WO2023281700A1 - 制御装置、電気鉄道車両、及び制御方法 - Google Patents

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WO2023281700A1
WO2023281700A1 PCT/JP2021/025794 JP2021025794W WO2023281700A1 WO 2023281700 A1 WO2023281700 A1 WO 2023281700A1 JP 2021025794 W JP2021025794 W JP 2021025794W WO 2023281700 A1 WO2023281700 A1 WO 2023281700A1
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abnormality
modulation rate
suspected
sensor
rotation speed
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PCT/JP2021/025794
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English (en)
French (fr)
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裕紀 吉田
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H02P5/46—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors for speed regulation of two or more dynamo-electric motors in relation to one another
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Definitions

  • the present disclosure relates to control devices, electric railway vehicles, and control methods.
  • An electric railway vehicle (hereinafter referred to as an electric vehicle) is provided with an electric motor and a control device that supplies electric power to the electric motor.
  • Some control devices include an inverter device that converts externally supplied direct current into three-phase alternating current power and supplies the power to a motor.
  • the control device disclosed in Patent Document 1 operates at a low speed of the vehicle and the PWM modulation rate of the inverter device is higher than the reference value. Occasionally, it determines that an abnormality has occurred.
  • the control device receives feedback of the rotation speed of the electric motor and controls the operation of the electric motor. Therefore, the electric motor is usually provided with a rotational speed sensor for detecting its rotational speed. When an abnormality occurs in this rotational speed sensor, the control device cannot normally control the operation of the electric motor. Therefore, it is desirable to detect an abnormality in the rotational speed sensor. However, in the control device disclosed in Patent Document 1, it is not possible to determine that an abnormality has occurred in the rotational speed sensor.
  • the present disclosure has been made in view of the above problems, and aims to determine the occurrence of an abnormality in a rotation speed sensor that detects the rotation speed of an electric motor.
  • the control device of the present disclosure controls the operation of the electric motor of the electric railway vehicle that runs according to the operation command signal.
  • the control device includes a power conversion section, a suspected-abnormality sensor determination section, a reference rotational speed acquisition section, a command value determination section, a modulation factor acquisition section, and an abnormality determination section.
  • the power converter supplies power to each of the plurality of electric motors.
  • the suspected-abnormal-sensor determination unit determines whether an abnormality is suspected in a plurality of rotation speed sensors based on a signal indicating the rotation speed of the electric motor output from each of the plurality of rotation speed sensors provided corresponding to each of the electric motors. Determine whether there is a suspected abnormal sensor.
  • the reference rotation speed acquisition unit indicates the rotation speed output from each rotation speed sensor other than the suspected abnormality sensor among the plurality of rotation speed sensors when the suspected abnormality sensor determination unit determines that there is a suspected abnormality sensor. Obtain a reference rotational speed based on the signal.
  • the command value determination unit determines a command value of the voltage to be output to the power conversion unit based on the operation command signal, the reference rotational speed, and the value of the current that the power conversion unit supplies to the electric motor.
  • the modulation factor acquisition unit acquires the modulation factor based on the voltage command value.
  • the abnormality determination unit determines that an abnormality has occurred in the electric motor corresponding to the suspected abnormality sensor when a difference between the modulation rate and a preset comparative modulation rate is equal to or greater than a modulation rate threshold value.
  • the abnormality determination unit determines that an abnormality has occurred in the suspected abnormality sensor when the difference between the modulation rate and the comparative modulation rate is less than the modulation rate threshold.
  • the suspected-abnormal sensor determination unit determines whether or not there is a suspected-abnormal sensor suspected of being abnormal among the plurality of rotational speed sensors.
  • the abnormality determination unit determines whether or not the difference between the modulation rate obtained based on the command value and the preset comparative modulation rate is equal to or greater than the modulation rate threshold value, thereby determining the occurrence of an abnormality in the rotational speed sensor. can do.
  • FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of a control unit according to Embodiment 3;
  • an electric railway vehicle is called an electric car.
  • an electric vehicle 100 As shown in FIG. 1, an electric vehicle 100 according to Embodiment 1 includes a vehicle body 1, wheels 2 attached to the vehicle body 1, an electric motor 3 that rotates the wheels 2, and the rotational speed of the electric motor 3. a rotation speed sensor 4 for controlling the rotation speed, a control device 5 for controlling the rotation operation of the electric motor 3, and a cab 6 for outputting an operation command signal.
  • the cab 6 is operated by the driver and has a master controller 61 that outputs a driving command signal.
  • the electric car 100 runs according to the drive command signal.
  • the drive command signal includes a power running command, a brake command, etc., and directly or indirectly instructs the running speed of the electric car 100 and the rotation speed of the electric motor 3 .
  • the wheels 2 support the vehicle body 1 and are rotated by the driving force of the electric motor 3. As the wheels 2 rotate, the vehicle body 1 runs.
  • four pairs of wheels 2 are arranged in one vehicle. A pair of wheels are fixed to both ends of the axle.
  • the electric motor 3 rotates when a three-phase AC voltage is applied, and rotates the wheel 2 via the corresponding axle.
  • the electric motor 3 includes, for example, a three-phase induction motor.
  • the electric car 100 includes an electric car equipped with the electric motor 3 and an accompanying car without the electric motor 3, and the electric motor 3 is arranged for each axle of the electric car. In this embodiment, four electric motors 3 are arranged in one electric vehicle.
  • a rotation speed sensor 4 is arranged corresponding to each of the electric motors 3 .
  • the rotation speed sensor 4 outputs a signal indicating the rotation speed of the corresponding electric motor 3 to the control device 5 .
  • a signal indicating the rotational speed of the electric motor 3 is hereinafter referred to as a "rotational speed signal".
  • the rotational speed sensor 4 includes a rotary encoder, tachogenerator, pulse generator, and the like.
  • the rotation speed sensor 4 is a pulse generator that outputs a pulse signal having a pulse-like waveform each time the rotating shaft of the electric motor 3 rotates by a predetermined angle.
  • a rotation speed signal output from the rotation speed sensor 4 that is, a pulse signal is supplied to the control device 5 .
  • the control device 5 controls the operation of the electric motor 3 based on the operation command signal and the rotation speed signal.
  • the control device 5 drives the electric motor 3 and determines whether the electric motor 3 or the rotational speed sensor 4 has become abnormal.
  • the configuration of the control device 5 will be described in detail with reference to FIG.
  • the control device 5 is arranged in each vehicle body 1 of the electric vehicle in which the electric motor 3 is arranged. Therefore, in the present embodiment, one controller 5, four electric motors 3, and four rotational speed sensors 4 are arranged in each vehicle body 1 of the electric vehicle.
  • the control device 5 includes a power conversion unit 51 that converts power and supplies the converted power to each of the four electric motors 3, a control unit 52 that controls the operation of the power conversion unit 51, the power conversion unit 51 and the electric motors. 3, that is, a current measurement unit 53 that measures the value of the current that the power conversion unit 51 flows to the electric motor 3 .
  • the power conversion unit 51 has an inverter device that converts the DC power supplied from the DC overhead wire via the current collector into three-phase AC power and supplies it to the electric motor 3 .
  • the power converter 51 can control the effective voltage, effective current, frequency, phase, etc. of the power supplied to the electric motor 3 by controlling the operation of the inverter device.
  • the current measurement unit 53 measures the current value of the current flowing in each phase between the power conversion unit 51 and the electric motor 3 and outputs a current value signal indicating the current value to the control unit 52 .
  • the current measurement units 53 are arranged in all three phases in FIG. 2, the current measurement units 53 may not be arranged in all three phases, and may be arranged only in two phases.
  • the control unit 52 is supplied with the operation command signal output from the master controller 61 described with reference to FIG. 1, the current value signal output from the current measurement unit 53, and the rotation speed signal output from the rotation speed sensor 4. be done.
  • the control unit 52 vector-controls each electric motor 3 based on the current value signal and the rotation speed signal.
  • the control unit 52 determines the rotational speed and rotational torque of each electric motor 3 and determines the voltage value, current value, frequency, etc. to be output to the power conversion unit 51 .
  • the command value of the voltage to be output to the power converter 51 will be referred to as "voltage command value”.
  • the control unit 52 applies the voltage indicated by the determined voltage command value to the electric motor 3 to drive the electric motor 3 .
  • FIG. 2 the configuration of the control unit 52 will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.
  • FIG. 2 the configuration of the control unit 52 will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.
  • the control unit 52 includes a suspected-abnormal-sensor determination unit 521 that determines whether or not there is a rotation speed sensor 4 suspected of being abnormal, and a reference rotation speed acquisition from rotation speed signals supplied from the four rotation speed sensors 4.
  • a selection unit 522 that selects a rotation speed signal to be supplied to a unit 523, a reference rotation speed acquisition unit 523 that acquires a reference rotation speed based on the rotation speed signal selected by the selection unit 522, and a power conversion unit 51 that outputs the
  • a command value determination unit 524 that determines the power command value, a power control unit 525 that controls the operation of the power conversion unit 51, a modulation rate acquisition unit 526 that acquires the modulation rate based on the power command value, and a modulation rate and an abnormality determination unit 527 that determines occurrence of an abnormality in any one of the four electric motors 3 and the four rotation speed sensors 4 based on the above.
  • Pulse signals are supplied from the four rotational speed sensors 4 to the suspected-abnormality sensor determination unit 521 .
  • the suspected-abnormal-sensor determination unit 521 determines whether or not there is a rotational speed sensor 4 suspected of being abnormal among the four rotational speed sensors 4 based on the supplied pulse signal.
  • a suspected abnormality will be referred to as a "suspected abnormality”
  • a rotation speed sensor 4 suspected of an abnormality will be referred to as a "suspected abnormality sensor”.
  • the term "abnormality” refers to a state in which the intended function or performance cannot be exhibited, including failure.
  • the suspected-abnormal-sensor determination unit 521 determines whether or not each of the four rotation speed sensors 4 outputs a pulse signal having a frequency equal to or higher than the reference frequency in a preset measurement period. Determine whether or not there is The measurement time is, for example, 1 minute.
  • the reference frequency is a value at which the frequency of the pulse signal output by the rotation speed sensor 4 is equal to or higher than the reference frequency when the motor 3 is rotating normally and the rotation speed sensor 4 is in a normal state. preset.
