ａはインバータ装置１４ａへのインバータ稼動指令ｓａの出力を停止するとともに、従系の制御装置１７ｂへの動作指令ｓを有とする。また、入力接触器２０ａおよび出力接触器２１ａに開の開閉指令ｘａ１、ｘａ２を出力し、インバータ装置１４ａをパンタグラフ１３および負荷線１８から切り離す。
【００４７】
従系の制御装置１７ｂは、主系の制御装置１７ａから動作指令ｓを入力すると、架線電圧検出器１５ｂの架線電圧検知信号ｖｂ１の有を確認し、入力接触器２０ｂおよび出力接触器２１ｂに閉の開閉指令ｘｂ１、ｘｂ２を出力し、インバータ装置１４ｂにインバータ稼動指令ｓｂを出力してインバータ装置１４ｂを稼動する。従って、稼働中の主系のインバータ装置１４ａの架線電圧検出器１５ａが故障しても従系の制御装置１７ｂに切り換えを行うことができる。
【００４８】
次に、図９は第３の実施の形態での従系の制御装置１７ｂが初期稼動装置でありその稼動中に従系の架線電圧検出器１５ｂが故障した場合の動作を示すタイムチャートである。いま、高速度遮断器１９は閉じており車両用電源装置１０はパンタグラフ１３に接続されている状態であるが、入力接触器２０ａ、２０ｂおよび出力接触器２１ａ、２１ｂは開いておりインバータ装置１４ａ、１４ｂは切り離された状態であるとする。
【００４９】
まず、パンタグラフ１３が下がっており架線電圧の入力がない状態では、主系のインバータ装置１４ａおよび従系の制御装置１７ｂともに待機中となる。なお、主系のインバータ装置１４ａは稼働中ではないので、制御装置１７ａから従系の制御装置１７ｂに動作指令ｓを出力している。
【００５０】
そして、時点ｔ１でパンタグラフ１３が上がり架線電圧が入力されると、架線電圧検出器１５ａの架線電圧検知信号ｖａ１、架線電圧検出器１５ｂの架線電圧検知信号ｖｂ１が有の状態となる。制御装置１７ａは自己が初期稼動装置ではないので、従系の制御装置１７ｂへの動作指令ｓの有を継続して出力する。
【００５１】
従系の制御装置１７ｂは、主系の制御装置１７ａから動作指令ｓを出力を確認して、入力接触器２０ｂおよび出力接触器２１ｂに閉の開閉指令ｘｂ１、ｘｂ２を出力し、さらに、インバータ装置１４ｂにインバータ稼動指令ｓｂを出力してインバータ装置１４ｂを稼動する。インバータ装置１４ｂが稼動するので、インバータ装置１４ｂの出力電圧が有の状態となり、出力電圧検出器１６ｂの出力電圧検知信号ｖｂ２が有の状態となる。また、主系の出力電圧検出器１６ａにおいてもインバータ装置１４ｂの出力電圧が有であるので、出力電圧検知信号ｖａ２を検知している。
【００５２】
この状態で、時点２にて従系の架線電圧検出器１５ｂが故障したとする。そうすると、架線電圧検出器１５ｂからの架線電圧検知信号ｖｂ１が無の状態となるので、制御装置１７ｂは入力接触器２０ｂおよび出力接触器２１ｂに開の開閉指令ｘｂ１、ｘｂ２を出力し、インバータ装置１４ｂへのインバータ稼動指令ｓｂの出力を停止する。これにより、インバータ装置１４ｂの出力電圧が無くなるので、出力電圧検知信号ｖａ２、ｖｂ２が無となる。
【００５３】
主系の制御装置１７ａは、出力電圧検知信号ｖａ２が無となってから所定時間Ｔだけ継続して動作指令ｓを従系の制御装置１７ｂに出力する。所定時間Ｔを経過した時点ｔ３においても従系のインバータ装置１４ｂが稼動しない場合であって、架線電圧検出器１５ａが架線電圧検知信号ｖａ１を検知している場合には、架線電圧検出器１５ｂの故障もしくは制御装置１７ｂの架線電圧印加情報取得不可に陥っていると判断し、主系の制御装置１７ａは入力接触器２０ａおよび出力接触器２１ａに閉の開閉指令ｘａ１、ｘａ２を出力し、インバータ装置１４ａにインバータ稼動指令ｓａを出力する。
【００５４】
