(57)【要約】【課題】新たな検出機器などを追加することなく、高精度に、発電機の三相交流電圧の不平衡を検出する。【解決手段】不平衡電圧検出部２６は、発電機から出力される三相交流電圧の不平衡を検出する。バンドパスフィルタ２８は、電流検出器にて検出された発電機励磁電流の交流分を抽出する。交流分が抽出された励磁電流は、絶対値算出部２９によって交流分の絶対値をとり、変化率制限部３０によって直流電流に近い電流波形となるように加工して出力される。しきい値判定部３１は、時間設定部３２が設定した時間の間、変化率制限部３０から出力される直流電流の値がしきい値よりも大きくなると、発電機４の出力する三相交流電圧が不平衡となったと判断する。故障検出部２７は、三相交流電圧が不平衡となった際に発電機を停止させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相交流電圧を出力する発電機と、
前記発電機に供給される励磁電流を検出する電流検出器と、
前記発電機の動作を制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、
前記電流検出器が検出する電流から、前記発電機が出力する三相交流電圧が不平衡になったことを判定する不平衡電圧検出部を有することを特徴とする発電システム。
【請求項２】
請求項１記載の発電システムにおいて、
前記不平衡電圧検出部は、
前記発電機の励磁電流に交流分が重畳することを検出した際に、前記発電機から出力される三相交流電圧が不平衡になったことを判定することを特徴とする発電システム。
【請求項３】
請求項２記載の発電システムにおいて、
前記不平衡電圧検出部は、
前記電流検出器が検出した励磁電流から、交流分を抽出するフィルタと、
前記フィルタにより抽出された交流分の絶対値を抽出する絶対値算出部と、
前記絶対値算出部から出力される絶対値波形の頂点から最低点までの波形である下降波形がなだらかな形状となるように波形変化率を制限し、直流電流波形に近い電流波形として出力する変化率制限部と、
前記変化率制限部から出力された電流波形と電流しきい値とを比較し、前記電流波形が、予め設定された設定時間の間、前記電流しきい値よりも高い場合に、前記発電機から出力される三相交流電圧が不平衡になったことを判定するしきい値判定部とを有することを特徴とする発電システム。
【請求項４】
請求項３記載の発電システムにおいて、
前記変化率制限部は、
前記発電機が出力する三相交流電圧の基本周波数の周期よりも長い時間、前記下降波形の変化率を制限することを特徴とする発電システム。
【請求項５】
請求項３記載の発電システムにおいて、
前記制御装置は、
さらに、前記しきい値判定部が三相交流電圧が不平衡になったことを判定した際に、前記発電機を停止させる故障検出部を有することを特徴とする発電システム。
【請求項６】
請求項５記載の発電システムにおいて、
前記発電機は、
電動機によって車輪が駆動される電気駆動車両に用いられることを特徴とする発電システム。
【請求項７】
三相交流電圧を出力する発電機と、
前記発電機に供給される励磁電圧を検出する電圧検出器と、
前記発電機の動作を制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、
前記電圧検出器が検出する電圧から、前記発電機が出力する三相交流電圧が不平衡になったことを判定する不平衡電圧検出部を有することを特徴とする発電システム。
【請求項８】
請求項７記載の発電システムにおいて、
前記不平衡電圧検出部は、
前記発電機の励磁電圧に交流分が重畳することを検出した際に、前記発電機から出力される三相交流電圧が不平衡になったことを判定することを特徴とする発電システム。
【請求項９】
請求項８記載の発電システムにおいて、
前記不平衡電圧検出部は、
前記電圧検出器が検出した励磁電圧から、交流分を抽出するフィルタと、
前記フィルタにより抽出された交流分の絶対値を抽出する絶対値算出部と、
前記絶対値算出部から出力される絶対値波形の頂点から最低点までの波形である下降波形がなだらかな形状となるように波形変化率を制限し、直流電圧波形に近い電圧波形として出力する変化率制限部と、
前記変化率制限部から出力された電圧波形と電圧しきい値とを比較し、前記電圧波形が、予め設定された設定時間の間、前記電圧しきい値よりも高い場合に、前記発電機から出力される三相交流電圧が不平衡になったことを判定するしきい値判定部とを有することを特徴とする発電システム
【請求項１０】
請求項９記載の発電システムにおいて、
前記変化率制限部は、
前記発電機が出力する三相交流電圧の基本周波数の周期よりも長い時間、前記下降波形の変化率を制限することを特徴とする発電システム。
【請求項１１】
請求項９記載の発電システムにおいて、
前記制御装置は、
さらに、前記しきい値判定部が三相交流電圧が不平衡になったことを判定した際に、前記発電機を停止させる故障検出部を有することを特徴とする発電システム。