  • the suspected-abnormal-sensor determination unit 521 determines that the rotation speed sensors 4 that output pulse signals having a frequency equal to or higher than the reference frequency are normal. It is determined that there is no sensor 4.
  • the suspected-abnormal sensor determination unit 521 determines that the rotational speed sensor 4 is suspectedly abnormal. It is determined that there is a suspected anomaly sensor inside.
  • the suspected-abnormal-sensor determination unit 521 determines i) when the rotational speed sensor 4 is truly abnormal or out of order, and 3 is stuck and does not rotate normally, it is determined that the rotation speed sensor 4 is a suspected abnormality sensor.
  • the state in which stiffness occurs means a state in which, for example, the output shaft of the electric motor 3 is stuck and smooth movement is impeded.
  • a state in which stiffness is occurring means, for example, a state in which the rotation speed of the electric motor 3 is less than a value determined by a designer, an engineer, or the like.
  • the suspected-abnormal-sensor determination unit 521 When determining that there is a suspected-abnormal sensor, the suspected-abnormal-sensor determination unit 521 sends a determination signal including information indicating the presence of the suspected-abnormal sensor and information specifying the suspected-abnormal sensor to the selector 522 and the power control unit. 525 and an abnormality determination unit 527 .
  • the suspected-abnormal sensor determination unit 521 determines whether or not there is a pulse signal from the suspected-abnormal sensor, and if it determines that there is a pulse signal, the pulse signal from the suspected-abnormal sensor
  • the determination signal includes information specifying that the
  • the selection unit 522 is supplied with the pulse signal output from each of the rotation speed sensors 4 and the determination signal output from the suspected abnormality sensor determination unit 521 .
  • the selection unit 522 outputs pulse signals from the rotation speed sensors 4 other than the suspected abnormality sensor indicated by the determination signal to the reference rotation speed acquisition unit 523 .
  • the selection unit 522 does not output the pulse signal from the suspected abnormality sensor indicated by the determination signal to the reference rotation speed acquisition unit 523 .
  • the selection section 522 When the selection of the pulse signal to be output to the reference rotation speed acquisition section 523 is completed, the selection section 522 outputs a selection completion signal indicating that the selection of the pulse signal has been completed.
  • the selection completion signal is supplied to power control section 525 .
  • a pulse signal selected by the selection unit 522 is supplied to the reference rotation speed acquisition unit 523 .
  • the reference rotation speed acquisition unit 523 acquires a reference rotation speed for determining the voltage output from the power conversion unit 51 based on the supplied pulse signal. Specifically, the reference rotation speed acquisition unit 523 acquires the rotation speed of the electric motor 3 indicated by each pulse signal based on the supplied pulse signal. After acquiring the rotation speed of each electric motor 3, the reference rotation speed acquisition unit 523 obtains an average value thereof. Hereinafter, this average value is referred to as "reference rotational speed".
  • the reference rotation speed is the median value of the rotation speeds of the plurality of electric motors 3 instead of the average value of the rotation speeds of the plurality of electric motors 3 obtained from the pulse signals output from the rotation speed sensor 4 determined to be normal. , a representative value, or the like may be adopted.
  • the reference rotation speed acquisition unit 523 determines the reference rotation based on the pulse signal output from each of the rotation speed sensors 4 other than the suspected abnormality sensor among the four rotation speed sensors 4. Get speed. Specifically, when one rotational speed sensor 4 is suspected to be abnormal and three rotational speed sensors 4 are determined to be normal, the reference rotational speed acquisition unit 523 A reference rotational speed is acquired from the pulse signal output by 4. On the other hand, when it is determined that there is no suspected abnormality sensor, the reference rotational speed acquisition unit 523 acquires the reference rotational speed based on the pulse signals output by the four rotational speed sensors 4 .
  • the reference rotation speed acquired based on the pulse signal output from each of the rotation speed sensors 4 other than the suspected abnormality sensor is referred to as a "first reference rotation speed”.
  • a reference rotation speed acquired based on the pulse signal output from each of the sensors 4 is referred to as a “second reference rotation speed”.
  • the first reference rotational speed corresponds to "reference rotational speed”.
  • the reference rotation speed acquisition unit 523 outputs reference rotation speed information indicating the first reference rotation speed or the second reference rotation speed.
  • the command value determination unit 524 receives the operation command signal output from the master controller 61 shown in FIG. is supplied. The command value determination unit 524 determines a command value of voltage to be output to the power conversion unit 51 based on the operation command signal, the reference rotational speed information, and the current value signal.
  • the voltage command value will be referred to as "voltage command value”.
  • the command value determination unit 524 changes the information referred to for determining the voltage command value according to the speed of the vehicle body 1 . For example, when the vehicle speed, which is the speed of the vehicle body 1, is less than a preset vehicle speed threshold value, that is, when the rotation speed of the electric motor 3 is less than the threshold value, the command value determination unit 524 determines that the current value being fed back is Determine the voltage command value within a range that does not exceed the preset "overcurrent set value".
  • the voltage command value is determined to be a value that reduces the deviation between the current vehicle speed and the vehicle speed indicated by the drive command indicated by the drive command signal.
  • the vehicle speed is acquired, for example, based on the reference rotational speed information.
  • the vehicle speed threshold value and the overcurrent set value are stored, for example, in a storage area provided in the control unit 52 .
  • the vehicle speed threshold is, for example, 30 kilometers per hour.
  • the command value determination unit 524 does not use the current value measured by the current measurement unit 53 because the current is smaller than the back electromotive force generated by the rotation of the electric motor 3. , determines a voltage command value that reduces the deviation between the current vehicle speed and the vehicle speed indicated by the drive command.
  • the command value determination unit 524 outputs command value information indicating the determined voltage command value to the power control unit 525 and the modulation factor acquisition unit 526 .
  • the power control unit 525 controls the operation of the inverter device that constitutes the power conversion unit 51, and PWM (Pulse Width Modulation)-modulates the DC voltage to obtain the effective voltage indicated by the voltage command value. is output to the power converter 51 .
  • PWM Pulse Width Modulation
  • the power control unit 525 stops the operation of the power conversion unit 51 when the determination signal supplied from the suspected-abnormal sensor determination unit 521 indicates that there is a suspected-abnormal sensor.
  • the command value information output from the command value determination unit 524 is supplied to the modulation factor acquisition unit 526, and the modulation factor is acquired based on the voltage command value indicated by the command value information.
  • the modulation factor acquisition unit 526 acquires the modulation factor by dividing the voltage command value indicated by the command value information by the maximum output voltage value of the control device 5 .
  • a large modulation rate indicates that the voltage required to actually rotate the electric motor 3 is large based on the maximum output voltage
  • a small modulation rate indicates that the electric motor 3 actually rotates based on the maximum output voltage. This indicates that the voltage required to rotate to 0 is small.
  • the modulation rate acquisition unit 526 outputs modulation rate information indicating the acquired modulation rate.
  • the modulation rate information acquired by the modulation rate acquisition section 526 is supplied to the abnormality determination section 527 . Further, the abnormality determination section 527 is supplied with a determination signal from the suspected abnormality sensor determination section 521 . When the determination signal from the suspected-abnormality sensor determination unit 521 indicates that there is a suspected-abnormality sensor, the abnormality determination unit 527 outputs a comparison modulation rate indicating the modulation rate and the modulation rate when the electric motor 3 is not stuck. is greater than or equal to a preset first modulation factor threshold.
  • the first modulation factor threshold is a threshold for determining whether the electric motor 3 is stuck, and is an example of a "stiffness modulation factor threshold.”
  • the first modulation factor threshold is set to a value that allows determination that the motor 3 is stiff.
  • the first modulation rate threshold value is stored in, for example, a storage area of the controller 52 .
  • the abnormality determination unit 527 determines the location of the abnormality based on the determination result. Specifically, the abnormality determination unit 527 determines whether or not the difference between the modulation rate obtained based on the first reference rotation speed and the comparison modulation rate is equal to or greater than the first modulation rate threshold.
  • the abnormality determination unit 527 determines that the electric motor 3 corresponding to the suspected abnormality sensor is stuck as an abnormality.
  • the abnormality determination unit 527 determines that the electric motor 3 is stuck, it outputs the first abnormality occurrence information S1 indicating that the electric motor 3 is stuck.
  • the first abnormality occurrence information S1 is supplied to the power control section 525 .
  • the power control unit 525 stops the operation of the power conversion unit 51 when the first abnormality occurrence information S1 is supplied.
  • the abnormality determination unit 527 determines that an abnormality has occurred in the rotation speed sensor 4 corresponding to the suspected abnormality sensor. In this case, the abnormality determination section 527 outputs the second abnormality occurrence information S2 indicating that the rotational speed sensor 4 is abnormal.
  • the second abnormality occurrence information S2 is supplied to the cab 6 described with reference to FIG. When the second abnormality occurrence information S2 is received, the cab 6 causes the monitor of the cab 6 to display information indicating the abnormality of the rotational speed sensor 4, for example.
  • FIG. 1 a process of controlling the operation of the electric motor 3 by the control device 5 having the above configuration will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
  • FIG. 1 a process of controlling the operation of the electric motor 3 by the control device 5 having the above configuration will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
  • the control device 5 when the driver operates the master controller 61 while the electric car 100 is stopped, the control device 5 outputs a driving command signal indicating a powering command from the master controller 61. As shown in FIG. The control processing shown in FIG. 5 is started. In the control processing described below, it is assumed that an operation command signal indicating a power running command is continuously supplied to the control unit 52 .
  • the power control unit 525 controls the operation of the power conversion unit 51 .
  • the reference rotation speed acquisition unit 523 acquires the second reference rotation speed, which is the reference rotation speed, based on the pulse signals from all the rotation speed sensors 4, and the command value determination unit 524 outputs the operation command signal indicating the power running command. and the reference rotation speed information indicating the second reference rotation speed and the current value signal, the voltage command value is determined.
  • the power control unit 525 executes a power supply step of supplying power to the electric motor 3 by controlling the power conversion unit 51 to apply the voltage indicated by the voltage command value to the electric motor 3 (step S101). As a result, each of the electric motors 3 rotates, the power of each of the electric motors 3 is transmitted to the corresponding wheels 2, and a running step is executed in which the vehicle body 1 starts running (step S102).
