JP2015201978A - リンプホームシステム、その安全制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気自動車等においてリンプホーム制御への移行の際に電力変換器のスイッチ対の同時オンを防止する。
【解決手段】安全制御装置１１は、故障検出等によりリンプホーム制御へ移行する際、電源ＳＷ１４をＯＦＦ制御して電力変換器１６への制御電源電力供給を一時的に停止して、その間に制御切換ＳＷ１５ａ，１５ｂを切換え制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、動力源として電動モータを備える自動車における故障時のリンプホームモード制御に関する。

近年、動力源として電動モータを備える自動車における故障時に、リンプホームモードに切換えて、控えめな速度で走行可能として自宅や近くの整備工場等にたどり着けるようにすることが考えられている。

ここで、特許文献１の発明では、モータ制御部の故障を検出した場合、トルク指令零または停止を検出してリンプホーム制御部（予備制御装置）へ切り替えて、リンプホーム制御を実現している。

特許文献２には、誘導電動機を速度センサレスに切り替えて制御する制御装置について記載されている。
非特許文献１には、マイクロコントローラの障害により冗長回路へ切り替えるウォッチドッグ装置が記載されている。

また、非特許文献１には、「リンプホーム」とは、何等かの障害発生時に、フェイルセーフモードに入り、控えめな速度で走行可能として自宅や近くの整備工場等にたどり着けるようにする自動車の動作モードである旨の開示がある。あるいは、リンプホームモードは、故障車がエンジンやその他の部品の損傷を抑えつつ乗員を安全に帰宅させることができるように実装される旨や、エンジンを低出力（縮小モード）で動作させる旨の開示がある。

図１１に、特許文献２のシステムの構成図を示す。
この構成について、以下、簡単に説明する。
図１１に示す構成は、座標変換手段１２２、磁化電流指令演算手段１１５、速度調節器１１２、トルク電流指令演算手段１１３、磁化電流調整手段１１６、トルク電流調整手段１１４等を備え、各軸電圧指令に従って電力変換器１２０の出力電圧を制御するようにした誘導電動機の制御装置に関する。そして、誘導電動機Ｍの速度検出手段１１１及び速度演算手段１５３と、速度検出値と速度推定値との何れか一方を制御方法決定信号に従って選択し、速度情報として速度調節器１１２に出力する選択手段１５４と、を備える。そして、制御方法決定信号に従って選択手段１５４が選択する速度情報が変更された時に、速度調節器１１２が速度制御用の比例ゲイン、積分時定数等の制御定数を自動的に変更する。

特開平８−２４２５０５号公報 特開２０１１−８７４２４号公報

「高電圧ウォッチドッグタイマによる車載システムの安全性向上」；インターネット<URL；http://japan.maximintegrated.com/app-notes/index.mvp/id/4210> [2013/02/16 14:46:02検索]

特許文献１に記載されている方法は、主制御部に故障が発生した場合には故障検出部で検知できないため、リンプホーム制御へ切り替えることができず、リンプホーム制御ができない。また、トルク指令が故障した場合、自動車が停止するまで、リンプホーム制御へ切り替えることができず、踏切内で停止するなど危険が発生する可能性がある。

また、特許文献２には、速度検出器に故障が発生した場合、センサレス制御へ切り替えることが記載されているが、モータ制御部に故障が発生した場合、モータ制御ができなくなり、モータの動作が担保できない。

非特許文献１には、マイクロコントローラの障害により冗長回路へ切り替えることが記載されているが、冗長回路の構成については触れていない。
また、リンプホーム制御へ切替える際に、電力変換器のスイッチ対（上下スイッチ対）の同時オンが発生する場合があり、それによって過電流による電力変換器（インバータ等）の損焼が生じる場合があった。

本発明の課題は、動力源として電動モータを備える自動車に関して、リンプホーム制御への移行の際に電力変換器のスイッチ対の同時オンを防止し、以って過電流による電力変換器の損焼を防止し、あるいは特に安全制御装置が故障した場合でもリンプホーム制御を可能とするリンプホームシステム等を提供することである。

本発明のリンプホームシステムは、電動モータを備える自動車におけるリンプホームシステムであって、下記の各構成を有する。
・供給される制御電源電力によって有効となる制御信号に基づいて前記電動モータを駆動する電力変換手段；
・前記制御電源電力の前記電力変換手段への供給をオン／オフする第１スイッチング手段；
・任意の指令に応じた第１の制御信号を生成するモータ制御手段；
・予め設定されている所定の指令に応じた第２の制御信号を生成するリンプ制御手段；
・前記第１の制御信号と第２の制御信号の何れか一方を前記制御信号として前記電力変換手段へ入力させる第２スイッチング手段；
・異常を検出した場合、前記第１スイッチング手段を制御して前記制御電源電力の前記電力変換手段への供給を一時的に停止させたうえで、該供給停止中に前記第２スイッチング手段を制御して第２の制御信号を前記制御信号として前記電力変換手段へ入力させるリンプホーム制御モードに切換える安全制御手段。

本発明のリンプホームシステム等によれば、動力源として電動モータを備える自動車に関して、リンプホーム制御への移行の際に電力変換器のスイッチ対の同時オンを防止し、以って過電流による電力変換器の損焼を防止し、あるいは特に安全制御装置が故障した場合でもリンプホーム制御を実現とすることができる。

本例のリンプホームシステムの概略構成図である。 本例のリンプホームシステムの詳細構成例である。 安全制御装置の処理フローチャート図である。 本例のリンプホームモードへの切換動作を示す図である。 電源ＳＷの切換論理と回路例を示す図である。 モータ制御装置側の制御切換ＳＷの切換論理と回路例を示す図である。 リンプ制御装置側の制御切換ＳＷの切換論理と回路例を示す図である。 速度指示・監視処理のタイムチャート図である。 センサレスベクトル制御処理部の機能構成図である。 ワンショットパルス発生回路の具体例である。 従来の特許文献２の構成図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本例のリンプホームシステムの概略構成図である。
図２は、本例のリンプホームシステムの詳細構成例である。

尚、本例のリンプホームシステムは、特に電気自動車、ハイブリッド車等のような動力源として電動モータを備える自動車に搭載されるものであり、電動モータを駆動制御して自動車を走行させるシステムであって、故障時にリンプホーム制御モードに切換えて電動モータを駆動制御して自動車を走行させるシステムである。リンプホーム制御モードは、例えば控えめな速度で走行可能として安全な場所に辿り着けるように制御するモードである。

図１に示すように、本例のリンプホームシステムは、概略的には、安全制御部１、ＷＤＴ（ウォッチドッグタイマ）部２、モータ制御部３、リンプ制御部４、電力変換部５、モータ（誘導電動機）６、第１切換部７、第２切換部８等を有する。

上記各構成のうち、モータ制御部３、電力変換部５、モータ６は、既存の構成と見做して構わない。よって、これらについては特に説明しないが、モータ制御部３は、不図示の上位装置からの速度指令等に基づいて、電力変換部５に対して制御信号を出力することで、電力変換部５とモータ６を駆動制御する。また、モータ６は、電動モータ等である。電力変換部５は、例えばインバータ等である。