【請求項１２】
請求項１１記載の発電システムにおいて、
前記発電機は、
電動機によって車輪が駆動される電気駆動車両に用いられることを特徴とする発電システム。
【請求項１３】
三相交流電圧を出力する発電機の動作を制御する制御装置であって、
前記制御装置は、
前記発電機に供給される励磁電流から、前記発電機が出力する三相交流電圧が不平衡になったことを判定する不平衡電圧検出部を有することを特徴とする制御装置。
【請求項１４】
コンピュータシステムにより、三相交流電圧を出力する発電機を有する発電システムの故障を検出する故障検出方法であって、
前記発電機に供給される励磁電流に重畳する交流分を検出するステップと、
前記交流分を検出した際に、前記発電機から出力される三相交流電圧が不平衡になったと判定するステップとを有することを特徴とする故障検出方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の故障検出方法において、
前記三相交流電圧が不平衡になったことを判定するステップは、
前記発電機に供給される励磁電流から、交流分を抽出するステップと、
抽出した前記交流分の絶対値を抽出するステップと、
抽出した前記絶対値の波形の頂点から最低点までの波形である下降波形がなだらかな形状となるように波形変化率を制限し、直流電流波形に近い電流波形に形成するステップと、
変化率を制限した前記電流波形と電流しきい値とを比較し、前記電流波形が、予め設定された設定時間の間、前記電流しきい値よりも高い場合に、前記発電機から出力される三相交流電圧が不平衡になったことを判定するステップとを有することを特徴とする故障検出方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の故障検出方法において、
前記直流電流波形に近い電流波形に形成するステップは、
前記発電機が出力する三相交流電圧の基本周波数の周期よりも長い時間、前記下降波形の変化率を制限することを特徴とする故障検出方法。
【請求項１７】
請求項１５記載の故障検出方法において、
さらに、前記三相交流電圧が不平衡になったことを判定した際に、前記発電機を停止させるステップを有することを特徴とする故障検出方法。
【請求項１８】
コンピュータシステムにより、三相交流電圧を出力する発電機を有する発電システムの故障を検出する故障検出方法であって、
前記発電機に供給される励磁電圧に重畳する交流分を検出するステップと、
前記励磁電圧に交流分が重畳することを検出した際に、前記発電機から出力される三相交流電圧が不平衡になったことを判定するステップとを有することを特徴とする故障検出方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の故障検出方法において、
前記三相交流電圧が不平衡になったことを判定するステップは、
前記励磁電圧から、交流分を抽出するステップと、
抽出された前記交流分の絶対値を抽出するステップと、
抽出した前記絶対値の波形の頂点から最低点までの波形である下降波形がなだらかな形状となるように波形変化率を制限し、直流電圧波形に近い電圧波形に形成するステップと、
変化率を制限した前記電圧波形と電圧しきい値とを比較し、前記電圧波形が、予め設定された設定時間の間、前記電圧しきい値よりも高い場合に、前記発電機から出力される三相交流電圧が不平衡になったことを判定するステップとを有することを特徴とする故障検出方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の故障検出方法において、
前記直流電圧波形に近い電圧波形に形成するステップは、
前記発電機が出力する三相交流電圧の基本周波数の周期よりも長い時間、前記下降波形の変化率を制限することを特徴とする故障検出方法。
【請求項２１】
請求項１９記載の故障検出方法において、
さらに、前記三相交流電圧が不平衡になったことを判定した際に、前記発電機を停止させるステップを有することを特徴とする故障検出方法。
【請求項２２】
三相交流電圧を出力する発電機に供給される励磁電流に重畳する交流分を検出するステップと、
前記励磁電流に交流分が重畳することを検出した際に、前記発電機から出力される三相交流電圧が不平衡になったことを判定するステップとを、コンピュータシステムに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項２３】
請求項２２記載のプログラムにおいて、
前記三相交流電圧が不平衡になったことを判定するステップは、
前記励磁電流から、交流分を抽出するステップと、
抽出された前記交流分の絶対値を抽出するステップと、
抽出した前記絶対値の波形の頂点から最低点までの波形である下降波形がなだらかな形状となるように波形変化率を制限し、直流電流波形に近い電流波形に形成するステップと、