  • the suspected-abnormal-sensor determination unit 521 executes a suspected-abnormal-sensor determination step of determining whether or not there is a suspected-abnormal sensor, based on the pulse signal output from each of the rotation speed sensors 4 (step S103).
  • the suspected-abnormal sensor determination unit 521 waits until it determines that there is a suspected-abnormal sensor among the four rotation speed sensors 4 (step S103; No).
  • the suspected-abnormal sensor determination unit 521 determines that there is a suspected-abnormal sensor among the four rotational speed sensors 4, it outputs a determination signal including information indicating the existence of the suspected-abnormal sensor and information specifying the suspected-abnormal sensor. (Step S103; Yes).
  • the determination signal is supplied to the selection section 522 , the power control section 525 and the abnormality determination section 527 .
  • the power control unit 525 executes a stop step of stopping the operation of the power conversion unit 51 (step S104).
  • the selection unit 522 executes a selection step of selecting a pulse signal output from the rotation speed sensor 4 other than the suspected abnormality sensor (step S105). More specifically, the selection unit 522 switches the output of the pulse signal to the reference rotational speed acquisition unit 523 from all the rotational speed sensors 4 to pulse signals output from the rotational speed sensors 4 other than the suspected abnormality sensor. When the selection of the pulse signal to be output to the reference rotation speed acquisition unit 523 is completed, the selection unit 522 supplies the power control unit 525 with a selection completion signal indicating that the selection of the rotation speed sensor 4 has been completed.
  • the reference rotation speed acquisition unit 523 executes a reference rotation speed acquisition step of acquiring the first reference rotation speed based on the pulse signal from the rotation speed sensor 4 other than the suspected abnormality sensor (step S106). Specifically, the reference rotation speed acquisition unit 523 calculates the average value of the rotation speed of the electric motor 3 corresponding to the rotation speed sensor 4 other than the suspected abnormality sensor based on the pulse signal output from the rotation speed sensor 4 other than the suspected abnormality sensor. is obtained as the first reference rotational speed. Upon acquiring the first reference rotation speed, the reference rotation speed acquisition unit 523 outputs reference rotation speed information indicating the first reference rotation speed.
  • the command value determination unit 524 executes a command value determination step of determining the voltage command value to be supplied to each of the electric motors 3 based on the operation command signal, the reference rotational speed information, and the current value signal (step S107).
  • the power control unit 525 causes the power conversion unit 51 to output power based on the voltage command value determined by the command value determination unit 524 .
  • a restart step for restarting the operation of the power converter 51 is executed (step S108).
  • the modulation factor acquisition unit 526 executes a modulation factor acquisition step of acquiring the modulation factor based on the voltage command value indicated by the command value information output from the command value determination unit 524 (step S109). Specifically, the modulation rate acquisition unit 526 acquires the modulation rate by dividing the voltage command value included in the command value information by the maximum output voltage of the control device 5 , that is, the maximum output voltage of the power conversion unit 51 . The modulation rate acquisition unit 526 outputs modulation rate information indicating the acquired modulation rate.
  • the abnormality determination section 527 determines whether or not the difference between the modulation rate and the comparative modulation rate is equal to or greater than the first modulation rate threshold. Then, an abnormality determination step is executed to determine which of the four electric motors 3 and the four rotation speed sensors 4 has an abnormality (step S110). Specifically, the abnormality determination unit 527 determines whether or not the difference between the modulation rate based on the first reference rotation speed obtained by excluding the suspected abnormality sensor and the comparison modulation rate is equal to or greater than the first modulation rate threshold. .
  • the voltage command value determined by command value determination unit 524 is smaller than when electric motor 3 is not stiff.
  • the modulation factor is obtained by dividing the voltage command value by the maximum output voltage of the control device 5 . That is, the modulation rate is smaller than when the electric motor 3 is not stuck. On the other hand, the modulation rate does not deviate from the comparative modulation rate when the electric motor 3 is not stuck.
  • the four motors 3 and the four rotation It can be determined whether or not an abnormality has occurred in either the speed sensor 4 or not.
  • the abnormality determination unit 527 determines that the difference between the modulation rate and the comparative modulation rate is equal to or greater than the first modulation rate threshold value (step S110; Yes), it determines that the electric motor 3 is stiff.
  • the abnormality occurrence information S1 is supplied to the power control unit 525 (step S111).
  • the power control unit 525 stops the operation of the power conversion unit 51 when the first abnormality occurrence information S1 is supplied.
  • the first abnormality occurrence information S1 may be supplied to the cab 6 described with reference to FIG.
  • the driver's cab 6 may, for example, cause the monitor of the cab 6 to display information indicating that the electric motor 3 has become stiff.
  • the abnormality determination unit 527 determines that the difference between the modulation rate and the comparative modulation rate is less than the first modulation rate threshold (step S110; No), it determines that the rotational speed sensor 4 is abnormal. , and outputs the second abnormality occurrence information S2 (step S112).
  • the second abnormality occurrence information S2 is supplied to the cab 6 described with reference to FIG.
  • the cab 6 causes the monitor of the cab 6 to display information indicating the occurrence of an abnormality in the rotational speed sensor 4, for example.
  • the control process ends.
  • the modulation factor is obtained based on the first reference rotational speed.
  • the abnormality determination unit 527 determines whether or not the difference between the modulation rate obtained based on the first reference rotation speed and the comparison modulation rate is equal to or greater than the first modulation rate threshold, thereby determining whether the electric motor 3 and the rotation speed sensor 4, it can be determined whether an abnormality has occurred. That is, according to the present embodiment, it is possible to determine whether the rotation speed sensor 4 is abnormal.
  • FIG. 6 is a graph showing changes in the current value output by the power conversion unit 51 when the output current is fed back to the command value determination unit 524 and when it is not fed back.
  • the vertical axis shown in FIG. 6 indicates the current value output by the power converter 51, and the horizontal axis indicates the time after the operation command signal indicating the powering command signal is supplied.
  • the dashed line shown in FIG. 6 indicates the current value output by the power converter 51 when the electric motor 3 is not stuck.
  • the speed of the vehicle body 1 becomes equal to or higher than the vehicle speed threshold, and the output current is no longer fed back to the command value determination unit 524. If the electric motor 3 is stiff, the value of the output current increases. and exceeds the "overcurrent set value". That is, in a state where the speed of the vehicle body 1 is equal to or higher than the vehicle speed threshold and the output current is not fed back to the command value determination unit 524, the electric motor 3 is stiffened by the current value actually output by the power conversion unit 51. can be detected.
  • FIG. 7 is a graph showing changes in the modulation factor when the output current is fed back to command value determining section 524 and when it is not fed back.
  • the vertical axis shown in FIG. 7 indicates the modulation rate, and the horizontal axis indicates the time after the operation command signal indicating the powering command signal is supplied.
  • the dashed line shown in FIG. 7 indicates the modulation rate when the electric motor 3 is not stuck, that is, the comparative modulation rate.
  • the suspected-abnormal-sensor determination unit 521 detects a suspected-abnormal sensor based on whether or not pulse signals having a frequency equal to or higher than the reference frequency are output from the four rotational speed sensors 4 during the measurement period. Although it was determined whether or not there is, the determination method is arbitrary. For example, by comparing the pulse signals output from each of the four rotational speed sensors 4, it may be determined whether or not there is a suspected abnormal sensor.
  • a rotation speed sensor 4 that outputs a pulse signal indicating the minimum rotation speed may be determined as a suspected abnormality sensor.
  • the basic configuration and basic operation of the electric vehicle 100 according to the second embodiment are the same as the basic configuration and basic operation of the electric vehicle 100 according to the first embodiment.
  • the electric vehicle 100 includes a plurality of vehicle bodies 1 provided with the control devices 5, and the control device 5 provided in one vehicle body 1 has the modulation rate of the control device 5 provided in another vehicle body 1. It is different from the first embodiment in that it is determined whether or not the electric motor 3 is stiff by comparing the . That is, in the second embodiment, the modulation rate obtained by the control device 5 provided in the other vehicle body 1 is adopted as the comparative modulation rate described in the first embodiment.
  • the points different from the first embodiment will be mainly described.
  • first vehicle body 1a first vehicle body 1a
  • second vehicle body 1b second vehicle body 1b
  • first control device 5a first control device 5a
  • second control device 5b second control device 5b
  • first control device 5a and the second control device 5b are provided in different vehicle bodies 1 .
  • the configuration of the second control device 5b is the same as the configuration of the first control device 5a
  • the configurations of the first control device 5a and the second control device 5b are the same as those described with reference to FIGS. Similar to device 5 .
  • the suspected-abnormality sensor determination unit 521 determines that one of the plurality of rotational speed sensors 4 provided corresponding to the plurality of electric motors 3 provided in the first vehicle body 1a is a suspected-abnormality sensor. I will explain the case where In the second embodiment, as in the first embodiment, four electric motors 3 and four rotation speed sensors 4 are provided in each of the first vehicle body 1a and the second vehicle body 1b.
  • the abnormality determination of the first control device 5a is performed.
  • the unit 527 compares the modulation rate of the first control device 5a with the modulation rate of the second control device 5b as a comparative modulation rate to determine which of the plurality of electric motors 3 and the plurality of rotation speed sensors 4 Determine if an error has occurred.
  • the difference between the modulation rate acquired by the modulation rate acquisition unit 526 included in the first control device 5a and the modulation rate acquired by the modulation rate acquisition unit 526 included in the second control device 5b is the preset second modulation rate.
  • the second modulation rate threshold is a threshold for determining the occurrence of a stiffening of the electric motor 3 as an abnormality of the electric motor 3, and is an example of a "stiffness modulation rate threshold".
  • the second modulation rate threshold value is stored in, for example, a storage area of the controller 52 .
  • the method of obtaining the modulation rate of the first control device 5a and the second control device 5b is the same as the method of obtaining the modulation rate described in the first embodiment.
  • the abnormality determination unit 527 of the first control device 5a determines whether the electric motor corresponding to the suspected abnormality sensor It is determined that the electric motor 3 is stuck, that is, the electric motor 3 is abnormal. On the other hand, if the difference between the modulation rate of the first control device 5a and the modulation rate of the second control device 5b is less than the second modulation rate threshold value, the abnormality determination unit 527 determines that the rotational speed sensor 4 is abnormal. I judge.