これにより、インバータ装置１４ａが稼動しインバータ装置１４ａの出力電圧が有の状態となるので、出力電圧検知信号ｖａ２、ｖｂ２が有となる。従って、稼働中の従系の架線電圧検出器１５ｂが故障しても主系のインバータ装置１４ａに切り換えを行うことができる。
【００５５】
以上の説明では１台の車両用電源装置１０に２台のインバータ装置１４ａ、１４ｂを設けた場合について説明したが、複数台のインバータ装置１４を設け、１台を主系として運用する場合にも同様に適用できる。
【００５６】
第３の実施の形態によれば、１台の電気車用車両用電源装置１０に複数台のインバータ装置を有し、１台のインバータ装置を稼動し他のインバータ装置を待機させて運用する場合に、架線電圧検出器１５ａの故障または制御装置１７ａの架線電圧印加情報が取得不可となっても制御装置１７ｂへ動作権限を委ねることが可能とまる。また、架線電圧検出器１５ｂの故障または制御装置１７ｂの架線電圧印加情報が取得不可となっても、制御装置１７ａに動作権限を委ねることが可能となる。従って、電気車用電源装置１０から電源供給を行うことができる。
【００５７】
（第４の実施の形態）
図１０は、本発明の第４の実施の形態に係わる電気車用電源装置の構成図である。この第４の実施の形態は、図７に示す第３の実施の形態に対し、主系の制御装置１７ａと従系の制御装置１７ｂとの間で自己の架線検知情報を相手側に送信するようにしたものである。図７と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００５８】
図１０において、主系の制御装置１７ａは架線電圧検出器１５ａからの架線電圧検知信号ｖａ１に基づき架線検知情報Ｕａを従系の制御装置１７ｂに送信する。同様に、従系の制御装置１７ｂは架線電圧検出器１５ｂからの架線電圧検知信号ｖｂ１に基づき架線検知情報Ｕｂを主系の制御装置１７ａに送信する。
【００５９】
図１１は第４の実施の形態での主系のインバータ装置１４ａが初期稼動装置でありその稼動中に主系の架線電圧検出器１５ａが故障した場合の動作を示すタイムチャートである。いま、高速度遮断器１９は閉じており車両用電源装置１０はパンタグラフ１３に接続されている状態であるが、入力接触器２０ａ、２０ｂおよび出力接触器２１ａ、２１ｂは開いておりインバータ装置１４ａ、１４ｂは切り離された状態であるとする。
【００６０】
まず、時点ｔ１以前でのパンタグラフ１３が下がっており架線電圧の入力がない状態では、主系のインバータ装置１４ａおよび従系の制御装置１７ｂともに待機中となる。なお、主系のインバータ装置１４ａは稼働中ではないので、制御装置１７ａから従系の制御装置１７ｂに動作指令ｓを出力している。
【００６１】
そして、時点ｔ１でパンタグラフ１３が上がり架線電圧が入力されると、架線電圧検出器１５ａの架線電圧検知信号ｖａ１、架線電圧検出器１５ｂの架線電圧検知信号ｖｂ１が有の状態となる。制御装置１７ａは、自己が初期稼動装置であるので、入力接触器２０ａおよび出力接触器２１ａに閉の開閉指令ｘａ１、ｘａ２を出力し、インバータ装置１４ａをパンタグラフ１３および負荷線１８に接続する。それとともに、インバータ装置１４ａにインバータ稼動指令ｓａを出力してインバータ装置１４ａを稼動する。インバータ装置１４ａが稼動するので、インバータ装置１４ａの出力電圧が有の状態となり、出力電圧検出器１６ａの出力電圧検知信号ｖａ２が有の状態となる。
【００６２】
また、主系の制御装置１７ａは、架線電圧検出器１５ａの架線電圧検知信号ｖａ１が有であるので、従系の電源装置１１ｂの制御装置１７ｂに架線検知情報Ｕａの有を送信する。それとともに、従系の制御装置１７ｂのインバータ装置１４ｂへの動作指令ｓを無とする。これにより、従系の制御装置１７ｂのインバータ装置１４ｂは待機状態を維持するとともに主系の制御装置１７ａは架線電圧有を検知している旨を認識する。また、従系の制御装置１７ｂは待機状態であるが、架線電圧検出器１５ｂでは架線電圧検知信号ｖｂ１を検知しており、出力電圧検出器１６ｂでは出力電圧検知信号ｖｂ２を検知している。