変化率を制限した前記電流波形と電流しきい値とを比較し、前記電流波形が、予め設定された設定時間の間、前記電流しきい値よりも高い場合に、前記発電機から出力される三相交流電圧が不平衡になったことを判定するステップとを有することを特徴とするプログラム。
【請求項２４】
請求項２３記載のプログラムにおいて、
前記直流電流波形に近い電流波形に形成するステップは、
前記発電機が出力する三相交流電圧の基本周波数の周期よりも長い時間、前記下降波形の変化率を制限するように前記コンピュータシステムに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項２５】
請求項２３記載のプログラムにおいて、
さらに、前記三相交流電圧が不平衡になったことを判定した際に、前記発電機を停止させるステップを、前記コンピュータシステムに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項２６】
三相交流電圧を出力する発電機に供給される励磁電圧に重畳する交流分を検出するステップと、
前記励磁電圧に交流分が重畳することを検出した際に、前記発電機から出力される三相交流電圧が不平衡になったことを判定するステップとを、コンピュータシステムに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項２７】
請求項２６記載のプログラムにおいて、
前記三相交流電圧が不平衡になったことを判定するステップは、
前記励磁電圧から、交流分を抽出するステップと、
抽出された前記交流分の絶対値を抽出するステップと、
抽出した前記絶対値の波形の頂点から最低点までの波形である下降波形がなだらかな形状となるように波形変化率を制限し、直流電圧波形に近い電圧波形に形成するステップと、
変化率を制限した前記電圧波形と電圧しきい値とを比較し、前記電圧波形が、予め設定された設定時間の間、前記電圧しきい値よりも高い場合に、前記発電機から出力される三相交流電圧が不平衡になったことを判定するステップとを有することを特徴とするプログラム。
【請求項２８】
請求項２７記載のプログラムにおいて、
前記直流電圧波形に近い電圧波形に形成するステップは、
前記発電機が出力する三相交流電圧の基本周波数の周期よりも長い時間、前記下降波形の変化率を制限するように前記コンピュータシステムに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項２９】
請求項２７記載のプログラムにおいて、
さらに、前記三相交流電圧が不平衡になったことを判定した際に、前記発電機を停止させるステップを、前記コンピュータシステムに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電システムの故障検出技術に関し、特に、電気駆動車両に用いられる発電システムにおける故障の検出に有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機を動力源とする電気駆動車両においては、発電システムを搭載し、電動機に電源を供給するものがある。この種の電気駆動車両では、搭載される発電システムの故障を検出する機能を有している。
【０００３】
この機能は、例えば、発電機それ自体の温度、発電機の励磁電流、および電動機に供給される直流電圧などの値をモニタし、それらのモニタ結果に基づいて、発電システムの故障を検出している。
【０００４】
この種の発電機の故障検出技術としては、例えば、電機子電流中に同期成分以外の電流が含まれた際に、非同期成分の電流によって回転子上に過度の発熱ないし蓄熱が生じているか否かを検出することによって回転子の発熱量異常を検出するもの（例えば、特許文献１参照）、ブラシレス同期機の回転界磁を励磁する回転整流器に交流電力を供給する交流励磁機の励磁機界磁電流の直流分と交流分とに基づいて回転整流器の異常を検出するもの（例えば、特許文献２参照）、不平衡量検出巻線に鎖交する基本波磁束の合成量から発電異常を検出するもの（例えば、特許文献３参照）などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−２０３８４２号公報
【特許文献２】特開２００８−２９５２５２号公報
【特許文献３】特開２００２−２６２５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記のような発電システムの故障検出技術では、次のような問題点があることが本発明者により見い出された。
【０００７】
上述した故障検出技術では、発電機から出力される三相交流電圧についてはモニタされていない。そのため、発電システムに故障が発生して三相交流電圧が不平衡になっても、該発電機は停止されずに発電が継続されてしまうという問題がある。
【０００８】
三相交流電圧が不平衡のまま、発電が継続されると、発電機が発電した交流電圧を直流電圧に変換する電力変換器、あるいは電動機などに損傷を与えてしまうだけではなく、発電機が損傷してしまう恐れもある。