  • the second embodiment has been described above. According to the present embodiment, by comparing with the modulation rate acquired by the control device 5 provided in the other vehicle main body 1 of the electric vehicle 100, the abnormality of either the electric motor 3 or the rotation speed sensor 4 is determined. Occurrence can be determined.
  • the electric motor 3 does not get stiff frequently. Therefore, by comparing with the modulation rate acquired by the control device 5 provided in the other vehicle body 1, it is possible to further improve the accuracy of determination of the occurrence of an abnormality in either the electric motor 3 or the rotational speed sensor 4. can.
  • the second modulation factor threshold may be the same value as the first modulation factor threshold, or may be a different value.
  • Embodiment 3 An electric vehicle 100 according to Embodiment 3 will be described with reference to FIG. 9 .
  • the basic configuration and basic operation of the electric vehicle 100 according to the third embodiment are the same as the basic configurations and basic operations of the electric vehicle 100 according to the first and second embodiments. However, it differs from Embodiments 1 and 2 in that the occurrence of a sign of stiffness is determined as an abnormality of the electric motor 3 .
  • the points different from the first and second embodiments will be mainly described.
  • the sign of occurrence of solidity refers to the stage prior to the occurrence of solidity.
  • the state in which a sign of stiffness has occurred refers to, for example, a state in which the rotation speed of the electric motor 3 is within a numerical range determined by a designer, engineer, or the like of the electric vehicle 100 .
  • the numerical range is determined, for example, based on the difference in diameter of the wheels 2 . For example, when the diameter difference between the wheels 2 is 6 mm or less, the numerical range is set to a value exceeding 1% of the normal rotation speed of the electric motor 3 . In a sign of the occurrence of stickiness, the rotation speed of the electric motor 3 is higher than that in the state where stickiness is occurring.
  • the suspected-abnormality sensor determination unit 521 determines whether a sign of the electric motor 3 is stiff, based on the pulse signal output from each of the plurality of rotation speed sensors 4. Determine whether or not there is Specifically, when the difference between the maximum rotational speed and the minimum rotational speed among the rotational speeds of the plurality of electric motors 3 is equal to or greater than a preset rotational speed threshold, the suspected-abnormality sensor determination unit 521 The rotational speed sensor 4 that outputs the pulse signal of the minimum rotational speed is determined as the suspected abnormal sensor. Information indicating the rotation speed threshold is stored in a storage area provided in the control unit 52, for example. In the third embodiment, it is assumed that the number of each of the electric motors 3 and the rotational speed sensors 4 is four, as in the first and second embodiments.
  • the suspected-abnormal-sensor determination unit 521 acquires the maximum rotational speed value and the minimum rotational speed value based on the pulse signals output from each of the plurality of rotational speed sensors 4 .
  • the suspected-abnormal-sensor determination unit 521 determines whether or not the difference between the maximum value of the rotation speed and the minimum value of the rotation speed is equal to or greater than the rotation speed threshold.
  • the rotational speed sensor 4 If the suspected-abnormal-sensor determination unit 521 determines that the difference between the maximum rotational speed and the minimum rotational speed is greater than or equal to the rotational speed threshold value, the rotational speed sensor 4 outputs a pulse signal indicating the minimum rotational speed. It is judged to be a suspected abnormal sensor.
  • the suspected-abnormal sensor determination unit 521 determines that there is a suspected-abnormal sensor, it outputs information indicating the suspected-abnormal sensor as a determination signal.
  • the determination signal is supplied to the selection section 522 , the power control section 525 and the abnormality determination section 527 .
  • the abnormality determination unit 527 detects that the difference between the modulation rate and the comparative modulation rate is equal to or greater than a preset third modulation rate threshold value. It is determined whether or not.
  • the third modulation factor threshold is a threshold for judging occurrence of a sign of stiffness of the electric motor 3 as an abnormality of the electric motor 3, and is an example of a "predictive modulation factor threshold".
  • the third modulation factor threshold is stored in a storage area provided in the control section 52, for example.
  • the third modulation factor threshold is set in advance by a designer, an engineer, or the like, according to the degree of sign of stiffness of the electric motor 3 .
  • the third modulation factor threshold is a value smaller than the first modulation factor threshold.
  • the voltage command value determined by command value determination unit 524 shown in FIG. 9 becomes smaller than when there is no sign of stiffness of electric motor 3 . That is, the modulation rate is smaller than when the electric motor 3 is not stuck. On the other hand, the modulation rate does not deviate from the comparative modulation rate when the electric motor 3 is not stuck.