リンプ制御部４は、電力変換部５に対する制御信号を生成・出力する構成であり、リンプホーム制御モードの際に当該制御信号によって電力変換部５とモータ６を駆動制御する為の構成である。リンプ制御部４は、既存技術によって実現してもよく、一例としては上記特許文献２に記載の従来技術によって実現できる。この一例では、リンプ制御部４は、上記駆動制御を、速度センサレスの状態で行うことができる。但し、この例に限らない。例えば上記特許文献１の従来技術や他の従来技術などによってリンプ制御部４を実現してもよい。更に、リンプ制御部４に関して、本例では例えば予め記憶されている設定値等に基づいて制御信号を生成する構成を提案している。このような設定値等に基づく制御を行うことで、上記上位装置からの速度指令等が無くても（速度指令入力レスの状態でも）、駆動制御可能である。また、この例の場合、リンプ制御部４は、例えば、低速での定速走行制御を行う。

尚、後述するリンプ制御装置２０が、上記リンプ制御部４の一例であり、詳しくは後述する。
尚、上述したモータ制御部３からの制御信号、リンプ制御部４からの制御信号は、電力変換部５が例えば三相インバータである場合には、その６個のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御する為の信号となる。つまり、この例では、制御信号（ＰＷＭ信号）の信号線は６本となる。

第１切換部７は、上記モータ制御部３からの制御信号とリンプ制御部４からの制御信号とを入力とし、これら２つの制御信号の何れか一方を選択的に出力して電力変換部５へ入力させるスイッチ等である。通常は、モータ制御部３からの制御信号を、電力変換部５へ入力させている。そして、故障時には、安全制御部１またはＷＤＴ部２によって第１切換部７を切換え制御して、リンプ制御部４からの制御信号を電力変換部５へ入力させる状態へと切換える。つまり、リンプホーム制御モードへ移行させる。

ここで、安全制御部１またはＷＤＴ部２は、リンプホーム制御モードへの移行の際に、更に第２切換部８を制御するが、これについては後述する。
上記のように、通常時には、モータ制御部３等によって電力変換部５を介してモータ６を駆動制御する。そして、異常時には、リンプホーム制御モードにして、リンプ制御部４によって電力変換部５を介してモータ６を駆動制御する。

安全制御部１は、不図示の上位装置からの速度指令をモータ制御部３に伝達する機能や、各種異常を検出する機能や、異常検出時に第１切換部７、第２切換部８を切換え制御することでリンプホーム制御モードに安全に移行させる機能等を有している。これら各種機能については図２等で安全制御装置１１の説明の際に一例を詳述する。

また、安全制御部１が故障した場合には、ＷＤＴ部２が、この故障を検出して、第１切換部７、第２切換部８を切換え制御することで、リンプホーム制御モードに安全に移行させる。

ＷＤＴ部２は、例えば一般的なウォッチドッグタイマの機能に加えて、更に、第１切換部７、第２切換部８を切換え制御する構成を有する。特に第２切換部８の切換え制御に関しては、例えば所定のパルス幅のワンショットパルスを、第２切換部８へ出力する。これによって、一時的に所定時間の間、第２切換部８をＯＦＦ状態にし、以って電力変換部５への制御電源電力供給を一時的に停止する。

ここで、上記電力変換部５に入力する制御信号は、制御電源からの電力が電力変換部５に供給されている状態のときに有効となる。換言すれば、上記モータ制御部３からの制御信号とリンプ制御部４からの制御信号のどちらであっても、上記制御電源からの電力が電力変換部５に供給されていない状態では、実質的に無効の状態となっている。そして、当該無効の状態のときには、例えば上記６個のスイッチング素子は、全てＯＦＦ状態となる。尚、これらスイッチング素子は、モータ６駆動用のスイッチング素子であり、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等であるが、この例に限らない。

そして、上記第２切換部８は、制御電源電力を電力変換部５へ供給させるＯＮ状態と、該電力供給を遮断するＯＦＦ状態とに切替えられるスイッチ等である。第２切換部８は、通常時は、上記ＯＮ状態となっており、異常時に安全制御部１またはＷＤＴ部２によって、一時的にＯＦＦ状態に切替えられた後に再びＯＮ状態へと切替えられる。

つまり、本手法では、リンプホーム制御モードへの移行の際に、制御電源電力の電力変換部５への供給を一時的に停止し、該停止中に第１切換部７を切換え制御することで、リンプホーム制御モードへの安全な切換えを実現する。“安全な”とは、すなわち、電力変換部５（インバータ等）のスイッチ対（上下スイッチ対）の同時オンを防止でき、以って過電流による電力変換部５（インバータ等）の損焼が生じることを防止できる。

尚、上記制御電源は、モータ６駆動用の高電圧電源ではなく、制御回路用の低電圧（例えば４．５（Ｖ）〜５（Ｖ）程度）の電力供給を行うものである。
上述したように、安全制御部１またはＷＤＴ部２は、異常時には上記第２切換部８を一時的にＯＦＦ状態にし、その間に上記第１切換部７の切換えを実行・完了させる。その為に、異常時には、例えば所定のパルス幅のワンショットパルスを、第２切換部８へ出力する。詳しくは図２等に示す一例を用いて説明する。

尚、上記のことから、上記電力変換部５は、例えば、上記供給される制御電源電力によって有効となる制御信号に基づいてモータ６を駆動するものと言うこともできる。また、上記モータ制御部３は、例えば、任意の指令に応じた第１の制御信号を生成するものと言うこともできる。上記リンプ制御部４は、例えば、予め設定されている所定の指令に応じた第２の制御信号を生成するものと言うこともできる。上記第２切換部８は、例えば、上記制御電源電力の電力変換部５への供給をオン／オフする第１スイッチング部と言うこともできる。上記第１切換部７は、例えば、上記第１の制御信号と第２の制御信号の何れか一方を上記制御信号として電力変換部５へ入力させる第２スイッチング部と言うこともできる。

また、上記安全制御部１は、例えば、各種異常のうちの任意の異常を検出した場合、上記第１スイッチング部を制御して上記制御電源電力の上記電力変換部５への供給を一時的に停止させたうえで、該供給停止中に上記第２スイッチング部を制御して上記第２の制御信号を上記制御信号として電力変換部５へ入力させるリンプホーム制御モードに切換えるものと言うこともできる。

また、上記ＷＤＴ部２は、例えば、安全制御部１の異常を検出した場合、上記第１スイッチング部を制御して制御電源電力の電力変換部５への供給を一時的に停止させたうえで、該供給停止中に上記第２スイッチング部を制御して上記第２の制御信号を上記制御信号として電力変換部５へ入力させるリンプホーム制御モードに切換えるものと言える。

また、ＷＤＴ部２は、例えば、後述する図２に示すウォッチドッグタイマ１２とワンショットパルス発生回路１３を有するものであってもよい。そして、例えば、ウォッチドッグタイマ１２が安全制御部１の異常を検出すると、該ワンショットパルス発生回路１３が所定時間幅のパルスを上記第１スイッチング部へ出力することで、制御電源電力の電力変換部５への供給を一時的に停止させる構成であってもよい。

また、上記所定時間幅は、例えば、電力変換部５におけるモータ駆動用のスイッチング素子のＯＦＦ動作時間以上の時間幅としてもよい。
以上、図１を参照して、本例のリンプホームシステムの構成・動作について概略的に説明した。

以下、図２を参照して、本例のリンプホームシステムの構成・動作について更に詳細に説明する。勿論、システム構成は、図２に示す例に限らない。
図２に示す例のリンプホームシステムは、安全制御装置１１、ウォッチドッグタイマ１２、ワンショットパルス発生回路１３、電源ＳＷ（スイッチ）１４、制御切換ＳＷ（スイッチ）１５ａ，１５ｂ、電力変換器１６、モータ１７、モータ制御装置１８、速度検出器１９、リンプ制御装置２０等を有する。