【０００９】
また、発電機が出力する三相交流電圧、または電流などを測定することによって、該発電システムの故障を検出することも可能ではある。しかしながら、その場合には、電流検出器や電圧検出器などの機器、および測定結果から故障を検出する回路などを新たに搭載する必要があり、搭載スペースの確保が困難であるだけでなく、コストなどもかかってしまうという問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、新たな検出機器などを追加することなく、高精度に、発電機の三相交流電圧の不平衡を検出することのできる技術を提供することにある。
【００１１】
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１３】
本発明は、三相交流電圧を出力する発電機と、該発電機に供給される励磁電流を検出する電流検出器と、発電機の動作を制御する制御装置とを有する発電システムである。
【００１４】
制御装置は、電流検出器が検出する電流から、発電機が出力する三相交流電圧が不平衡になったことを判定する不平衡電圧検出部を有する。
【００１５】
また、本発明は、三相交流電圧を出力する発電機と、発電機に供給される励磁電圧を検出する電圧検出器と、発電機の動作を制御する制御装置とを有する発電システムからなる。
【００１６】
制御装置は、電圧検出器が検出する電圧波形から、発電機が出力する三相交流電圧が不平衡になったことを判定する不平衡電圧検出部を有する。
【００１７】
さらに、本願のその他の発明の概要を簡単に示す。
【００１８】
本発明は、コンピュータシステムにより、三相交流電圧を出力する発電機を有する発電システムの故障を検出する故障検出方法である。
【００１９】
この故障検出方法は、発電機に供給される励磁電流に重畳する交流分を検出するステップと、該励磁電流に交流分が重畳することを検出した際に、発電機から出力される三相交流電圧が不平衡になったことを判定するステップとを有する。
【００２０】
本発明は、コンピュータシステムにより、三相交流電圧を出力する発電機を有する発電システムの故障を検出する故障検出方法である。
【００２１】
この故障検出方法は、発電機に供給される励磁電圧に重畳する交流分を検出するステップと、該励磁電圧に交流分が重畳することを検出した際に、発電機から出力される三相交流電圧が不平衡になったことを判定するステップとを有する。
【００２２】
本発明は、三相交流電圧を出力する発電機に供給される励磁電流に重畳する交流分を検出するステップと、該励磁電流に交流分が重畳することを検出した際に、発電機から出力される三相交流電圧が不平衡になったことを判定するステップとを、コンピュータシステムに実行させるものである。
【００２３】
本発明は、三相交流電圧を出力する発電機に供給される励磁電圧に重畳する交流分を検出するステップと、励磁電圧に交流分が重畳することを検出した際に、発電機から出力される三相交流電圧が不平衡になったことを判定するステップとを、コンピュータシステムに実行させるものである。
【発明の効果】
【００２４】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００２５】
（１）発電機が出力する三相交流電圧の不平衡を、低コストで検出することができる。
【００２６】
（２）発電システムの大型化を防止しながら、発電機が出力する三相交流電圧の不平衡を検出することができる。
【００２７】
（３）上記（１）、（２）により、発電システムの信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態１による発電システムにおける構成の一例を示す説明図である。
【図２】図１の発電システムに設けられた不平衡電圧検出部における構成の一例を示す説明図である。
【図３】図１の発電システムに設けられた発電機の出力する三相交流電圧が不平衡となった際の電流検出器にて検出された発電機励磁電流の一例を示す説明図である。
【図４】図２の不平衡電圧検出部に設けられたバンドパスフィルタから出力される励磁電流の一例を示した説明図である。
【図５】図２の不平衡電圧検出部に設けられた絶対値算出部から出力される励磁電流波形の一例を示す説明図である。
【図６】絶対値算出部から出力される励磁電流波形における下降波形の一例を示す説明図である。
【図７】図２の不平衡電圧検出部に設けられた変化率制限部から出力される励磁電流波形の一例を示す説明図である。
【図８】本実施の形態２による発電システムの一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００３０】
（実施の形態１）
〈発明の概要〉
本発明の第１の概要は、三相交流電圧を出力する発電機（発電機４）と、発電機に供給される励磁電流を検出する電流検出器（電流検出器１４）と、発電機の動作を制御する制御装置（制御装置１５）とを有する発電システム（発電システム１）である。