【００６３】
この状態で、時点ｔ２にて主系の架線電圧検出器１５ａが故障したとすると、架線電圧検出器１５ａからの架線電圧検知信号ｖａ１が無の状態となるので、制御装置１７ａはインバータ装置１４ａへのインバータ稼動指令ｓａの出力を停止するとともに、従系の制御装置１７ｂへの動作指令ｓを有とする。また、従系の電源装置１１ｂの制御装置１７ｂに架線検知情報Ｕａの無を送信する。さらに、入力接触器２０ａおよび出力接触器２１ａに開の開閉指令ｘａ１、ｘａ２を出力し、インバータ装置１４ａをパンタグラフ１３および負荷線１８から切り離す。
【００６４】
従系の制御装置１７ｂは、主系の制御装置１７ａから動作指令ｓを入力すると、架線電圧検出器１５ｂの架線電圧検知信号ｖｂ１の有を確認し、入力接触器２０ｂおよび出力接触器２１ｂに閉の開閉指令ｘｂ１、ｘｂ２を出力し、インバータ装置１４ｂにインバータ稼動指令ｓｂを出力してインバータ装置１４ｂを稼動する。従って、稼働中の主系のインバータ装置１４ａの架線電圧検出器１５ａが故障しても従系の制御装置１７ｂに切り換えを行うことができる。
【００６５】
次に、図１２は第４の実施の形態での従系の制御装置１７ｂが初期稼動装置でありその稼動中に従系の架線電圧検出器１５ｂが故障した場合の動作を示すタイムチャートである。いま、高速度遮断器１９は閉じており車両用電源装置１０はパンタグラフ１３に接続されている状態であるが、入力接触器２０ａ、２０ｂおよび出力接触器２１ａ、２１ｂは開いておりインバータ装置１４ａ、１４ｂは切り離された状態であるとする。
【００６６】
まず、パンタグラフ１３が下がっており架線電圧の入力がない状態では、主系のインバータ装置１４ａおよび従系の制御装置１７ｂともに待機中となる。なお、主系のインバータ装置１４ａは稼働中ではないので、制御装置１７ａから従系の制御装置１７ｂに動作指令ｓを出力している。
【００６７】
そして、時点ｔ１でパンタグラフ１３が上がり架線電圧が入力されると、架線電圧検出器１５ａの架線電圧検知信号ｖａ１、架線電圧検出器１５ｂの架線電圧検知信号ｖｂ１が有の状態となる。また、架線電圧検出器１５ａの架線電圧検知信号ｖａ１が有の状態であるので架線検知情報Ｕａが有となる。制御装置１７ａは自己が初期稼動装置ではないので、従系の制御装置１７ｂへの動作指令ｓの有を継続して出力する。
【００６８】
従系の制御装置１７ｂは、主系の制御装置１７ａから動作指令ｓを出力を確認して、入力接触器２０ｂおよび出力接触器２１ｂに閉の開閉指令ｘｂ１、ｘｂ２を出力し、さらに、インバータ装置１４ｂにインバータ稼動指令ｓｂを出力してインバータ装置１４ｂを稼動する。インバータ装置１４ｂが稼動するので、インバータ装置１４ｂの出力電圧が有の状態となり、出力電圧検出器１６ｂの出力電圧検知信号ｖｂ２が有の状態となる。また、架線電圧検出器１５ｂの架線電圧検知信号ｖｂ１が有の状態であるので架線検知情報Ｕｂが有となる。なお、主系の出力電圧検出器１６ａにおいてもインバータ装置１４ｂの出力電圧が有であるので、出力電圧検知信号ｖａ２を検知している。
【００６９】
この状態で、時点ｔ２にて従系の架線電圧検出器１５ｂが故障したとする。そうすると、架線電圧検出器１５ｂからの架線電圧検知信号ｖｂ１が無の状態となるので、制御装置１７ｂは入力接触器２０ｂおよび出力接触器２１ｂに開の開閉指令ｘｂ１、ｘｂ２を出力し、インバータ装置１４ｂへのインバータ稼動指令ｓｂの出力を停止する。これにより、インバータ装置１４ｂの出力電圧が無くなるので、出力電圧検知信号ｖａ２、ｖｂ２が無となる。また、架線電圧検出器１５ｂからの架線電圧検知信号ｖｂ１が無の状態となるので架線検知情報Ｕｂも無となる。
【００７０】