安全制御装置１１は上記安全制御部１の一例と見做してもよい。ウォッチドッグタイマ１２及びワンショットパルス発生回路１３が、上記ＷＤＴ部２の一例と見做してもよい。また、電力変換器１６が上記電力変換部５の一例、モータ制御装置１８が上記モータ制御部３の一例、リンプ制御装置２０が上記リンプ制御部４の一例と見做しても構わない。また、電源ＳＷ（スイッチ）１４が上記第２切換部８の一例、制御切換ＳＷ（スイッチ）１５ａ，１５ｂが上記第１切換部７の一例と見做しても良い。勿論、これらの例に限るわけではない。

電力変換器１６、モータ１７、モータ制御装置１８は、既存の構成であり、ここでは特に説明しないが、電力変換器１６は、例えば三相インバータであり、これはよく知られているように各相毎に一対のスイッチング素子が備えられており（６個のスイッチング素子のスイッチング素子群１６ｂが備えられており）、各相が互いに１２０度位相をズラしてＯＮ／ＯＦＦされる。このスイッチング素子は、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等であるが、この例に限らない。

電力変換器１６は、上記スイッチング素子群１６ｂと、例えばフォトカプラ群１６ａ等を備える。上記モータ制御装置１８またはリンプ制御装置２０からの制御信号がフォトカプラ群１６ａに入力されると共に、上記制御電源電力がフォトカプラ群１６ａに供給される。フォトカプラ群１６ａに入力される上記制御信号によってスイッチング素子群１６ｂの各スイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦ制御され、以ってモータ１７が駆動制御される。但し、上記制御電源電力が供給されていない状態では、上記制御信号は実質的に無効であり、スイッチング素子群１６ｂの全てのスイッチング素子がＯＦＦ状態となる。

また、モータ制御装置１８は、安全制御装置１１から渡された速度指令Ｓに基づいて上記制御信号を生成して、これを制御切換ＳＷ１５ａを介して電力変換器１６に対して出力する。但し、制御切換ＳＷ１５ａがＯＦＦ（遮断）の状態のときにはこの制御信号は電力変換器１６に入力されない。

また、リンプ制御装置２０は、上記速度指令Ｓではなく、予め記憶されている指令値テーブル２１等に基づいて上記制御信号を生成して、これを制御切換ＳＷ１５ｂを介して電力変換器１６に対して出力する。但し、制御切換ＳＷ１５ｂがＯＦＦ（遮断）の状態のときにはこの制御信号は電力変換器１６に入力されない。

制御切換ＳＷ１５ａ，１５ｂは、何れか一方がＯＮ（通電）のときには他方はＯＦＦ（遮断）となるように、安全制御装置１１またはウォッチドッグタイマ１２によって、切換え制御される。通常時は、制御切換ＳＷ１５ａがＯＮ状態で制御切換ＳＷ１５ｂがＯＦＦ状態となっており、これによってモータ制御装置１８によって電力変換器１６及びモータ１７を駆動制御させる状態となっている。一方、何等かの異常があった場合、制御切換ＳＷ１５ａがＯＦＦ状態で制御切換ＳＷ１５ｂがＯＮの状態へと切替えられる。これによってリンプ制御装置２０によって電力変換器１６及びモータ１７を駆動制御させる状態となる。

そして、制御電源電力が電源ＳＷ１４を介して電力変換器１６（そのフォトカプラ群１６ａ）に供給される。但し、電源ＳＷ１４がＯＦＦの状態では、制御電源電力は電力変換器１６に供給されない。制御電源電力が供給されていない状態では、上記制御信号は実質的に機能せず（無効となっており）、上記６個のスイッチング素子（ＩＧＢＴ等）は全てＯＦＦとなる。

各スイッチング素子には不図示の駆動用電源（例えば１００Ｖ以上）が供給されており、制御信号等に応じて各スイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦされることで、モータ１７を駆動する。ここで、対となるスイッチング素子が両方ともＯＮとなる状態になると、過電流による電力変換器１６の焼損が起こり得る。そして、この様な状況は、リンプ制御装置２０からの制御信号に切替える際に起こり得ることが、経験上、分かっている。

この為、本手法では、制御電源電力の供給を一時的に停止することで、一旦、全てのスイッチング素子をＯＦＦ状態にしてから、制御信号の切換えを行う。つまり、リンプ制御装置２０からの制御信号へと切替える。そして、この切換え後に制御電源電力の供給を再開することでて当該制御信号が有効になって、当該制御信号に応じて各スイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦされる。この様にすることで、上記問題が生じないようにできる。

尚、電力変換器１６は、フォトカプラ群１６ａを有する構成に限らない。フォトカプラが無くても、制御電源電力が供給されていない状態では制御信号が機能せずに上記６個のスイッチング素子（ＩＧＢＴ等）が全てＯＦＦとなる構成であれば、何でもよい。

速度検出器１９は、速度Ｐ（モータ１７の回転速度等）を検出する。検出された速度Ｐは、モータ制御装置１８、安全制御装置１１に入力される。
一方、図示の一例では、速度Ｐは、リンプ制御装置２０には入力されない。リンプ制御装置２０は速度センサレスの制御を実現できる。すなわち、リンプ制御装置２０は、電力変換器１６からモータ１７に対する出力電流Ｉｏと出力電圧Ｖｏとを入力して、これらに基づいて速度推定値を求める機能を有している。この機能自体は、例えば上記特許文献２に記載の既存機能であってよい。但し、この例に限らず、速度Ｐがリンプ制御装置２０には入力される構成であっても構わない。また、この構成においても上記速度推定値を求める機能があっても構わない。

尚、出力電流Ｉｏは、不図示の電流検出器によって検出される、モータ１７への出力電流値を示す。この電流検出器は、二相出力に着ける。また、出力電圧Ｖｏは、不図示の電圧検出器によって検出される、モータ１７への出力電圧値を示す。この電圧検出器は、三相出力に着ける。

尚、上記電圧検出器は必ずしも必要ない。すなわち、後述する図９に示すように座標変換部３９から速度演算部４０への信号線４１を追加することで、出力電圧Ｖｏは出力電圧指令で代替可能である。よって、電圧検出器を削除することも可能である。

安全制御装置１１は、例えば速度指示・監視処理部１１ａ等の機能部を備えている。安全制御装置１１は、例えばＣＰＵ等であり、内蔵の不図示のメモリ等に予め記憶されているアプリケーションプログラム等をＣＰＵが実行することで、速度指示・監視処理部１１ａ等の後述する処理機能（例えば図３の処理等）を実現する。

尚、モータ制御装置１８やリンプ制御装置２０等の後述する処理機能は、例えば専用のＩＣ（例えばプログラマブルロジックデバイス (programmable logic device: PLD)等）等により実現してもよいし、ＣＰＵがアプリケーションプログラム等を実行することで実現させる形態であっても構わない。

速度指示・監視処理部１１ａは、例えば不図示の上位装置から送られてくる速度指令Ｓを、定周期で読み込み、この速度指令Ｓをモータ制御装置１８へ伝達する。尚、速度指令Ｓは、例えば、不図示のアクセルセンサとシフトポジションセンサ等による検出結果に基づいて不図示の上位ＣＰＵ等で生成されて、通信機能等により安全制御装置１１へ伝達される。