【００３１】
この制御装置は、電流検出器が検出する電流から、発電機が出力する三相交流電圧が不平衡になったことを判定する不平衡電圧検出部（不平衡電圧検出部２６）を有する。
【００３２】
本発明の第２の概要は、三相交流電圧を出力する発電機の動作を制御する制御装置（制御装置１５）である。
【００３３】
この制御装置は、発電機に供給される励磁電流から、前記発電機が出力する三相交流電圧が不平衡になったことを判定する不平衡電圧検出部（不平衡電圧検出部２６）を有する。
【００３４】
本発明の第３の概要は、コンピュータシステム（制御装置１５）により、三相交流電圧を出力する発電機（発電機４）を有する発電システム（発電システム１）の故障を検出する故障検出方法である。
【００３５】
この故障検出方法は、以下のステップを有する。
【００３６】
発電機に供給される励磁電流に重畳する交流分を検出するステップと、該励磁電流に交流分が重畳することを検出した際に、発電機から出力される三相交流電圧が不平衡になったことを判定するステップである。
【００３７】
本発明の第４の概要は、コンピュータシステム（制御装置１５）に実行させるプログラムである。
【００３８】
このプログラムは、以下のステップを有する。
【００３９】
三相交流電圧を出力する発電機（発電機４）に供給される励磁電流に重畳する交流分を検出するステップと、該励磁電流に交流分が重畳することを検出した際に、発電機から出力される三相交流電圧が不平衡になったことを判定するステップである。
【００４０】
以下、上記した概要に基づいて、実施の形態を詳細に説明する。
【００４１】
〈発電システムの構成例〉
図１は、発電システム１における構成の一例を示す説明図である。
【００４２】
本実施の形態１において、発電システム１は、例えば、電気自動車などの電気駆動車両に搭載される。発電システム１は、図１に示すように、エンジン２、補助発電機３、発電機４、補助発電機励磁装置５、発電機励磁装置６、補助回路７、電力変換器８、電圧検出器９、電流検出器１０、コンデンサ１１、電力変換器１２、発電機温度検出器１３、電流検出器１４、および制御装置１５から構成されている。
【００４３】
エンジン２は、補助発電機３、および発電機４をそれぞれ駆動する。補助発電機３、および発電機４は、発電機であり、エンジン２によって駆動されることにより三相交流電圧を出力する。発電機４には、発電機温度検出器１３が取り付けられている。この発電機温度検出器１３は、発電機４それ自体の温度を測定する。
【００４４】
補助発電機３には、補助発電機励磁装置５、発電機励磁装置６、ならびに補助回路７がそれぞれ接続されている。補助回路７は、補助発電機３から出力される三相交流電圧を直流電圧に変換し、電気駆動車両に設けられたファンやポンプなどの補助機器（図示せず）に直流電圧を供給する。
【００４５】
補助発電機励磁装置５は、補助発電機３の励磁電流を制御し、該補助発電機３の励磁コイル３ａに励磁電流を供給する。発電機励磁装置６は、発電機４の励磁電流を制御し、該発電機４の励磁コイル４ａに励磁電流を供給する。電流検出器１４は、発電機４に供給される励磁電流の電流を検出する。
【００４６】
発電機４には、電力変換器８が接続されており、該電力変換器８は、発電機４の出力する交流電圧を直流電圧に変換して出力する。電力変換器８には、電力変換器１２が接続されている。これら電力変換器８と電力変換器１２との間には、コンデンサ１１が並列接続されている。このコンデンサ１１は、電力変換器８から出力される直流電圧を平滑化する。
【００４７】
また、電力変換器８と電力変換器１２との間には、電圧検出器９、および電流検出器１０がそれぞれ接続されている。電圧検出器９は、電力変換器８から出力される直流電圧を検出する。電流検出器１０は、電力変換器８から出力される直流電流を検出する。
【００４８】
電力変換器１２は、電力変換器８から出力される直流電圧を交流電圧に変換して電動機１６に供給する。電動機１６には、ギア１７が接続されている。ギア１７には、車輪１８が接続されている。
【００４９】
電力変換器１２から交流電圧が供給され、電動機１６が回転すると、ギア１７を介して車輪１８が駆動されることによって電気駆動車両が駆動される。
【００５０】
制御装置１５は、発電機励磁電流検出部２０、発電機温度検出部２１、直流電圧検出部２２、直流電流検出部２３、直流電圧制御部２４、直流電圧指令部２５、不平衡電圧検出部２６、および故障検出部２７を有している。
【００５１】
発電機励磁電流検出部２０は、電流検出器１４が検出する電流値をモニタし、発電機励磁電流が過電流になった際に、発電機励磁装置６の故障を検出する。直流電圧制御部２４は、発電機励磁装置６に制御信号を出力し、該発電機励磁装置６の動作制御を行う。
【００５２】