主系の制御装置１７ａは、従系の架線検知情報Ｕｂが無となったことを入力すると、主系の架線検知情報Ｕａの有無を判断し、主系の架線検知情報Ｕａが有とのときは、従系の架線電圧検出器１５ｂの故障もしくは制御装置１７ｂの架線電圧印加情報取得不可に陥っていると判断し、主系の制御装置１７ａは入力接触器２０ａおよび出力接触器２１ａに閉の開閉指令ｘａ１、ｘａ２を出力し、自己のインバータ装置１４ａにインバータ動作指令ｓａを出力するとともに、従系の制御装置１７ｂへの動作指令ｓを無とする。
【００７１】
これにより、インバータ装置１４ａが稼動しインバータ装置１４ａの出力電圧が有の状態となるので、出力電圧検知信号ｖａ２、ｖｂ２が有となる。従って、稼働中の従系の架線電圧検出器１５ｂが故障しても主系のインバータ装置１４ａに切り換えを行うことができる。
【００７２】
以上の説明では１台の車両用電源装置１０に２台のインバータ装置１４ａ、１４ｂを設けた場合について説明したが、複数台のインバータ装置１４を設け、１台を主系として運用する場合にも同様に適用できる。
【００７３】
第４の実施の形態によれば、１台の電気車用車両用電源装置１０に複数台のインバータ装置を有し、１台のインバータ装置を稼動し他のインバータ装置を待機させて運用する場合に、主系のインバータ装置１４ａが稼働中に主系の架線電圧検出器１５ａの故障または主系の制御装置１７ａの架線電圧印加情報が取得不可となった場合であっても、制御装置１７ｂへ動作権限を委ねることが可能となる。また、従系の架線電圧検出器１５ｂの故障または制御装置１７ｂの架線電圧印加情報が取得不可となった場合であっても、制御装置１７ａに動作権限を委ねることが可能となる。この場合、第３の実施の形態のように所定時間の経過を待つことなく、制御装置１７ａに動作権限を委ねることができる。
【００７４】
（第５の実施の形態）
図１３は、本発明の第５の実施の形態に係わる電気車用電源装置の構成図である。この第５の実施の形態は、図１０に示す第４の実施の形態に対し、主系のインバータ装置１４ａと従系のインバータ装置１４ｂとの入力回路２２および出力回路２３を共通化したものである。
【００７５】
図１３において、インバータ装置１４ａはインバータ２４ａと入力回路２２および出力回路２３とからなり、インバータ装置１４ｂはインバータ２４ｂと入力回路２２および出力回路２３とからなる。すなわち、主系のインバータ装置１４ａと従系のインバータ装置１４ｂとの入力回路２２および出力回路２３を共通化している。図１０と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００７６】
主系のインバータ２４ａは、高速度遮断器１９、入力回路２２、入力接触器２０ａを介してパンタグラフ１３と接続され、従系のインバータ２４ｂは、高速度遮断器１９、入力回路２２、入力接触器２０ｂを介してパンタグラフ１３と接続される。また、主系のインバータ２４ａは、出力接触器２１ａ、出力回路２３を介して負荷線１８に接続され、従系のインバータ２４ｂは、出力接触器２１ｂ、出力回路２３を介して負荷線１８に接続される。また、架線電圧検出器１５ａ、１５ｂは架線電圧を検出し制御装置１７ａ、１７ｂにそれぞれ入力し、出力電圧検出器１６ａ、１６ｂは出力電圧を検出し制御装置１７ａ、１７ｂに入力する。制御装置１７ａ、１７ｂはインバータ２４ａ、２４ｂの動作制御と、高速度遮断器１９、入力接触器２０ａ、２０ｂ、出力接触器２１ａ、２１ｂの開閉制御を行う。また、インバータ２４ａ、２４ｂのどちらを動作させるかの判断は、制御装置１７ａが判断し、インバータ２４ｂの動作指令ｓを制御装置１７ｂへ伝える。また、制御装置１７ａ、１７ｂの間で架線検知情報Ｕａ、Ｕｂを送受信する。
【００７７】