また、速度指示・監視処理部１１ａは、各種入力等に基づいて、異常の有無を監視・チェックする。例えば、速度検出器１９からの入力（速度Ｐ）に基づいて速度上限を超過していないか等を監視する。その他、各種異常を監視する。例えば、モータ制御装置１８、速度センサ（速度検出器１９）、ウォッチドッグタイマ１２の何れかの故障を検出し、あるいは安全制御装置１１の動作シーケンス異常を検出し、または速度指令Ｓが正常か否かを確認し、あるいは電源異常、バッテリー電源不足等を検出する。これらの異常検出方法については後述する。

ここで、上述したように、通常時は、制御切換ＳＷ（スイッチ）１５ａ，１５ｂは、モータ制御装置１８によって電力変換器１６及びモータ１７を駆動制御させる状態となっている。

そして、速度指示・監視処理部１１ａは、何等かの異常有りと判定した場合には、制御切換ＳＷ１５ａ，１５ｂを切換え制御して、リンプ制御装置２０によって電力変換器１６及びモータ１７を駆動制御させる状態にする。但し、この切換え制御の前に電源ＳＷ１４に対して所定のパルス幅のワンショットパルスを出力することで、一時的に制御電源電力が電力変換器１６（そのフォトカプラ）に供給されないようにしておく。

つまり、制御信号が実質的に無効の状態すなわち電力変換器１６のスイッチング素子が全てＯＦＦの状態で、制御切換ＳＷ１５ａ，１５ｂの切換えを実行・完了する。その後、制御電源電力の供給を再開し、以って制御信号が機能する状態に戻す。これによって、電力変換器１６のスイッチ対の同時オンが発生するのを防止し、以って過電流による電力変換器の損焼が生じることを防止できる。

上記切換え動作の一例を、図４に示してある。尚、例えば図４に示すような切換え動作は、以下に説明するウォッチドッグタイマ１２等による切換制御の場合でも同様であるので、図４については以下のウォッチドッグタイマ１２等の動作説明と共に説明するものとする。

ここで、安全制御装置１１が故障した場合には、上記の様な異常検出や切換え制御を行えないことになる。これに対して、本例では、ウォッチドッグタイマ１２とワンショットパルス発生回路１３を設けている。

すなわち、ウォッチドッグタイマ１２は、安全制御装置１１の故障を検出すると、ワンショットパルス発生回路１３に、電源ＳＷ１４へワンショットパルスを出力させる。例えば図４の図上上側に示すような所定のパルス幅Ｔ１のワンショットパルスを出力させる。これによって、電源ＳＷ１４により一時的に（時間Ｔ１の間）電力変換器１６への電力供給が停止される。

このワンショットパルス発生中に、ウォッチドッグタイマ１２は更に制御切換ＳＷ１５ａ，１５ｂを切換え制御して、リンプ制御装置２０によって電力変換器１６及びモータ１７を駆動制御可能な状態にする。つまり、図４に示すように、制御切換ＳＷ１５ａはＯＮからＯＦＦに切換え、制御切換ＳＷ１５ｂはＯＦＦからＯＮに切換える。

そして、ワンショットパルスが終了すると、電力変換器１６への電力供給が再開されて制御信号が有効になることで、リンプ制御装置２０による駆動制御が実質的に開始されることになる。尚、安全制御装置１１の故障検出自体は、既存の“ウォッチドッグタイマ”の機能（タイムアウト）で実現できるので、ここでは説明しない。

尚、図４の図上下側の“ＰＷＭ指令”に示すように、電力変換器１６等の駆動制御は、上記切換え前はモータ制御装置１８からの制御信号が有効になっており、切換え後はリンプ制御装置２０からの制御信号が有効になっているが、ワンショットパルス発生中はどちらも無効となっている。

尚、上述したように、安全制御装置１１が上記各種異常のうちの何等かの異常を検出した場合にも、安全制御装置１１が例えば図４に示すような切換え動作を実行する。すなわち、安全制御装置１１は、図４に示すように、電源ＳＷ１４に対して所定のパルス幅Ｔ１のワンショットパルスを出力すると共に、この時間Ｔ１の間に、制御切換ＳＷ１５ａをＯＮからＯＦＦに切換えると共に、制御切換ＳＷ１５ｂをＯＦＦからＯＮに切換える。

リンプ制御装置２０は、予め記憶された指令値テーブル２１等に基づいて、予め指定された磁束指令値と速度指令値に従って定速走行制御を行う。この制御は、図示のセンサレスベクトル制御処理部２２が実行する。センサレスベクトル制御処理部２２は、既存技術で実現でき、その構成の一例を図９に示し後に説明する。尚、定速走行制御の場合でも、運転者はブレーキ操作により減速・停止が可能である。

以下、上述した図２の構成について更に説明する。
まず、上記安全制御装置１１は、上記の通り速度指示・監視処理部１１ａを有しており、その処理フローチャートは図３に示し後に説明する。

尚、安全制御装置１１には、上述した入力以外にも更に図示の電源情報ＪやアラームＱ等も入力される。電源情報Ｊは、不図示の上位装置等から送信されてくる、例えば電池（バッテリー）のインピーダンスと温度データ等や安全制御装置１１への供給電源の電圧データ等を含むデータである。

ウオッチドックタイマ１２は、例えば不図示のカウンタを搭載しており、安全制御装置１１が正常であるときには安全制御装置１１からの定期的なリセット信号によりカウンタがリセットされる。一方、安全制御装置１１に何等かの異常があってリセット信号が送られてこなかったときには、カウンタのカウント値が設定値をオーバーすることになる。

ウオッチドックタイマ１２の上記カウンタは、上記のようにカウント値が設定値をオーバーした場合は、タイムアウトとして、安全制御装置１１に対してHIGH（１）信号を出力する。これによって、安全制御装置１１がリセットされる。これ自体は既存機能であるが、本例では上記HIGH（１）信号を更にワンショットパルス発生回路１３にも入力させることで、ワンショットパルス発生回路１３が所定のパルス幅のワンショットパルスを生成して電源ＳＷ１４に出力する。尚、ワンショットパルス発生回路１３の構成・動作については、一例を図１０に示し後に説明する。

尚、ここでは上記のようにウオッチドックタイマ１２がタイムアウトとしてHIGH（１）信号を出力する例を用いて説明するが、勿論、この例に限らず、ウオッチドックタイマ１２が例えばタイムアウトとしてLOW（０）信号を出力する場合には、それに応じた構成とすればよい（例えば後述する不図示のＮＯＴ回路等は必要なくなる）。

また、ウオッチドックタイマ１２は、上記一般的なウオッチドックタイマの構成であるカウンタに加えて、更に制御切換ＳＷ１５ａ，１５ｂの制御用信号を生成する為の不図示の構成も有していてもよい。これは、例えば、上記カウンタの出力（タイムアウトに係わる出力）を、制御切換ＳＷ１５ａ，１５ｂに対して反転して出力する構成（不図示のＮＯＴ回路等）である。但し、この例に限らない。例えば制御切換ＳＷ１５ａを後述する図７（ｂ）の構成とし、制御切換ＳＷ１５ａを後述する図６（ｂ）の構成とする場合には、この様なＮＯＴ回路は必要なくなる。あるいは、上記のように、ウオッチドックタイマ１２のタイムアウトとしての出力の仕方次第でも、構成は変わるものである。ここでは上記一例の場合について説明するものとする。