直流電圧制御部２４には、電圧検出器９が検出する直流電圧、および直流電圧指令部２５から出力される基準電圧とがそれぞれ入力されている。直流電圧制御部２４は、電圧検出器９が検出する直流電圧と基準電圧とを比較して発電機励磁電流が最適となるように発電機励磁装置６を制御する。
【００５３】
直流電圧検出部２２には、電圧検出器９が検出する直流電圧が入力されるように接続されている。直流電圧検出部２２は、電圧検出器９が検出した直流電圧が電圧不足になると、発電機励磁装置６もしくは電圧検出器９のいずれかの故障を検出する。直流電圧検出部２２の故障検出は、例えば、電圧検出器９が検出した直流電圧が、予め設定されている設定電圧値よりも低くなった際に、その故障を検出する。
【００５４】
直流電流検出部２３には、電流検出器１０が検出する電流値が入力されるように接続されている。この直流電流検出部２３は、電流検出器１０が検出する電流が過電流になった際に、電力変換器８の故障を検出する。直流電流検出部２３は、例えば、電流検出器１０が検出する電流値がある設定電流値を上回ると、その故障を検出する。
【００５５】
発電機温度検出部２１には、発電機温度検出器１３が検出した温度が入力されるように接続されている。発電機温度検出部２１は、発電機４が異常過熱した時に、発電機４の温度異常を検出し、発電機４もしくは発電機温度検出器１３の故障を検出する。発電機温度検出部２１は、例えば、ある時限の間で、発電機４の温度が設定温度を上回ると、発電機４の故障を検出する。
【００５６】
不平衡電圧検出部２６は、電流検出器１４にて検出された発電機励磁電流から、発電機４が出力する三相交流電圧の不平衡を検出し、発電機４、補助発電機励磁装置５、発電機励磁装置６、または電力変換器８，１２などの発電システム１における故障を検出する。
【００５７】
故障検出部２７は、発電機励磁電流検出部２０、発電機温度検出部２１、直流電圧検出部２２、または不平衡電圧検出部２６が故障を検出した際に、発電機４を停止させる制御を行う。
【００５８】
以下、図２〜図７に示す各種機能は、例えば、制御装置１５に設けられたプログラム格納メモリ（図示せず）などに記憶されているプログラム形式のソフトウエアを、該制御装置１５の図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）などがそれぞれ実行することにより実現する。
【００５９】
〈不平衡電圧検出部の構成例〉
図２は、不平衡電圧検出部２６における構成の一例を示す説明図である。
【００６０】
不平衡電圧検出部２６は、図示するように、バンドパスフィルタ２８、絶対値算出部２９、変化率制限部３０、しきい値判定部３１、および時間設定部３２を有する。
【００６１】
バンドパスフィルタ２８の入力部には、電流検出器１４にて検出された発電機励磁電流が、発電機励磁電流検出部２０を介して入力されるように接続されている。バンドパスフィルタ２８は、例えば、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２８ａとハイパスフィルタ（ＨＰＦ）２８ｂとが直列接続された構成からなる。バンドパスフィルタ２８は、入力された励磁電流の交流分を抽出する。
【００６２】
バンドパスフィルタ２８の出力部には、絶対値算出部２９の入力部が接続されている。絶対値算出部２９は、バンドパスフィルタ２８が抽出した励磁電流の交流分の絶対値をとった波形を出力する。
【００６３】
変化率制限部３０は、絶対値算出部２９から出力される波形を直流電流に近い電流波形となるように加工して出力する。しきい値判定部３１は、時間設定部３２が設定した時間の間、変化率制限部３０から出力される直流電流の値がしきい値よりも大きくなるか否かを判定する。
【００６４】
時間設定部３２が設定した時間の間、電流値がしきい値よりも大きい場合、しきい値判定部３１は、発電機４の出力する三相交流電圧が不平衡となったと判断し、その判断結果を故障検出部２７に出力する。
【００６５】
〈不平衡電圧検出部の動作例〉
次に、本実施の形態による不平衡電圧検出部２６の動作について、図１〜図７を用いて説明する。
【００６６】
図３は、発電機４の出力する三相交流電圧が不平衡となった際の電流検出器１４にて検出された発電機励磁電流の一例を示す説明図であり、図４は、バンドパスフィルタ２８から出力される励磁電流の一例を示した説明図である。
【００６７】
また、図５は、絶対値算出部２９から出力される励磁電流波形の一例を示す説明図であり、図６は、絶対値算出部２９から出力される励磁電流波形における下降波形の一例を示す説明図であり、図７は、変化率制限部３０から出力される励磁電流波形の一例を示す説明図である。
【００６８】
発電機４の出力する三相交流が不平衡になると、発電機４の励磁電流には、発電機４が出力する三相交流電圧の基本周波数、または２倍周波数成分の交流分が重畳する。不平衡電圧検出部２６は、その励磁電流の変動を利用することにより故障検出を行うものである。
【００６９】