このように構成された第５の実施の形態の車両用電源装置１０の動作は、第４の実施の形態の図１１および図１２に示した動作と同様である。すなわち、主系のインバータ２４ａが初期稼動装置でありその稼動中に主系の架線電圧検出器１５ａが故障した場合には、図１１に示す動作となり、従系のインバータ２４ｂが初期稼動装置でありその稼動中に従系の架線電圧検出器１５ｂが故障した場合には、図１２に示す動作となる。
【００７８】
第５実施の形態によれば、主系のインバータ装置１４ａと従系のインバータ装置１４ｂとの入力回路２２および出力回路２３を共通化した場合でも、第４の実施の形態と同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる電気車用電源装置の構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態での主系の電源装置が初期稼動装置でありその稼動中に主系の架線電圧検出器が故障した場合の動作を示すタイムチャート。
【図３】本発明の第１の実施の形態での従系の電源装置が初期稼動装置でありその稼動中に従系の架線電圧検出器が故障した場合の動作を示すタイムチャート。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係わる電気車用電源装置の構成図。
【図５】本発明の第２の実施の形態での主系の電源装置が初期稼動装置でありその稼動中に主系の架線電圧検出器が故障した場合の動作を示すタイムチャート。
【図６】本発明の第２の実施の形態での従系の電源装置が初期稼動装置でありその稼動中に従系の架線電圧検出器が故障した場合の動作を示すタイムチャート。
【図７】本発明の本発明の第３の実施の形態に係わる電気車用電源装置の構成図。
【図８】本発明の第３の実施の形態での主系のインバータ装置が初期稼動装置でありその稼動中に主系の架線電圧検出器が故障した場合の動作を示すタイムチャート。
【図９】本発明の第３の実施の形態での従系の制御装置が初期稼動装置でありその稼動中に従系の架線電圧検出器が故障した場合の動作を示すタイムチャート。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係わる電気車用電源装置の構成図。
【図１１】本発明の第４の実施の形態での主系のインバータ装置が初期稼動装置でありその稼動中に主系の架線電圧検出器が故障した場合の動作を示すタイムチャート。
【図１２】本発明の第４の実施の形態での従系の制御装置が初期稼動装置でありその稼動中に従系の架線電圧検出器が故障した場合の動作を示すタイムチャート。
【図１３】本発明の第５の実施の形態に係わる電気車用電源装置の構成図。
【符号の説明】
【００８０】
１０…車両用電源装置、１１…電源装置、１２…架線、１３…パンタグラフ、１４…インバータ装置、１５…架線電圧検出器、１６…出力電圧検出器、１７…制御装置、１８…負荷線、１９…高速度遮断器、２０…入力接触器、２１…出力接触器、２２…入力回路、２３…出力回路、２４…インバータ
【図１】
0004672595.tif 000002
【図２】
0004672595.tif 000003
【図３】
0004672595.tif 000004
【図４】
0004672595.tif 000005
【図５】
0004672595.tif 000006
【図６】
0004672595.tif 000007
【図７】
0004672595.tif 000008
【図８】
0004672595.tif 000009
【図９】
0004672595.tif 000010
【図１０】
0004672595.tif 000011
【図１１】
0004672595.tif 000012
【図１２】
0004672595.tif 000013
【図１３】
0004672595.tif 000014