当該一例では上記の通り、通常時は上記カウンタの出力はLOW（０）であるので、これが上記ＮＯＴ回路で反転されることで、ウオッチドックタイマ１２から制御切換ＳＷ１５ａ、１５ｂへの出力は‘１’（オン）となっている。これより、図６（ａ）、図７（ａ）に示す例では、仮に安全制御装置１１からの出力がオンであるとしたならば、制御切換ＳＷ１５ａはＯＮ（通電）、制御切換ＳＷ１５ｂはＯＦＦ（遮断）となる。

一方、異常時（上記タイムアウト）には上記の通りカウンタの出力はHIGH（１）となるので、これが上記ＮＯＴ回路で反転されることで、ウオッチドックタイマ１２から制御切換ＳＷ１５ａ、１５ｂへの出力は‘０’（オフ）となる。これより、図６（ａ）、図７（ａ）に示す例では、制御切換ＳＷ１５ａはＯＦＦ（遮断）に切り替わり、制御切換ＳＷ１５ｂはＯＮ（通電）に切り替わる。

尚、図６（ａ）、図７（ａ）に示す例の場合、安全制御装置１１は、制御切換ＳＷ１５ａ、１５ｂに対して、通常時は‘１’（オン）を出力しており、異常を検知すると‘０’（オフ）にする。これによって、ウオッチドックタイマ１２から制御切換ＳＷ１５ａ、１５ｂへの出力が上記通常時の状態であるとした場合、通常時は制御切換ＳＷ１５ａはＯＮ（通電）、制御切換ＳＷ１５ｂはＯＦＦ（遮断）となっているが、異常検知すると安全制御装置１１によって制御切換ＳＷ１５ａはＯＦＦ（遮断）に切り替わり、制御切換ＳＷ１５ｂはＯＮ（通電）に切り替わることになる。

尚、安全制御装置１１とウオッチドックタイマ１２の両方が上記異常時の動作を行った場合にも、制御切換ＳＷ１５ａはＯＦＦ（遮断）に切り替わり、制御切換ＳＷ１５ｂはＯＮ（通電）に切り替わることになる。

上記のように本例では、通常時は、制御切換ＳＷ１５ａがＯＮ、制御切換ＳＷ１５ｂがＯＦＦの状態となっており、これよりモータ制御装置１８からの制御信号（出力電圧指令Ｒ（三相））が、電力変換器１６に入力されている。一方、何等かの異常に応じて上記切換えが行われると、制御切換ＳＷ１５ａがＯＦＦ、制御切換ＳＷ１５ｂがＯＮとなる。これによって、リンプ制御装置２０からの制御信号（出力電圧指令Ｒ’（三相））が、電力変換器１６に入力する状態となる。つまり、リンプ制御装置２０によって電力変換器１６及びモータ１７が駆動制御される状態へと切替えられることになる。

尚、本例では制御切換用のスイッチとして制御切換ＳＷ１５ａ、１５ｂの２つを設ける例を示すが、この例に限らず、図１のように１つのスイッチのみで構成することもできる。また、本説明において、２つをまとめて制御切換ＳＷ１５と記す場合もあるものとする。

尚、ウオッチドックタイマ１２は、上記のタイムアウト機能、リセット出力機能以外に、タイムウィンドウウオッチドッグ機能、パワーアップ/ダウンリセット時外部電圧監視機能、イネーブル入力機能、イネーブル出力機能、疑似タイムアウトリセット機能を備えていても良い。

ワンショットパルス発生回路１３は、ウオッチドックタイマ１２からの入力がオフからオンに変化した場合に、例えば図４の図上上側に示すようなオフ→オン→オフのワンショットパルスを発生し、これを電源ＳＷ１４へ出力する。このパルス幅Ｔ１は、例えば、電力変換器１６の上記スイッチング素子群１６ｂのスイッチング素子の動作時間以上とする。この動作時間は、特に、ＯＦＦに切換える際に実際にスイッチング素子がＯＦＦ状態になるまでに掛かる時間を意味する。これは、上記のように、電力変換器１６の全スイッチング素子が確実にＯＦＦ状態に切り替わった状態で制御電源の電力供給を再開する為である。

尚、ワンショットパルス発生回路１３は既存の構成であるが、その具体例を図１０に示し、後に説明する。
電源ＳＷ１４は、制御電源遮断用スイッチであり、出力電圧指令（三相）出力制御装置であるフォトカプラ群１６ａ等への制御電源の電力供給をオン／オフする。電源ＳＷ１４の切換制御信号は、安全制御装置１１からの出力と、ワンショットパルス発生回路１３からの出力とであり、図５（ａ）に示す論理で動作する。すなわち、電源ＳＷ１４への上記２つの入力が、両方ともオフである場合のみ、電源ＳＷ１４はオン状態となり、以って電力変換器１６（そのフォトカプラ群１６ａ）へ電力供給している状態となっている。そして、上記電源ＳＷ１４への上記２つの切換制御信号の何れか一方あるいは両方ともが、オンになったら、電源ＳＷ１４はオフ状態となり、以って電力変換器１６（そのフォトカプラ群１６ａ）への制御電源の電力供給が停止される状態となる。

電源ＳＷ１４は、例えば図５（ｂ）に示す構成であり、これによって図５（ａ）に示す論理を実現する。すなわち、電源ＳＷ１４は、図示のＯＲ回路とスイッチング回路とを有する。

ＯＲ回路には、安全制御装置１１の出力とワンショットパルス発生回路１３の出力とが入力している。尚、ここでの安全制御装置１１の出力は、ワンショットパルスを出力する出力端子（不図示）等からの出力である。これより、安全制御装置１１の出力とワンショットパルス発生回路１３の出力が、両方とも‘０’（Ｌ）の場合のみＯＲ回路の出力が‘０’（Ｌ）となり、何れか一方または両方が‘１’（Ｈ）の場合にはＯＲ回路の出力は‘１’（Ｈ）となる。換言すれば、安全制御装置１１とワンショットパルス発生回路１３の何れか一方あるいは両方から、ワンショットパルスが出力されているとき（上記所定時間Ｔ１の間など）、ＯＲ回路の出力は‘１’（Ｈ）となる。

スイッチング回路は、ＯＲ回路の出力が‘０’（Ｌ）のときに、そのトランジスタＴｒ１がＯＮすることで（電源ＳＷ１４がオン状態）、制御電源電力（４．５Ｖ）を電力変換器１６のフォトカプラ群１６ａに供給する。一方、ＯＲ回路の出力が‘１’（Ｈ）のときに、そのトランジスタＴｒ１がＯＦＦになることで（電源ＳＷ１４がオフ状態）、制御電源電力は電力変換器１６のフォトカプラ群１６ａに供給されない状態となる。つまり、ＯＲ回路の出力が例えば上記所定時間Ｔ１の間‘１’（Ｈ）になることで、電力変換器１６に対する制御電源の電力供給を一時的に停止できることになる。

制御切換ＳＷ１５ａ、１５ｂは、出力電圧指令切替スイッチであり、その入力は上記各制御信号であり、そのＯＮ／ＯＦＦ切換制御の為の入力は、安全制御装置１１からの出力と、ウォッチドッグタイマ１２からの出力とである。尚、この場合のこれらの出力は、上記ワンショットパルスではなく、ウォッチドッグタイマ１２の場合は上述したＮＯＴ回路による反転出力であり、安全制御装置１１からの出力もこれと同様である。