発電機４の出力する三相交流電圧が不平衡になると、電流検出器１４によって検出される発電機励磁電流は、図３に示すように、交流分が重畳した発電機励磁電流が現れる。この図３に示した発電機励磁電流は、バンドパスフィルタ２８に入力される。
【００７０】
入力された発電機励磁電流は、バンドパスフィルタ２８によって、その励磁電流の交流分が抽出され、図４に示す交流分が抽出された励磁電流が出力される。交流分が抽出された励磁電流は、絶対値算出部２９に入力される。
【００７１】
絶対値算出部２９は、入力された励磁電流における交流分の絶対値（負側の電流波形を反転させて正側の電流波形にする）をとり、図５に示すような波形として出力する。絶対値をとった励磁電流波形は、変化率制限部３０に入力される。
【００７２】
変化率制限部３０は、図６の点線にて示す下降波形の変化率をそれぞれ制限する。下降波形とは、絶対値算出部２９から出力された励磁電流波形の最大電流値のポイントＴＰから、最小電流値となるポイントＢＭまで下降する電流波形である。下降波形（図６に示す点線の波形）の変化率をそれぞれ制限する。
【００７３】
励磁電流における最大電流値のポイントＴＰから、時間ｔ（例えば、５００ｍｓ程度）の間、下降波形の変化率を制御（少なく）することによって、下降する電流波形がなだらかになるように変化させ、図７に示すように、直流電流に近い電流波形にして出力する。
【００７４】
なお、変化率制限を行う時間ｔは、例えば、発電機４が出力する三相交流電圧の基本周波数の周期よりも長く設定する。これにより、直流電流に近い電流波形を生成することができる。
【００７５】
変化率制限部３０から出力された励磁電流は、しきい値判定部３１に入力される。このしきい値判定部３１では、時間設定部３２によって設定された時間以上の間、入力された励磁電流の値が電流しきい値よりも大きいか否かを判断する。
【００７６】
時間設定部３２によって設定された時間以上の間、入力された励磁電流の値が電流しきい値よりも大きい場合には、発電機４の出力する三相交流電圧が不平衡となったと判断し、不平衡の判断結果を故障検出部２７に出力する。故障検出部２７は、しきい値判定部３１の判定結果を受けて、発電機４を停止させる。
【００７７】
それにより、本実施の形態によれば、発電機４の出力する三相交流電圧の不平衡を検出することができるので、電力変換器８や発電機４などの２次損傷を防止することができる。
【００７８】
また、三相交流電圧の不平衡を検出するための新たな検出機器などを設けることなく、発電機４の出力する三相交流電圧の不平衡を検出することができるので、発電システム１における大型化、ならびに高コスト化を防止しながら、信頼性の高いシステムを提供することができる。
【００７９】
（実施の形態２）
〈発明の概要〉
本発明の第５の概要は、三相交流電圧を出力する発電機（発電機４）と、発電機に供給される励磁電圧を検出する電圧検出器（電圧検出器１４ａ）と、発電機の動作を制御する制御装置（制御装置１５）とを有する発電システム（発電システム１）である。
【００８０】
制御装置は、電圧検出器が検出する電圧から、発電機が出力する三相交流電圧が不平衡になったことを判定する不平衡電圧検出部（不平衡電圧検出部２６）を有する。
【００８１】
本発明の第６の概要は、コンピュータシステム（制御装置１５）により、三相交流電圧を出力する発電機（発電機４）を有する発電システム（発電システム１）の故障を検出する故障検出方法である。
【００８２】
この故障検出方法は、以下のステップを有する。
【００８３】
発電機に供給される励磁電圧に重畳する交流分を検出するステップと、該励磁電圧に交流分が重畳することを検出した際に、発電機から出力される三相交流電圧が不平衡になったことを判定するステップである。
【００８４】
本発明の第７の概要は、コンピュータシステム（制御装置１５）に実行させるプログラムである。
【００８５】
このプログラムは、以下のステップをコンピュータシステムに実行させる。
【００８６】
三相交流電圧を出力する発電機（発電機４）に供給される励磁電圧に重畳する交流分を検出するステップと、該励磁電圧に交流分が重畳することを検出した際に、発電機から出力される三相交流電圧が不平衡になったことを判定するステップである。
【００８７】
以下、上記した概要に基づいて、実施の形態を詳細に説明する。
【００８８】
前記実施の形態１では、不平衡電圧検出部２６が電流検出器１４にて検出された発電機励磁電流から、発電機４から出力される三相交流電圧の不平衡を検出する構成としたが、本実施の形態２においては、発電機励磁電圧から、三相交流電圧の不平衡を検出する構成について説明する。
【００８９】
〈発電システムの構成例〉
図８は、本実施の形態２による発電システム１の一例を示す説明図である。
【００９０】