  • the abnormality determination unit 527 determines that there is a sign that the electric motor 3 will become stiff, and will determine that there is a sign that the electric motor 3 will become stiff.
  • the third abnormality occurrence information S3 is supplied to the cab 6 in the same manner as the second abnormality occurrence information S2.
  • the driver's cab 6 receives the third abnormality occurrence information S ⁇ b>3 , for example, the driver's cab 6 causes the monitor of the cab 6 to display information indicating the occurrence of a sign of the electric motor 3 becoming stiff.
  • the third embodiment has been described above. According to the present embodiment, by determining whether or not the difference between the modulation rate and the comparative modulation rate is equal to or greater than a preset third modulation rate threshold value, a sign of stiffness of the electric motor 3 can be determined. can be done.
  • Embodiments 1 to 3 can be combined as appropriate. More specifically, the abnormality determining unit 527 compares the modulation rate of the control device 5 of the other vehicle body 1 described in the second embodiment with the sign of occurrence of the electric motor 3 stiffness described in the third embodiment. It may be determined whether there is Further, the suspected-abnormal-sensor determination unit 521 may output a determination signal including both of the contents described in the first and third embodiments. The abnormality determination unit 527 outputs the first abnormality occurrence information S1 when the suspected abnormality sensor determination unit 521 supplies the determination signal indicating the presence of the suspected abnormality sensor indicating the occurrence of the stuck state, and detects the fixed state of the electric motor 3.
  • the control device 5 can determine which of the occurrence of sticking of the electric motor 3, the sign of the occurrence of sticking of the electric motor 3, and the occurrence of an abnormality in the rotational speed sensor 4.
  • an inverter device has been exemplified as a device that configures the power conversion unit 51, it is not limited to this. Any power conversion device can be used as a device that configures the power conversion unit 51 .
  • control device 5 is provided in an electric vehicle
  • the control device 5 may be provided in a vehicle body 1 other than an electric vehicle.
  • the control device 5 is connected to the electric motor 3 and the rotational speed sensor 4, for example via cables.

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Abstract

制御装置は、電力変換部（５１）、参照回転速度取得部（５２３）、及び異常判定部（５２７）を備える。電力変換部（５１）は、複数の電動機の各々へ電力を供給する。参照回転速度取得部（５２３）は、複数の回転速度センサの中に異常の疑いのある疑異常センサがあると判定された場合、複数の回転速度センサのうちの疑異常センサ以外の回転速度センサの各々から出力された回転速度を示す信号に基づいて参照回転速度を取得する。異常判定部（５２７）は、電力変換部（５１）に出力させる電圧の指令値に基づいて取得された変調率と予め設定された比較変調率との差が変調率閾値以上である場合、疑異常センサに対応する電動機に異常が発生していると判定する。異常判定部（５２７）は、参照回転速度に基づいて取得された変調率と比較変調率との差が変調率閾値未満である場合に、疑異常センサに異常が発生していると判定する。

Description

制御装置、電気鉄道車両、及び制御方法
　本開示は、制御装置、電気鉄道車両、及び制御方法に関する。
　電気鉄道車両（以下、電気車）には、電動機と、該電動機に電力を供給する制御装置とが設けられている。制御装置には、外部より供給される直流電流を三相交流電力に変換して電動機に供給するインバータ装置を備えるものがある。
　制御装置による電動機の制御におけるさまざまな異常を検知するため、例えば、特許文献１に開示されている制御装置は、車両の速度が低速で、かつ、インバータ装置のＰＷＭ変調率が基準値よりも高いときに、異常が発生したと判定する。
特開２０１８－９３７２４号公報
　制御装置は、電動機の回転速度のフィードバックを受けて、該電動機の動作を制御する。したがって、通常、電動機には、その回転速度を検知する回転速度センサが配置されている。この回転速度センサに異常が生じた場合、制御装置は、電動機の動作を正常に制御できなくなる。このため、回転速度センサの異常を検知することが望まれる。しかし、特許文献１に開示の制御装置では、回転速度センサに異常が発生したことを判定することができない。
　本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電動機の回転速度を検知する回転速度センサの異常の発生を判定することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本開示の制御装置は、運転指令信号に応じて走行する電気鉄道車両の電動機の動作を制御する。制御装置は、電力変換部と、疑異常センサ判定部と、参照回転速度取得部と、指令値決定部と、変調率取得部と、異常判定部と、を備える。電力変換部は、複数の電動機の各々へ電力を供給する。疑異常センサ判定部は、電動機の各々に対応して設けられる複数の回転速度センサの各々から出力された電動機の回転速度を示す信号に基づいて、複数の回転速度センサの中に異常の疑いのある疑異常センサがあるか否かを判定する。参照回転速度取得部は、疑異常センサがあると疑異常センサ判定部によって判定された場合、複数の回転速度センサのうちの疑異常センサ以外の回転速度センサの各々から出力された回転速度を示す信号に基づいて参照回転速度を取得する。指令値決定部は、運転指令信号と参照回転速度と電力変換部が電動機に流す電流の値とに基づいて、電力変換部に出力させる電圧の指令値を決定する。変調率取得部は、電圧の指令値に基づいて変調率を取得する。異常判定部は、変調率と予め設定された比較変調率との差が変調率閾値以上である場合、疑異常センサに対応する電動機に異常が発生していると判定する。異常判定部は、変調率と比較変調率との差が変調率閾値未満である場合に、疑異常センサに異常が発生していると判定する。
　本開示によれば、疑異常センサ判定部が複数の回転速度センサの中に異常の疑いのある疑異常センサがあるか否かを判定する。異常判定部が、指令値に基づいて取得される変調率と予め設定された比較変調率との差が変調率閾値以上であるか否か判定することにより、回転速度センサの異常の発生を判定することができる。
実施の形態１に係る電気鉄道車両の構成を示す概略図 実施の形態１に係る制御装置、電動機及び回転速度センサの構成を示すブロック図 実施の形態１に係る制御部の構成を示すブロック図 実施の形態１に係る制御処理の前半部分を示すフローチャート 実施の形態１に係る制御処理の後半部分を示すフローチャート 実施の形態１に係る電流フィードバック有無での出力電流の変化を示すグラフ 実施の形態１に係る電流フィードバック有無での変調率の変化を示すグラフ 実施の形態２に係る電気鉄道車両の構成を示す概略図 実施の形態３に係る制御部の構成を示すブロック図
　以下、本開示に係る制御装置、電気鉄道車両、及び制御方法の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下では、電気鉄道車両を、電気車という。
［実施の形態１］
　図１に示すように、実施の形態１に係る電気車１００は、車両本体１と、車両本体１に取り付けられた車輪２と、車輪２を回転させる電動機３と、電動機３の回転速度を検出する回転速度センサ４と、電動機３の回転動作を制御する制御装置５と、運転指令信号を出力する運転台６と、を備える。運転台６は、運転士によって操作され、運転指令信号を出力するマスタコントローラ６１を有する。電気車１００は、運転指令信号に応じて走行する。運転指令信号は、力行指令、ブレーキ指令等を含み、直接的または間接的に、電気車１００の走行速度及び電動機３の回転速度を指示する。
　車輪２は、車両本体１を支持し、電動機３の駆動力により回転する。車輪２が回転することにより、車両本体１が走行する。本実施の形態では、車輪２は、１車両に４対配置されているものとする。一対の車輪は、車軸の両端部に固定されている。
　電動機３は、三相交流電圧が印加されることにより回転し、対応する車軸を介して車輪２を回転させる。電動機３は、例えば、三相誘導電動機を含む。
　電気車１００は、電動機３を搭載する電動車と電動機３が搭載されていない付随車とを含み、電動機３は、電動車の車軸毎に配置される。本実施の形態においては、１車両の電動車に４台の電動機３が配置される。
　回転速度センサ４は、電動機３の各々に対応して配置される。回転速度センサ４は、対応する電動機３の回転速度を示す信号を制御装置５に出力する。以下、電動機３の回転速度を示す信号を「回転速度信号」という。回転速度センサ４は、ロータリエンコーダ、タコジェネレータ、パルスジェネレータ等を含む。本実施の形態では、回転速度センサ４は、電動機３の回転軸が予め定められた角度回転する度に、パルス状波形を有するパルス信号を出力するパルスジェネレータである。回転速度センサ４から出力された回転速度信号、すなわち、パルス信号は、制御装置５に供給される。
　制御装置５は、運転指令信号と回転速度信号とに基づいて、電動機３の動作を制御する。制御装置５は、電動機３を駆動すると共に電動機３または回転速度センサ４の異常の発生を判定する。