そして、制御切換ＳＷ１５ａは図６（ａ）に示す論理で動作し、制御切換ＳＷ１５ｂは図７（ａ）に示す論理で動作する。
すなわち、制御切換ＳＷ１５ａは、図６（ａ）に示すように、安全制御装置１１からの出力と、ウォッチドッグタイマ１２からの出力の両方がオンの場合のみＯＮ（通電）となり、それ以外は全てＯＦＦ（遮断）となる。一方、制御切換ＳＷ１５ｂは、図７（ａ）に示すように、安全制御装置１１からの出力と、ウォッチドッグタイマ１２からの出力の両方がオンの場合のみＯＦＦ（遮断）となり、それ以外は全てＯＮ（通電）となる。尚、ＯＮ（通電）状態のときには、上記自己に入力される制御信号を電力変換器１６のフォトカプラ群１６ａに出力することになる。

そして、例えば図６（ｂ）の構成によって上記図６（ａ）に示す論理を実現する。
図６（ｂ）は、制御切換ＳＷ１５ａの構成例である。
図６（ｂ）に示すように、制御切換ＳＷ１５ａは、例えば上記制御信号用の６本の信号線上に設けられた６個のバッファ回路と、ＡＮＤ回路とから成る。ＡＮＤ回路の出力は、全てのバッファ回路に対してそのＯＮ／ＯＦＦ（通電／遮断）制御信号として出力される。

すなわち、ＡＮＤ回路の出力が‘１’（Ｈ）のときには全てのバッファ回路はＯＮ（通電）となり、つまり制御切換ＳＷ１５ａはＯＮ状態となり、以ってモータ制御装置１８からの出力電圧指令Ｒ（三相）が、電力変換器１６に入力されることになる。一方、ＡＮＤ回路の出力が‘０’（Ｌ）のときには全てのバッファ回路はＯＦＦ（遮断）となり、つまり制御切換ＳＷ１５ａはＯＦＦ状態となり、上記出力電圧指令Ｒ（制御信号Ｒ）は遮断される。

上記ＡＮＤ回路の入力は、安全制御装置１１からの出力と、ウォッチドッグタイマ１２からの出力である。通常時は、これら２つの入力は両方とも‘１’（Ｈ）となっており、これよりＡＮＤ回路の出力は‘１’（Ｈ）となっているので、上記の通り制御切換ＳＷ１５ａはＯＮ状態となっている。つまり、モータ制御装置１８によって電力変換器１６とモータ１７が駆動制御される状態となっている。そして、安全制御装置１１とウォッチドッグタイマ１２の何れか一方または両方の出力が‘０’（Ｌ）になると、ＡＮＤ回路の出力は‘０’（Ｌ）となり、上記の通り制御切換ＳＷ１５ａはＯＦＦ状態となる。

同様に、例えば図７（ｂ）の構成によって図７（ａ）に示す論理を実現する。
図７（ｂ）は、制御切換ＳＷ１５ｂの構成例である。
図７（ｂ）に示すように、制御切換ＳＷ１５ｂは、例えば上記制御信号用の６本の信号線上に設けられた６個のバッファ回路と、ＮＡＮＤ回路とから成る。ＮＡＮＤ回路の出力は、全てのバッファ回路に対してそのＯＮ／ＯＦＦ（通電／遮断）制御信号として出力される。

すなわち、ＮＡＮＤ回路の出力が‘１’（Ｈ）のときには全てのバッファ回路はＯＮ（通電）となり、つまり制御切換ＳＷ１５ｂはＯＮ状態となり、以ってリンプ制御装置２０からの出力電圧指令Ｒ’（三相）が、電力変換器１６に入力されることになる。一方、ＮＡＮＤ回路の出力が‘０’（Ｌ）のときには全てのバッファ回路はＯＦＦ（遮断）となり、つまり制御切換ＳＷ１５ｂはＯＦＦ状態となり、上記出力電圧指令Ｒ’（制御信号Ｒ’）は遮断される。

上記ＮＡＮＤ回路の入力は、安全制御装置１１からの出力と、ウォッチドッグタイマ１２からの出力である。これらは上記制御切換ＳＷ１５ａのＡＮＤ回路への入力と同じであってよい。従って、通常時は、これら２つの入力は両方とも‘１’（Ｈ）となっており、これよりＮＡＮＤ回路の出力は‘０’（Ｌ）となっているので、上記の通り制御切換ＳＷ１５ｂはＯＦＦ状態となっている。そして、安全制御装置１１とウォッチドッグタイマ１２の何れか一方または両方の出力が‘０’（Ｌ）になると、ＮＡＮＤ回路の出力は‘１’（Ｈ）となり、上記の通り制御切換ＳＷ１５ｂはＯＮ状態に切り換わる。つまり、リンプ制御装置２０によって電力変換器１６とモータ１７が駆動制御される状態へと切り換わる。

電力変換器１６、モータ１７、モータ制御装置１８、速度検出器１９は、上記の通り既存の構成であり、以下、簡単に説明する。
電力変換器１６は、出力電圧指令のＰＷＭ信号（制御信号Ｒ、Ｒ’の何れか一方）を入力し、この出力電圧指令に従ってモータ１７へ三相交流電圧を出力する。

モータ１７は、例えば三相誘導電動機であるが、この例に限らない。
モータ制御装置１８は、安全制御装置１１から速度指令値Ｓを入力し、これに基づいて電力変換器１６への出力電圧指令のＰＷＭ信号（制御信号Ｒ）を生成・出力する。また、フィードバックとして、出力電流Ｉｏ、出力電圧Ｖｏ、速度検出器１９で検出した速度データＰを入力する。速度検出器１９は、例えばモータ軸の速度検出用センサ等である。

また、リンプ制御装置２０は、指令値テーブル２１、センサレスベクトル制御処理部２２等を有しており、電力変換器１６への出力電圧指令のＰＷＭ信号（制御信号Ｒ’）を生成・出力する。また、フィードバックとして、出力電流Ｉｏ、出力電圧Ｖｏ等のデータを入力する。

リンプ制御装置２０は、予め設定された指令値テーブル２１の情報に基づいて、モータ１７の速度制御等を行う。
指令値テーブル２１には、予め、例えば図９に示すように、磁束指令値、速度指令値が登録されている。センサレスベクトル制御処理部２２の構成は、例えば図９に一例を示し後に説明する。尚、図９に示すセンサレスベクトル制御処理部２２の構成自体は、例えば特許文献２に記載のものと略同様と見做して構わない。但し、本例で上記の通り指令値テーブル２１を設けてあるので、アクセル開度等に基づく指令が無くても、問題なく電力変換器１６及びモータ１７を駆動制御できる。

図３は、安全制御装置１１（その速度指示・監視処理部１１ａ）の処理フローチャート図である。
速度指示・監視処理部１１ａは、概略的には、上記不図示の上位装置からの速度指令Ｓを定周期で読み込み、この速度指令Ｓをモータ制御装置１８へ伝達する処理や、各種入力データ等に基づいて異常発生を監視する処理等を行う。この監視処理の一例が、速度検出器１９からの入力（速度Ｐ）に基づいて、速度上限を超過していないか監視する処理である。

速度指示・監視処理部１１ａは、例えば、図３に示す処理を定期的に実行する。
まず、既にリンプホームモードへ移行済か否かを確認する（ステップＳ１１）。現在、既にリンプホームモードである場合は（ステップＳ１１，ＹＥＳ）、そのまま後述するステップＳ２０の処理へ移行する。

リンプホームモードではない場合には（ステップＳ１１，ＮＯ）、続いて、例えばウオッチドックタイマ１２が正常か否かを判定する（ステップＳ１２）。この判定方法は、例えば、ウオッチドックタイマ１２の疑似タイムアウトリセットなどで確認する。これは既存技術であり、以下、簡単に説明する。