発電システム１は、図示するように、エンジン２、補助発電機３、発電機４、補助発電機励磁装置５、発電機励磁装置６、補助回路７、電力変換器８、電圧検出器９、電流検出器１０、コンデンサ１１、電力変換器１２、発電機温度検出器１３、電流検出器１４、および制御装置１５からなる前記実施の形態１の図１と同様の構成に、電圧検出器１４ａを新たに追加した構成からなる。
【００９１】
また、制御装置１５は、図１と同様に、発電機励磁電流検出部２０、発電機温度検出部２１、直流電圧検出部２２、直流電流検出部２３、直流電圧制御部２４、直流電圧指令部２５、不平衡電圧検出部２６、および故障検出部２７を有している。
【００９２】
電圧検出器１４ａは、発電機４に供給される励磁電流から励磁電圧を検出する。不平衡電圧検出部２６には、電圧検出器１４ａによって検出された励磁電圧が入力されるように接続されており、発電機励磁電流検出部２０を介して電流検出器１４が検出する発電機励磁電流は入力されない。
【００９３】
また、発電システム１において、エンジン２、補助発電機３、発電機４、補助発電機励磁装置５、発電機励磁装置６、補助回路７、電力変換器８、電圧検出器９、電流検出器１０、コンデンサ１１、電力変換器１２、発電機温度検出器１３、および制御装置１５におけるその他の接続構成は、図１と同様であるので、説明は省略する。
【００９４】
〈不平衡電圧検出部の動作例〉
不平衡電圧検出部２６は、電圧検出器１４ａにて検出された発電機励磁電圧から、発電機４が出力する三相交流電圧の不平衡を検出し、該発電システム１の故障を検出する。ここで、不平衡電圧検出部２６における構成は、前記実施の形態１の図２と同様であり、バンドパスフィルタ２８、絶対値算出部２９、変化率制限部３０、しきい値判定部３１、および時間設定部３２を有する構成からなる。
【００９５】
この実施の形態２においても、不平衡電圧検出部２６における各種機能は、例えば、制御装置１５に設けられたプログラム格納メモリ（図示せず）などに記憶されているプログラム形式のソフトウエアを、該制御装置１５の図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）などがそれぞれ実行することにより実現する。
【００９６】
不平衡電圧検出部２６に入力される信号は、電流検出器１４にて検出された発電機励磁電流から、電圧検出器１４ａにて検出された発電機励磁電圧になるだけであり、該不平衡電圧検出部２６における動作も前記実施の形態１と同様である。
【００９７】
発電機励磁電圧は、バンドパスフィルタ２８によって交流分が抽出された後、絶対値算出部２９によって励磁電圧の交流分の絶対値をとった波形となる。変化率制限部３０は、絶対値算出部２９から出力される波形を直流電圧に近い電圧波形となるように加工して出力する。しきい値判定部３１は、時間設定部３２が設定した時間の間、変化率制限部３０から出力される電圧の値が電圧しきい値よりも大きくなるか否かを判定する。
【００９８】
時間設定部３２が設定した時間以上、電圧値が電圧しきい値よりも大きいと、しきい値判定部３１は、発電機４の出力する三相交流電圧が不平衡となったと判断し、その判断結果を故障検出部２７に出力する。
【００９９】
それにより、本実施の形態２においても、発電機４の出力する三相交流電圧の不平衡を検出することができるので、発電システム１の２次損傷を防止することができる。
【０１００】
また、三相交流電圧の不平衡を検出するための新たな検出機器などを設けることなく、発電機４の出力する三相交流電圧の不平衡を検出することができるので、発電システム１における大型化、ならびに高コスト化を防止しながら、信頼性の高いシステムを提供することができる。
【０１０１】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明は、電気駆動車両などに用いられる発電システムにおける故障検出技術に適している。
【符号の説明】
【０１０３】
１  発電システム
２  エンジン
３  補助発電機
３ａ  励磁コイル
４  発電機
４ａ  励磁コイル
５  補助発電機励磁装置
６  発電機励磁装置
７  補助回路
８  電力変換器
９  電圧検出器
１０  電流検出器
１１  コンデンサ
１２  電力変換器
１３  発電機温度検出器
１４  電流検出器
１４ａ  電圧検出器
１５  制御装置
１６  電動機
１７  ギア
１８  車輪
２０  発電機励磁電流検出部
２１  発電機温度検出部
２２  直流電圧検出部
２３  直流電流検出部
２４  直流電圧制御部
２５  直流電圧指令部
２６  不平衡電圧検出部
２７  故障検出部
２８  バンドパスフィルタ
２８ａ  ローパスフィルタ
２８ｂ  ハイパスフィルタ
２９  絶対値算出部
３０  変化率制限部
３１  しきい値判定部
３２  時間設定部
【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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