　図２を参照して、制御装置５の構成について詳細に説明する。制御装置５は、電動機３が配置される電動車の各車両本体１に配置される。したがって、本実施の形態では、電動車の各車両本体１には、１台の制御装置５と４台の電動機３と４台の回転速度センサ４とが配置される。
　制御装置５は、電力を変換して、４つの電動機３の各々に変換した電力を供給する電力変換部５１と、電力変換部５１の動作を制御する制御部５２と、電力変換部５１と電動機３との間で流れる電流、すなわち、電力変換部５１が電動機３に流す電流の値を測定する電流測定部５３を備える。
　電力変換部５１は、直流架線から集電装置を介して供給された直流の電力を三相交流電力に変換して電動機３へ供給するインバータ装置を有する。電力変換部５１は、インバータ装置の動作を制御することにより、電動機３に供給する電力の実効電圧、実効電流、周波数、位相等を制御することができる。
　電流測定部５３は、電力変換部５１と電動機３の各々との間で各相に流れる電流の電流値を測定し、電流値を示す電流値信号を制御部５２に出力する。なお、図２では、電流測定部５３が三相のすべてに配置されているが、電流測定部５３は、三相すべてに配置されず、二相にのみ配置されてもよい。
　制御部５２には、図１を参照して説明したマスタコントローラ６１から出力される運転指令信号、電流測定部５３から出力される電流値信号及び回転速度センサ４から出力される回転速度信号が供給される。制御部５２は、電流値信号及び回転速度信号に基づいて各電動機３をベクトル制御する。制御部５２は、各電動機３の回転速度と回転トルクとを決定し、電力変換部５１に出力させる電圧値、電流値、周波数等を決定する。以下、電力変換部５１に出力させる電圧の指令値を「電圧指令値」という。制御部５２は、決定した電圧指令値で示される電圧を電動機３に印加して電動機３を駆動する。
　続いて、図２及び図３を参照して、制御部５２の構成について詳細に説明する。
　制御部５２は、異常の疑いがある回転速度センサ４があるか否かを判定する疑異常センサ判定部５２１と、４つの回転速度センサ４から供給される回転速度信号の中から参照回転速度取得部５２３に供給する回転速度信号を選択する選択部５２２と、選択部５２２によって選択された回転速度信号に基づいて参照回転速度を取得する参照回転速度取得部５２３と、電力変換部５１に出力させる電力の指令値を決定する指令値決定部５２４と、電力変換部５１の動作を制御する電力制御部５２５と、電力の指令値に基づいて変調率を取得する変調率取得部５２６と、変調率に基づいて４つの電動機３と４つの回転速度センサ４とのいずれかの異常の発生を判定する異常判定部５２７と、を備える。
　疑異常センサ判定部５２１には、４つの回転速度センサ４からパルス信号が供給される。疑異常センサ判定部５２１は、供給されたパルス信号に基づいて、４つの回転速度センサ４の中に異常の疑いがある回転速度センサ４があるか否かを判定する。以下、異常の疑いあることを「疑異常」といい、異常の疑いがある回転速度センサ４を「疑異常センサ」という。なお、異常とは、故障を含み、予定している機能または性能を発揮できない状態をいう。
　疑異常センサ判定部５２１は、予め設定された計測期間において、４つの回転速度センサ４の各々が基準周波数以上の周波数のパルス信号を出力しているか否かを判定することにより、疑異常センサがあるか否かを判定する。計測時間は、例えば、１分間である。基準周波数は、電動機３が正常に回転している状態で、かつ、回転速度センサ４が正常な状態のときに、その回転速度センサ４が出力するパルス信号の周波数が基準周波数以上となる値が予め設定される。疑異常センサ判定部５２１は、基準周波数以上の周波数のパルス信号を出力する回転速度センサ４を正常と判定し、すべての回転速度センサ４が正常であると判定すると、異常の疑いのある回転速度センサ４がないと判定する。一方、疑異常センサ判定部５２１は、基準周波数未満の周波数のパルス信号を出力する回転速度センサ４がある場合、その回転速度センサ４を疑異常であると判定し、４つの回転速度センサ４の中に疑異常センサがあると判定する。
　疑異常センサ判定部５２１は、ｉ）回転速度センサ４が真に異常または故障している場合と、ｉｉ）回転速度センサ４が正常であるにもかかわらず、その回転速度センサ４に対応する電動機３に固渋が発生して、正常に回転していない場合に、当該回転速度センサ４が疑異常センサであると判定する。ここで、固渋が発生している状態とは、電動機３の例えば出力軸が固着し、滑らかな動きが妨げられている状態をいう。固渋が発生している状態は、例えば、電動機３の回転速度が、設計者、技術者等によって決定された値未満の状態をいう。
　疑異常センサがあると判定した場合、疑異常センサ判定部５２１は、疑異常センサがあることを示す情報と、疑異常センサを特定する情報とを含む判定信号を、選択部５２２と電力制御部５２５と異常判定部５２７とに出力する。なお、疑異常センサ判定部５２１は、疑異常センサからのパルス信号があるか否かを判定し、パルス信号があると判定した場合、疑異常センサからのパルス信号が疑異常センサからのパルス信号であることを特定する情報を判定信号に含める。
　選択部５２２には、回転速度センサ４の各々から出力されたパルス信号、及び、疑異常センサ判定部５２１から出力された判定信号が供給される。選択部５２２は、疑異常センサがあることが判定信号によって示される場合、判定信号で示される疑異常センサ以外の回転速度センサ４からのパルス信号を参照回転速度取得部５２３に出力する。なお、選択部５２２は、疑異常センサからのパルス信号があると判定信号によって示された場合、判定信号で示される疑異常センサからのパルス信号を参照回転速度取得部５２３に出力しない。
　選択部５２２は、参照回転速度取得部５２３へ出力するパルス信号の選択が完了した場合、パルス信号の選択が完了した旨を示す選択完了信号を出力する。選択完了信号は、電力制御部５２５に供給される。
　参照回転速度取得部５２３には、選択部５２２によって選択されたパルス信号が供給される。参照回転速度取得部５２３は、供給されたパルス信号に基づいて、電力変換部５１から出力される電圧を決定するための参照回転速度を取得する。詳しくは、参照回転速度取得部５２３は、供給されたパルス信号に基づいて、それぞれのパルス信号が示す電動機３の回転速度を取得する。参照回転速度取得部５２３は、それぞれの電動機３の回転速度を取得すると、それらの平均値を求める。以下、この平均値を、「参照回転速度」という。なお、参照回転速度は、正常と判定された回転速度センサ４から出力されたパルス信号から取得された複数の電動機３の回転速度の平均値に代えて、複数の電動機３の回転速度の中央値、代表値等が採用されてもよい。
　参照回転速度取得部５２３は、疑異常センサがあると判定された場合、４つの回転速度センサ４のうちの疑異常センサ以外の回転速度センサ４の各々から出力されたパルス信号に基づいて参照回転速度を取得する。具体的には、１つの回転速度センサ４が疑異常で、３つの回転速度センサ４が正常であると判定された場合、参照回転速度取得部５２３は、正常と判定された３つの回転速度センサ４の出力するパルス信号から参照回転速度を取得する。一方、参照回転速度取得部５２３は、疑異常センサがないと判定された場合、４つの回転速度センサ４の出力するパルス信号に基づいて参照回転速度を取得する。以下では、参照回転速度のうち、疑異常センサ以外の回転速度センサ４の各々から出力されたパルス信号に基づいて取得された参照回転速度を「第１参照回転速度」といい、すべての回転速度センサ４の各々から出力されたパルス信号に基づいて取得された参照回転速度を「第２参照回転速度」という。なお、第１参照回転速度は、「参照回転速度」に相当する。参照回転速度取得部５２３は、第１参照回転速度又は第２参照回転速度を示す参照回転速度情報を出力する。
　指令値決定部５２４には、図１に示すマスタコントローラ６１から出力される運転指令信号と参照回転速度取得部５２３から出力される参照回転速度情報と電流測定部５３から出力された電流値信号とが供給される。指令値決定部５２４は、運転指令信号と参照回転速度情報と電流値信号とに基づいて、電力変換部５１に出力させる電圧の指令値を決定する。以下、電圧の指令値を「電圧指令値」という。
　指令値決定部５２４は、車両本体１の速度に応じて、電圧指令値を決定するために参照する情報を変更する。指令値決定部５２４は、例えば、車両本体１の速度である車速が予め設定された車速閾値未満である場合、すなわち、電動機３の回転速度が閾値未満である場合、フィードバックされている電流値が予め設定されている「過電流セット値」を超えない範囲で、電圧指令値を決定する。電圧指令値は、現在の車速と運転指令信号で示される運転指令が指示する車速との偏差を小さくする値に決定される。なお、車速は、例えば、参照回転速度情報に基づいて取得される。また、車速閾値及び過電流セット値は、例えば、制御部５２が備える記憶領域に記憶されている。車速閾値は、例えば、３０キロメートル毎時である。
　一方、指令値決定部５２４は、車速が車速閾値以上である場合、電動機３の回転による逆起電力よりも電流が小さくなっているため、電流測定部５３で測定された電流値を使用せず、現在の車速と運転指令が指示する車速との偏差を小さくする電圧指令値を決定する。
　指令値決定部５２４は、決定した電圧指令値を示す指令値情報を電力制御部５２５及び変調率取得部５２６に出力する。
　電力制御部５２５は、電圧指令値に基づいて、電力変換部５１を構成するインバータ装置の動作を制御し、直流電圧をＰＷＭ（Pulse　Width　Modulation）変調することにより、電圧指令値で示される実行電圧を電力変換部５１に出力させる。
　また、電力制御部５２５は、疑異常センサ判定部５２１から供給された判定信号が、疑異常センサがあることを示す場合、電力変換部５１の動作を停止させる。
　変調率取得部５２６には、指令値決定部５２４から出力された指令値情報が供給され、指令値情報で示される電圧指令値に基づいて変調率を取得する。詳しくは、変調率取得部５２６は、指令値情報で示される電圧指令値を制御装置５の最大出力電圧の値で除算することにより変調率を取得する。変調率が大きいことは、最大出力電圧を基準として、電動機３を実際に回転させるための必要な電圧が大きいことを示し、変調率が小さいことは、最大出力電圧を基準として、電動機３を実際に回転させるための必要な電圧が小さいことを示している。変調率取得部５２６は、取得した変調率を示す変調率情報を出力する。
　異常判定部５２７には、変調率取得部５２６によって取得された変調率情報が供給される。また、異常判定部５２７には、疑異常センサ判定部５２１より判定信号が供給される。異常判定部５２７は、疑異常センサ判定部５２１からの判定信号が、疑異常センサがあることを示す場合、変調率と電動機３に固渋が発生していない場合の変調率を示す比較変調率との差が予め設定された第１変調率閾値以上であるか否かを判定する。第１変調率閾値は、電動機３の固渋の発生を判定するための閾値であって、「固渋変調率閾値」の一例である。第１変調率閾値は、電動機３に固渋が発生していると判定できる値に設定される。第１変調率閾値は、例えば、制御部５２が備える記憶領域に記憶されている。
　異常判定部５２７は、判定結果に基づいて異常の発生箇所を判定する。詳しくは、異常判定部５２７は、第１参照回転速度に基づいて取得された変調率と比較変調率との差が第１変調率閾値以上であるか否かを判定する。
　異常判定部５２７は、変調率と比較変調率との差が第１変調率閾値以上である場合、疑異常センサに対応する電動機３に異常としての固渋が発生していると判定する。
　異常判定部５２７は、電動機３に固渋が発生していると判定した場合、電動機３に固渋が発生していることを示す第１異常発生情報Ｓ１を出力する。第１異常発生情報Ｓ１は、電力制御部５２５に供給される。電力制御部５２５は、第１異常発生情報Ｓ１が供給された場合、電力変換部５１の動作を停止させる。
　一方、異常判定部５２７は、変調率と比較変調率との差が第１変調率閾値未満である場合、疑異常センサに相当する回転速度センサ４に異常が発生していると判定する。この場合、異常判定部５２７は、回転速度センサ４に異常が発生していることを示す第２異常発生情報Ｓ２を出力する。第２異常発生情報Ｓ２は、図１を参照して説明した運転台６に供給される。運転台６は、第２異常発生情報Ｓ２を受信すると、例えば、運転台６のモニタに回転速度センサ４の異常を示す情報を表示させる。
　次に、図１から図５を参照して、上記構成を有する制御装置５が電動機３の動作を制御する処理について説明する。
　制御装置５は、電気車１００が停車している状態において、例えば、運転士がマスタコントローラ６１を操作することにより、力行指令を示す運転指令信号がマスタコントローラ６１から出力されると、図４及び図５に示す制御処理を開始する。以下に示す制御処理では、力行指令を示す運転指令信号が制御部５２に継続して供給されているものとする。