疑似タイムアウトリセットは、安全制御装置１１が、ウオッチドックタイマ１２からのタイムアウトリセット信号をマスクした状態で、ウオッチドックタイマ１２のリセットを行わないことで意図的にタイムアウトを発生させるものである。ウオッチドックタイマ１２が正常であれば、タイムアウトリセット信号が出力されてくることになるが、上記の通りマスクした状態であるので、安全制御装置１１がリセットされてしまうことはない。一方、ウオッチドックタイマ１２に何等かの異常があれば、タイムアウトリセット信号が出力されてこないことで、異常と判定できる。

ウオッチドックタイマ１２が異常であると判定した場合は（ステップＳ１２，ＮＯ）、ステップＳ２２の処理へ移行する。ステップＳ２２の処理（リンプホームモードへの移行処理）は、既に図４等で説明した動作を行うものであり、以下、簡単に説明する。

まず、電源ＳＷ１４に対して上記所定のパルス幅のワンショットパルスを出力することで、電源ＳＷ１４をオン状態からオフ状態にし、一定時間後、電源ＳＷ１４をオン状態に戻す。つまり、電源ＳＷ１４を一定時間だけオフ状態にして、制御電力供給を一時的に停止させる。

そして、電源ＳＷ１４をオフしている間に、制御切換ＳＷ１５ａをオンからオフに切換えると共に、制御切換ＳＷ１５ｂをオフからオンに切換える制御を行う。尚、これは、上述した通り、制御切換ＳＷ１５ａ，１５ｂへの出力が‘１’（Ｈ）のときには、制御切換ＳＷ１５ａがオンで制御切換ＳＷ１５ｂがオフとなる。その逆に、制御切換ＳＷ１５ａ，１５ｂへの出力が‘０’（Ｌ）のときには、制御切換ＳＷ１５ａがオフで制御切換ＳＷ１５ｂがオンとなる。尚、ここでは、同一の出力信号が制御切換ＳＷ１５ａと１５ｂの両方に入力される構成であるものとするが、勿論、この例に限らない。

上記処理を実行完了したら、後述するステップＳ２０の処理へ移行する。
一方、ウオッチドックタイマ１２が正常であると判定した場合は（ステップＳ１２，ＹＥＳ）、次の処理（ステップＳ１３の処理）へ移行する。

尚、逐一述べないが、後述するステップＳ１３，Ｓ１４，Ｓ１７，Ｓ１８，Ｓ１９に関しても、その判定結果がＹＥＳの場合には図上の“次の処理”（例えばステップＳ１７であればステップＳ１８の処理）へ移行するものとする。

ステップＳ１３は、不図示の上位装置（ＣＰＵ等）からの速度指令Ｓが、正常か否かを確認する処理である。この確認方法は、例えば、速度指令信号の多重化での一致を確認するものである。例えば、二重化を行うことで２つの速度指令Ｓが送信されてくる構成として、当該２つの速度指令Ｓが一致するか否かを確認する。当然、一致する場合は正常と判定する。

あるいは、速度指令信号のパルス化を行い、パルス幅が所定幅である場合は、正常と判定するようにしてもよい。尚、パルス化は、データ値が‘０’に対しては比較的狭いパルス幅、データ値が‘１’に対しては比較的広いパルス幅となるパルス信号を用いるものである。

これらの例に限らず、例えば通信伝文に付加したＣＲＣ、シーケンス番号チェック、応答時間監視等によって、正常か否かを確認するようにしてもよい。これらは何れも既存技術であるので、特に説明はしないものとする。

速度指令Ｓが正常ではないと判定した場合は（ステップＳ１３，ＮＯ）、上記ステップＳ２２の処理へ移行する。
また、例えば、電源が正常か否かを確認する（ステップＳ１４）。この確認方法は、例えば、安全制御装置１１への供給電源(制御電源など)の電圧値を、予め設定された閾値と比較することにより、過電圧または低電圧を判定する。あるいは上記供給電源の電圧変動が、予め設定された閾値を越える場合には異常と判定する。

尚、図２には示していないが、例えば上記制御電源は安全制御装置１１にも供給されており、安全制御装置１１は、この電圧値等を計測できる。勿論、この例に限らず、例えば制御電源の電圧値等を計測する不図示の電圧計等が設けられており、その計測データが安全制御装置１１に入力される構成等であっても構わない。

また、安全制御装置１１は、バッテリーインピーダンスとバッテリーの温度のデータを入力して、これらに基づいてバッテリー電源不足を判定してもよい。これは、例えばバッテリー電源不足判定の為の閾値との比較によって、判定する。尚、これらの確認方法も、既存技術と見做して構わない。

尚、図２に示す電源情報Ｊが、上記ステップＳ１４の判定の為の入力データに相当すると見做しても構わないが、この例に限らない。
電源が正常ではないと判定した場合は（ステップＳ１４，ＮＯ）、上記ステップＳ２２の処理へ移行する。

尚、上記ステップＳ１２、Ｓ１３，Ｓ１４の処理の順番は、上記の例に限らず、何でもよい。
上記ステップＳ１２〜Ｓ１４の判定結果が全てＹＥＳであった場合、続いて、モータ制御装置１８へ速度指令Ｓを出力する（ステップＳ１５）。そして、一定時間後（図８の監視開始時間ｔ１経過後)、速度指令値Ｓに所定のマージンを加算した値を上限速度(図８のNmax)に設定して、モータ速度の監視を行う（ステップＳ１６）。すなわち、入力される上記速度Ｐが、上限速度を越えていないかを、監視する。尚。この確認方法も、既存技術と見做して構わない。そして、速度Ｐが上限速度を越えた場合には（ステップＳ１８，ＮＯ）、モータ制御装置１８以降の装置の異常と見做して、上記ステップＳ２２の処理へ移行する。

但し、その前に、速度検出器１９が正常か否かを確認するようにしてもよい（ステップＳ１７）。この確認方法は、例えば、二相出力の相間の妥当性確認などにより行う。つまり、速度検出器１９（速度センサ）の一例であるエンコーダの出力フェーズの位相のズレが、予め設定された所定の範囲内である場合には、正常と判定する。尚、上記のように、一般的に、各相間の位相のズレは通常１２０°程度となる。尚、この確認方法も、既存技術と見做して構わない。

速度検出器１９が正常ではないと判定した場合は（ステップＳ１７，ＮＯ）、上記ステップＳ２２の処理へ移行する。
また、例えば、モータ制御装置１８に異常がないかを確認する（ステップＳ１９）。これは、例えばモータ制御装置１８からのアラームの有無を確認する。すなわち、モータ制御装置１８は、自己の異常等を検出すると、図２に示すアラームＱを安全制御装置１１へ出力するので、このアラームＱの有無を確認する。そして、アラームＱがある場合には（ステップＳ１９，ＮＯ）、上記ステップＳ２２の処理へ移行する。尚、モータ制御装置１８の自己の異常検出機能は、既存技術であり、ここでは説明しない。

また、自分自身（速度指示・監視処理部１１ａ）の動作シーケンスが正常であるか否かを確認する（ステップＳ２０）。この確認方法は、例えば、図３の各ステップの処理に予めシーケンス番号等を付与しておき、任意のステップ処理を実行する毎にそのシーケンス番号を順次記憶しておくことで、ステップＳ２０の処理の際にこの記憶内容に基づいてシーケンス番号の逆転や飛躍の確認などで行う。