　運転指令信号が指令値決定部５２４に供給され、電圧指令値が指令値決定部５２４によって決定されると、電力制御部５２５が電力変換部５１の動作を制御する。詳しくは、参照回転速度取得部５２３がすべての回転速度センサ４からのパルス信号に基づいて参照回転速度である第２参照回転速度を取得し、指令値決定部５２４が力行指令を示す運転指令信号と第２参照回転速度を示す参照回転速度情報と電流値信号とに基づいて、電圧指令値を決定する。電力制御部５２５は、電圧指令値で示される電圧を電動機３に印加させる制御を電力変換部５１に対して行うことにより、電動機３に電力を供給する電力供給ステップを実行する（ステップＳ１０１）。この結果、電動機３の各々が回転し、電動機３の各々の動力が対応する車輪２に伝達されて、車両本体１の走行が開始する走行ステップが実行される（ステップＳ１０２）。
　疑異常センサ判定部５２１は、回転速度センサ４の各々から出力されたパルス信号に基づいて、疑異常センサがあるか否かを判定する疑異常センサ判定ステップを実行する（ステップＳ１０３）。
　疑異常センサ判定ステップでは、疑異常センサ判定部５２１は、４つの回転速度センサ４の中に疑異常センサがあると判定するまで待機する（ステップＳ１０３；Ｎｏ）。疑異常センサ判定部５２１は、４つの回転速度センサ４の中に疑異常センサがあると判定すると、疑異常センサがあることを示す情報と疑異常センサを特定する情報とを含む判定信号を出力する（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）。判定信号は、選択部５２２、電力制御部５２５、及び異常判定部５２７に供給される。
　電力制御部５２５は、疑異常センサがあると判定されると、電力変換部５１の動作を停止させる停止ステップを実行する（ステップＳ１０４）。
　また、ステップＳ１０４と並行して、選択部５２２は、疑異常センサ以外の回転速度センサ４から出力されるパルス信号を選択する選択ステップを実行する（ステップＳ１０５）。詳しくは、選択部５２２は、パルス信号の参照回転速度取得部５２３への出力を、すべての回転速度センサ４から、疑異常センサ以外の回転速度センサ４から出力されたパルス信号へ切り替える。なお、選択部５２２は、参照回転速度取得部５２３へ出力するパルス信号の選択が完了すると、回転速度センサ４の選択が完了したことを示す選択完了信号を電力制御部５２５へ供給する。
　参照回転速度取得部５２３へ出力するパルス信号の選択が完了すると、疑異常センサ以外の回転速度センサ４から出力されたパルス信号のみが参照回転速度取得部５２３に出力される。参照回転速度取得部５２３は、疑異常センサ以外の回転速度センサ４からのパルス信号に基づいて、第１参照回転速度を取得する参照回転速度取得ステップを実行する（ステップＳ１０６）。詳しくは、参照回転速度取得部５２３は、疑異常センサ以外の回転速度センサ４から出力されたパルス信号に基づいて、疑異常センサ以外の回転速度センサ４に対応する電動機３の回転速度の平均値を第１参照回転速度として取得する。参照回転速度取得部５２３は、第１参照回転速度を取得すると、第１参照回転速度を示す参照回転速度情報を出力する。
　指令値決定部５２４は、運転指令信号と参照回転速度情報と電流値信号とに基づいて、電動機３の各々へ供給される電圧指令値を決定する指令値決定ステップを実行する（ステップＳ１０７）。
　電力制御部５２５は、選択部５２２から出力された選択完了信号が供給されると、指令値決定部５２４によって決定された電圧指令値に基づいて、電力変換部５１に電力を出力させる。この結果、電力変換部５１の動作が再開される再開ステップが実行される（ステップＳ１０８）。
　電力変換部５１の動作が再開すると、変調率取得部５２６は、指令値決定部５２４から出力された指令値情報が示す電圧指令値に基づいて変調率を取得する変調率取得ステップを実行する（ステップＳ１０９）。詳しくは、変調率取得部５２６は、指令値情報に含まれる電圧指令値を制御装置５の最大出力電圧、すなわち、電力変換部５１の最大出力電圧で除算することにより変調率を取得する。変調率取得部５２６は、取得した変調率を示す変調率情報を出力する。
　次に、異常判定部５２７は、変調率取得部５２６から出力された変調率情報に基づいて、変調率と比較変調率との差が第１変調率閾値以上であるか否かを判定することにより、４つの電動機３と４つの回転速度センサ４とのいずれで異常が発生しているかを判定する異常判定ステップを実行する（ステップＳ１１０）。詳しくは、異常判定部５２７は、疑異常センサを除外して取得された第１参照回転速度に基づく変調率と比較変調率との差が第１変調率閾値以上であるか否かを判定する。
　例えば、電動機３に固渋が発生している場合、電動機３の負荷が増大し、電動機３の電流の値、すなわち、図２を参照して説明した電流測定部５３によって測定される電流値が、電動機３に固渋が発生していない場合と比較して大きくなる。このため、指令値決定部５２４が決定する電圧指令値が電動機３に固渋が発生していない場合と比較して小さくなる。変調率は、電圧指令値を制御装置５の最大出力電圧で除算することによって求められる。すなわち、変調率は、電動機３に固渋が発生していない場合と比較して小さくなる。一方、変調率は、電動機３に固渋が発生していない場合、比較変調率から乖離しない。したがって、電動機３に固渋が発生していない場合の変調率である比較変調率との差が第１変調率閾値以上であるか否かを判定することにより、４つの電動機３と４つの回転速度センサ４とのいずれかに異常が発生しているか否かを判定することができる。
　異常判定部５２７は、変調率と比較変調率との差が第１変調率閾値以上であると判定すると（ステップＳ１１０；Ｙｅｓ）、電動機３に固渋が発生していると判定し、第１異常発生情報Ｓ１を電力制御部５２５に供給する（ステップＳ１１１）。電力制御部５２５は、第１異常発生情報Ｓ１が供給された場合、電力変換部５１の動作を停止させる。また、第１異常発生情報Ｓ１は、図１を参照して説明した運転台６に供給されてもよい。運転台６は、第１異常発生情報Ｓ１を受信すると、例えば、運転台６のモニタに電動機３の固渋の発生を示す情報を表示させてもよい。
　一方、異常判定部５２７は、変調率と比較変調率との差が第１変調率閾値未満であると判定すると（ステップＳ１１０；Ｎｏ）、回転速度センサ４に異常が発生していると判定し、第２異常発生情報Ｓ２を出力する（ステップＳ１１２）。第２異常発生情報Ｓ２は、図１を参照して説明した運転台６に供給される。運転台６は、第２異常発生情報Ｓ２を受信すると、例えば、運転台６のモニタに回転速度センサ４の異常の発生を示す情報を表示させる。
　異常判定部５２７によって、第１異常発生情報Ｓ１又は第２異常発生情報Ｓ２が出力されると、制御処理は終了する。
　以上、本実施の形態によれば、疑異常センサがあると判定されると、第１参照回転速度に基づいて変調率が取得される。異常判定部５２７は、第１参照回転速度に基づいて取得された変調率と比較変調率との差が第１変調率閾値以上であるか否かを判定することにより、電動機３と回転速度センサ４とのいずれで異常が発生しているかを判定できる。すなわち、本実施の形態によれば、回転速度センサ４の異常の発生を判定できる。
　また、図６に示すように、指令値決定部５２４に出力電流がフィードバックされている状態では、電動機３に固渋が発生した場合であっても、出力電流は、図３を参照して説明したように「過電流セット値」を超えない値で一定となる。なお、図６は、指令値決定部５２４に出力電流がフィードバックされる場合とフィードバックされない場合とでの電力変換部５１が出力する電流値の変化を示すグラフである。図６に示す縦軸は、電力変換部５１が出力する電流値を示し、横軸は、力行指令信号を示す運転指令信号が供給されてからの時間を示す。図６に示す破線は、電動機３に固渋が発生していない場合の電力変換部５１が出力する電流値を示す。
　一方、時間の経過とともに車両本体１の速度が車速閾値以上となり、指令値決定部５２４に出力電流がフィードバックされなくなると、電動機３に固渋が発生している場合、出力電流の値は、大きくなり、「過電流セット値」を超える。つまり、車両本体１の速度が車速閾値以上であって、指令値決定部５２４に出力電流がフィードバックされていない状態では、電力変換部５１が実際に出力した電流値によって電動機３の固渋の発生を検知できる。しかしながら、車両本体１の速度が車速閾値未満であって、指令値決定部５２４に出力電流がフィードバックされる状態では、出力電流の値に基づいて電動機３に固渋が発生しているか否かを判定することができない。
　これに対して、変調率は、図３を参照して説明したように、電圧指令値と制御装置５の最大出力電圧とに基づいて取得される。このため、図７に示すように、電動機３に固渋が発生している場合、指令値決定部５２４に出力電流がフィードバックされている状態及び指令値決定部５２４に出力電流がフィードバックされていない状態のいずれにおいても、変調率は、比較変調率から乖離する。なお、図７は、指令値決定部５２４に出力電流がフィードバックされる場合とフィードバックされない場合とでの変調率の変化を示すグラフである。図７に示す縦軸は、変調率を示し、横軸は、力行指令信号を示す運転指令信号が供給されてからの時間を示す。図７に示す破線は、電動機３に固渋が発生していない場合の変調率、すなわち、比較変調率を示す。
　以上のことから、指令値決定部５２４に出力電流がフィードバックされている状態であっても電動機３と回転速度センサ４とのいずれかの異常の発生を判定することができる。したがって、車両本体１の速度が車速閾値未満であって、指令値決定部５２４に出力電流がフィードバックされている状態であっても、変調率と比較変調率との差が第１変調率閾値以上であるか否かを判定することにより、電動機３と回転速度センサ４とのいずれで異常が発生しているかを判定できる。
　また、本実施の形態によれば、電動機３の各軸に電動機３の電流値を測定する電流検知センサを設ける必要がない。したがって、電動機３周辺の構成が煩雑になることが抑制される。
　なお、本実施の形態では、疑異常センサ判定部５２１が、計測期間において、４つの回転速度センサ４から、基準周波数以上の周波数のパルス信号が出力されるか否かに基づいて疑異常センサがあるか否かを判定したが、判定手法は任意である。例えば、４つの回転速度センサ４の各々から出力されるパルス信号を比較することにより、疑異常センサがあるか否かを判定してもよい。具体的には、最大の回転速度を示すパルス信号を出力する回転速度センサ４と最小の回転速度を示すパルス信号を出力する回転速度センサ４との差異が予め設定された値よりも大きい場合、最小の回転速度を示すパルス信号を出力する回転速度センサ４を疑異常センサとして判定してもよい。
［実施の形態２］
　図８を参照して、実施の形態２に係る電気車１００について説明する。
　実施の形態２に係る電気車１００の基本構成及び基本動作は、実施の形態１の電気車１００の基本構成及び基本動作と同様である。ただし、電気車１００が、制御装置５が設けられた車両本体１を複数備え、ある車両本体１に設けられた制御装置５は、他の車両本体１に設けられた制御装置５の変調率との比較によって、電動機３の固渋の発生を判定する点が実施の形態１と異なる。すなわち、実施の形態２では、実施の形態１で説明した比較変調率として他の車両本体１に設けられた制御装置５で取得された変調率が採用される。以下、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
　以下では、異なる制御装置５を設ける２つの車両本体１のうちの一方を「第１車両本体１ａ」といい、他方の車両本体１を「第２車両本体１ｂ」という。また、第１車両本体１ａに設けられた制御装置５を「第１制御装置５ａ」といい、第２車両本体１ｂに設けられた制御装置５を「第２制御装置５ｂ」という。すなわち、第１制御装置５ａと第２制御装置５ｂとは異なる車両本体１に設けられる。ただし、第２制御装置５ｂの構成は、第１制御装置５ａの構成と同様であり、第１制御装置５ａ及び第２制御装置５ｂの構成は、図２及び図３を参照して説明した制御装置５と同様である。
　実施の形態２では、第１車両本体１ａに設けられる複数の電動機３に対応して設けられる複数の回転速度センサ４のうちの１つが疑異常センサであると、疑異常センサ判定部５２１によって判定された場合について説明する。なお、実施の形態２でも実施の形態１と同様に、第１車両本体１ａ及び第２車両本体１ｂのそれぞれに、４つの電動機３及び４つの回転速度センサ４が設けられるものとする。
　第１車両本体１ａに設けられる４つの電動機３に対応する回転速度センサ４のうちの１つが疑異常センサであると疑異常センサ判定部５２１によって判定されると、第１制御装置５ａの異常判定部５２７は、第１制御装置５ａの変調率と、比較変調率として第２制御装置５ｂの変調率と、を比較することにより、複数の電動機３と複数の回転速度センサ４とのいずれかに異常が発生していることを判定する。詳しくは、第１制御装置５ａが備える変調率取得部５２６が取得した変調率と第２制御装置５ｂが備える変調率取得部５２６が取得した変調率との差が、予め設定された第２変調率閾値以上であるか否かを判定する。第２変調率閾値は、電動機３の異常として電動機３の固渋の発生を判定するための閾値であって、「固渋変調率閾値」の一例である。第２変調率閾値は、例えば、制御部５２が備える記憶領域に記憶されている。なお、第１制御装置５ａ及び第２制御装置５ｂの変調率の取得方法は、実施の形態１で説明した変調率の取得方法と同様である。
　第１制御装置５ａの異常判定部５２７は、第１制御装置５ａの変調率と第２制御装置５ｂの変調率との差が第２変調率閾値以上である場合、疑異常センサに対応する電動機３に固渋が発生している、すなわち、電動機３に異常が発生していると判定する。一方、異常判定部５２７は、第１制御装置５ａの変調率と第２制御装置５ｂの変調率との差が第２変調率閾値未満である場合、回転速度センサ４に異常が発生していると判定する。
　以上、実施の形態２について説明した。本実施の形態によれば、電気車１００の他の車両本体１に設けられた制御装置５で取得された変調率と比較することにより、電動機３と回転速度センサ４とのいずれかの異常の発生を判定できる。
　一般的に電動機３の固渋は頻繁に発生しない。したがって、他の車両本体１に設けられた制御装置５で取得された変調率と比較することにより、電動機３と回転速度センサ４とのいずれかの異常の発生を判定の精度をより高めることができる。
　なお、第２変調率閾値は、第１変調率閾値と同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。
［実施の形態３］
　図９を参照して、実施の形態３に係る電気車１００について説明する。実施の形態３に係る電気車１００の基本構成及び基本動作は、実施の形態１、２の電気車１００の基本構成及び基本動作と同様である。ただし、電動機３の異常として、固渋の予兆の発生を判定する点が実施の形態１、２と異なる。以下、実施の形態１、２と異なる点を中心に説明する。ここで、固渋が発生する予兆とは、固渋が発生する前段階をいう。固渋の予兆が発生している状態は、例えば、電動機３の回転速度が電気車１００の設計者、技術者等によって決定された数値範囲の状態をいう。数値範囲は、例えば、車輪２の径の差に基づいて決定される。例えば、車輪２の径の差が６ｍｍ以下である場合、電動機３の回転速度が正常時の１％を超える値が数値範囲として設定される。固渋が発生する予兆では、電動機３の回転速度が、固渋が発生している状態よりも大きい。
　実施の形態３では、疑異常センサ判定部５２１は、電動機３の固渋の予兆の発生を判定するため、複数の回転速度センサ４の各々から出力されるパルス信号に基づいて、疑異常センサがあるか否かを判定する。詳しくは、疑異常センサ判定部５２１は、複数の電動機３の各々の回転速度の中から最大の回転速度と最小の回転速度との差分が、予め設定された回転速度閾値以上である場合に、最小の回転速度のパルス信号を出力する回転速度センサ４を疑異常センサとして判定する。なお、回転速度閾値を示す情報は、例えば、制御部５２が備える記憶領域に記憶されている。実施の形態３において、電動機３及び回転速度センサ４の各々の数が、実施の形態１、２と同様に４つであるものとする。
　疑異常センサ判定部５２１は、複数の回転速度センサ４の各々から出力されたパルス信号に基づいて、回転速度の最大値と回転速度の最小値と取得する。疑異常センサ判定部５２１は、回転速度の最大値と回転速度の最小値との差が、回転速度閾値以上であるか否かを判定する。
　疑異常センサ判定部５２１は、回転速度の最大値と回転速度の最小値との差が回転速度閾値以上であると判定した場合、最小の回転速度を示すパルス信号を出力する回転速度センサ４を疑異常センサであると判定する。
　疑異常センサ判定部５２１は、疑異常センサがあると判定した場合、疑異常センサを示す情報を判定信号として出力する。判定信号は、選択部５２２、電力制御部５２５、及び異常判定部５２７に供給される。
　異常判定部５２７は、疑異常センサ判定部５２１から、疑異常センサがあることを示す判定信号が供給されると、変調率と比較変調率との差が予め設定された第３変調率閾値以上であるか否かを判定する。第３変調率閾値は、電動機３の異常として電動機３の固渋の予兆の発生を判定するための閾値であって、「予兆変調率閾値」の一例である。第３変調率閾値は、例えば、制御部５２が備える記憶領域に記憶されている。第３変調率閾値は、電動機３の固渋の予兆の度合いに応じて、予め設計者、技術者等によって設定される。第３変調率閾値は、第１変調率閾値よりも小さい値である。
　例えば、電動機３の固渋の予兆がある場合、電動機３の負荷が増大し、電動機３の電流値、すなわち、図２を参照して説明した電流測定部５３によって測定される電力変換部５１が実際に出力した電流値が増大する。したがって、図９に示す指令値決定部５２４が決定する電圧指令値が、電動機３の固渋の予兆がない場合と比較して小さくなる。すなわち、変調率は、電動機３に固渋が発生していない場合と比較して小さくなる。一方、変調率は、電動機３に固渋が発生していない場合、比較変調率から乖離しない。
　異常判定部５２７は、変調率と比較変調率との差が第３変調率閾値以上である場合、電動機３の固渋が発生する予兆があると判定し、電動機３の固渋が発生する予兆があることを示す第３異常発生情報Ｓ３を出力する。本実施の形態では、第３異常発生情報Ｓ３は、第２異常発生情報Ｓ２と同様に、運転台６に供給される。運転台６は、第３異常発生情報Ｓ３を受信すると、例えば、運転台６のモニタに電動機３の固渋の予兆の発生を示す情報を表示させる。
　以上、実施の形態３について説明した。本実施の形態によれば、変調率と比較変調率との差が予め設定された第３変調率閾値以上であるか否かを判定することにより、電動機３の固渋の予兆を判定することができる。
　なお、本開示は、上記した実施の態様の例に限定されることなく、適宜の変更を加えることにより、その他の態様で実施できる。
　例えば、実施の形態１～３は、適宜組み合わせ可能である。詳しくは、異常判定部５２７は、実施の形態２で説明した他の車両本体１の制御装置５の変調率と比較することより、実施の形態３で説明した電動機３の固渋が発生する予兆があるか否かを判定してもよい。また、疑異常センサ判定部５２１は、実施の形態１と３で説明した両方の内容を含む判定信号を出力してもよい。異常判定部５２７は、疑異常センサ判定部５２１から、固渋の発生を示す疑異常センサがあることを示す判定信号が供給された場合、第１異常発生情報Ｓ１を出力し、電動機３の固渋の予兆を示す疑異常センサがあることを示す判定信号が供給された場合、第３異常発生情報Ｓ３を出力する。これにより、制御装置５は、電動機３の固渋の発生と電動機３の固渋の発生の予兆と回転速度センサ４の異常の発生とのいずれであるかを判定できる。
　本開示では、１つの制御装置５から電力が供給される電動機３の数が４つである構成を例に説明したが、１つの制御装置５から電力が供給される電動機３の数は、複数である限り特に限定されない。
　電力変換部５１を構成する装置として、インバータ装置を例示したが、これに限定されない。電力変換部５１を構成する装置として、任意の電力変換装置を使用可能である。
　また、制御装置５が電動車に備えられる場合を例に説明したが、制御装置５は、電動車以外の車両本体１に備えられてもよい。この場合、制御装置５は、電動機３と回転速度センサ４とに、例えばケーブルを介して接続される。
　１　車両本体、１ａ　第１車両本体、１ｂ　第２車両本体、２　車輪、３　電動機、４　回転速度センサ（第１疑異常センサ、第２疑異常センサ）、５　制御装置、６　運転台、５１　電力変換部、５２　制御部、５３　電流測定部、５ａ　第１制御装置、５ｂ　第２制御装置、６１　マスタコントローラ、１００　電気車、５２１　疑異常センサ判定部、５２２　選択部、５２３　参照回転速度取得部、５２４　指令値決定部、５２５　電力制御部、５２６　変調率取得部、５２７　異常判定部、Ｓ１　第１異常発生情報、Ｓ２　第２異常発生情報、Ｓ３　第３異常発生情報。

Claims (7)

  1. 　運転指令信号に応じて走行する電気鉄道車両の電動機の動作を制御する制御装置であって、
    　複数の電動機の各々へ電力を供給する電力変換部と、
    　前記電動機の各々に対応して設けられる複数の回転速度センサの各々から出力された前記電動機の回転速度を示す信号に基づいて、前記複数の回転速度センサの中に異常の疑いのある疑異常センサがあるか否かを判定する疑異常センサ判定部と、
    　前記疑異常センサがあると前記疑異常センサ判定部によって判定された場合、前記複数の回転速度センサのうちの前記疑異常センサ以外の回転速度センサの各々から出力された回転速度を示す信号に基づいて参照回転速度を取得する参照回転速度取得部と、
    　前記運転指令信号と前記参照回転速度と前記電力変換部が前記電動機に流す電流の値とに基づいて、前記電力変換部に出力させる電圧の指令値を決定する指令値決定部と、
    　前記電圧の指令値に基づいて変調率を取得する変調率取得部と、
    　前記変調率と予め設定された比較変調率との差が変調率閾値以上である場合、前記疑異常センサに対応する電動機に異常が発生していると判定し、前記変調率と前記比較変調率との差が前記変調率閾値未満である場合に、前記疑異常センサに異常が発生していると判定する異常判定部と、
    　を備える、制御装置。
  2. 　前記疑異常センサ判定部は、
    　前記複数の回転速度センサの各々から出力される前記回転速度を示す信号に基づいて、前記複数の前記回転速度の最大値と最小値とを取得し、
    　前記回転速度の最大値と最小値との差が回転速度閾値以上であると判定した場合、前記回転速度が最小の回転速度を示す信号を出力する回転速度センサを前記疑異常センサとして判定する、請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記変調率閾値は、前記電動機の異常として前記電動機の固渋の発生を判定するための固渋変調率閾値を含み、
    　前記異常判定部は、前記変調率と前記比較変調率との差が前記固渋変調率閾値以上である場合、前記疑異常センサに対応する電動機に固渋が発生していると判定する、請求項１又は２に記載の制御装置。
  4. 　前記変調率閾値は、前記電動機の異常として前記電動機の固渋の予兆の発生を判定するための予兆変調率閾値を含み、
    　前記異常判定部は、前記変調率と前記比較変調率との差が前記予兆変調率閾値以上である場合、前記疑異常センサに対応する電動機に固渋の予兆が発生していると判定する、請求項２に記載の制御装置。
  5. 　前記指令値決定部は、
    　前記電動機の前記回転速度が閾値未満の場合、前記運転指令信号と前記参照回転速度と前記電力変換部が前記電動機に流す電流の値とに基づいて、前記電力変換部が前記電動機に流す電流の値が基準値を超えない範囲で、前記電圧の指令値を決定する、請求項１から４のいずれか１項に記載の制御装置。
  6. 　請求項１から５のいずれか１項に記載の制御装置を複数備える電気鉄道車両であって、
    　複数の前記制御装置のうちの第１制御装置が備える前記異常判定部は、前記変調率と、前記比較変調率として、前記複数の制御装置のうちの前記第１制御装置とは異なる第２制御装置の変調率と、を比較することにより、前記複数の電動機と前記複数の回転速度センサとのいずれかに異常が発生していることを判定する、電気鉄道車両。
  7. 　運転指令信号に応じて走行する電気鉄道車両の電動機の動作を制御する制御方法であって、
    　複数の電動機の各々へ電力を供給する電力供給ステップと、
    　前記電動機の各々に対応して設けられる複数の回転速度センサの各々から出力された前記電動機の回転速度を示す信号に基づいて、前記複数の回転速度センサの中に異常の疑いのある疑異常センサがあるか否かを判定する疑異常センサ判定ステップと、
    　前記疑異常センサがあると判定された場合において、前記複数の回転速度センサのうちの前記疑異常センサ以外の回転速度センサの各々から出力された回転速度を示す信号に基づいて参照回転速度を取得する参照回転速度取得ステップと、
    　前記運転指令信号と前記参照回転速度と前記電力供給ステップにおいて前記電動機に流す電流の値とに基づいて、前記電動機の各々へ印加する電圧の指令値を決定する指令値決定ステップと、
    　前記電圧の指令値に基づいて変調率を取得する変調率取得ステップと、
    　前記変調率と予め設定された比較変調率との差が変調率閾値以上である場合、前記疑異常センサに対応する電動機に異常が発生していると判定し、前記変調率と前記比較変調率との差が前記変調率閾値未満である場合に、前記疑異常センサに異常が発生していると判定する異常判定ステップと、
    　を含む、制御方法。
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