自己の動作シーケンスが正常ではない場合は（ステップＳ２０，ＮＯ）、ウオッチドックタイマ１２のリセット処理を行わずに本処理を終了する。これによって、ウオッチドックタイマ１２は安全制御装置１１の異常を検知することになり、上述した異常時の動作を行うことになる。一方、自己の動作が正常である場合には（ステップＳ２０，ＹＥＳ）、ウオッチドックタイマ１２のリセット処理を行って（ステップＳ２１）本処理を終了する
図９は、リンプ制御装置２０の構成例であり、センサレスベクトル制御処理部２２の機能を示す図である。

上記の通り、リンプ制御装置２０は、指令値テーブル２１、センサレスベクトル制御処理部２２を有する。図９に示す点線枠内がリンプ制御装置２０の構成であり、その中で図示の指令値テーブル２１以外がセンサレスベクトル制御処理部２２の構成であると見做してよい。

指令値テーブル２１には、低速で一定速度の制御を可能とする、予め指定された磁束指令値および速度指令値が、格納されている。
センサレスベクトル制御処理部２２は、例えば図示の座標変換部３１、速度調節器３２、トルク電流指令演算部３３、トルク電流調整部３４、磁化電流指令演算部３５、磁化電流調整部３６、すべり周波数演算部３７、加算部３８、座標変換部３９、速度演算部４０等を有する。

上記指令値テーブル２１の磁束指令値は、磁化電流指令演算部３５が読み込み、速度指令値は速度調節器３２が読み込む。速度調節器３２では、速度指令と速度情報との差分を入力して、比例及び積分フィードバック制御を行い、トルク指令を出力する。

ここで、上記座標変換部３１、速度調節器３２、トルク電流指令演算部３３、トルク電流調整部３４、磁化電流指令演算部３５、磁化電流調整部３６、すべり周波数演算部３７、加算部３８、座標変換部３９、速度演算部４０は、上記図１１に示した特許文献２の座標変換手段１２２、速度調節器１１２、トルク電流指令演算手段１１３、トルク電流調整手段１１４、磁化電流指令演算手段１１５、磁化電流調整手段１１６、すべり周波数演算手段１１７、加算手段１１８、座標変換手段１１９、速度演算手段１５３と略同様であってよいので、ここでの説明は省略する。

なお、出力電圧の検出器および回路は出力電圧指令で代替可能であり、削除することができる。これを実現するには、図９に示すように、座標変換部３９の出力から速度演算部４０への信号線４１を追加すればよい。尚、この場合、図示の出力電圧Ｖｏの検出器（不図示）やこの出力電圧Ｖｏの速度演算部４０への入力信号線を、削除しても構わない。

尚、リンプ制御装置２０の構成は、図９の例に限らず、既存の一般的な構成であってよい。但し、図９の構成の場合、センサレスベクトル制御をすることで、異常な加速等を防止できる。また、速度センサが故障した場合でも、坂道などトルク制御が必要な場面で低速で一定の速度のリンプホームモードで走行でき、安全性が向上する。

あるいは、図９の構成の場合、速度センサレスの動作が可能なので、速度検出器１９が故障した場合でも問題なく動作できる。更に、図２、図９の構成の場合、リンプ制御装置２０は、予め設定された指令値テーブル２１に基づいて制御するので、“速度指令入力なし”の状態でも動作可能となるという効果も得られる。“速度指令”とは、例えば、不図示のアクセルセンサとシフトポジションセンサ等による検出結果に基づいて不図示の上位ＣＰＵ等で生成されて、通信機能等により安全制御装置１１等へ伝達される信号等である。センサ故障や断線、ノイズ、ショート等の異常によって上記“速度指令”を入力できない状況であっても、上記のように指令値テーブル２１に基づいて制御するので、問題なく動作できる。例えば一定速度（低速）で走行させることができる。例えば、坂道などのトルク制御が必要な状況で一定速度（低速）のリンプホームモードで走行させることができ、安全性が向上する。

図１０は、上記ワンショットパルス発生回路１３の構成例である。
図示の例のワンショットパルス発生回路１３は、カウンタＣＮＴ１、カウンタＣＮＴ２の２つのカウンタを有する。

尚、ワンショットパルス発生回路は、既存の様々な構成があり、図１０に示す構成もその１つであり公知の構成であるので、以下、簡単に説明するものとする。
カウンタＣＮＴ１は、例えば１（ＭＨｚ）のクロック信号ＣＬＫから１ｍｓに１回のパルスを生成するものであり（図示のN_FLAG）、換言すれば１（ｋＨｚ）のクロック信号に相当する信号を生成するものである。カウンタＣＮＴ２は、この１（ｍｓ）毎のパルスに基づいて、入力INPUTがHIGH（１）になったときからパルス幅が１０ｍｓの信号（ワンショットパルス）を、図示のOUTPUTとして出力する。

カウンタＣＮＴ２は、自己のカウント値を監視し、‘１０’以下である間、その出力OUTPUTをHIGH（１）にする。電源投入時等に図示のRESET信号によってカウント値が‘１１’にプリセットされ、カウンタ値が１０以下ではないことからその出力OUTPUTはLOW（０）となっている。その後、任意のときにINPUTがHIGH（１）になったら、カウンタ値が‘１１’であるのでカウンタ値は‘０’にプリセットされると共に、N_FLAGに基づくカウント動作を開始する。カウンタ値は０→１→２→・・・とカウンタアップされ、上記の通り‘１０’以下である間は出力OUTPUTはHIGH（１）となる。そして、カウンタ値が‘１０’になると、カウント値が１２にプリセットされ、カウント動作が停止する。この様にして、パルス幅１０（ｍｓ）のワンショットパルスが、生成・出力されることになる。

尚、カウンタＣＮＴ１は、必ずしも必要ない。例えば１（ｋHZ）のクロック信号があれば、カウンタＣＮＴ１は必要ない。
尚、ワンショットパルス発生回路１３がカウントアップした後は、ウォッチドッグタイマ１２からワンショットパルス発生回路１３への出力がHIGH（１）でも、ワンショットパルス発生回路１３からの出力はLOW（０）になる。

ここで、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ切換え動作には、多少の時間が掛かる（例えば１０ms程度など）。よって、電源ＳＷ１４をＯＦＦ状態に切替えてから上記６個のスイッチング素子が全てＯＦＦとなるまでに多少時間が掛かることになる。これより、より確実に上記焼損の発生を防止する為には、６個のスイッチング素子が全てＯＦＦになってから制御信号を有効にする（制御電源の供給を再開する）ことが望ましいと考えられる。上記ワンショットパルスのパルス幅は、例えばこの様な考え方に基づいて決定してもよく、例えば「パルス幅＝１０ms＋α」等としてもよいが、勿論、この様な例に限らない。

上述した本例のリンプホームシステムによれば、出力電圧指令（制御信号）の切り替え時に当該制御信号の電源（制御電源）を一時遮断することで、電力変換器のスイッチ対の同時オンを防止でき、以って過電流による電力変換器の焼損を防止できる。

更に、センサレスベクトル制御では、図９の速度調節器３２でＰＩフィードバック制御をしており、異常な加速は速度指令と速度情報との差分として検出され、異常な加速を減じて速度情報に従うようにトルク制御出力がされるため、異常な加速を防止できる。これより、上記電力変換器の焼損を防止できる効果と併せて、自動車の停止中ではなく走行状態のままでも、リンプホームモードへの移行を実現できる。また、踏切の中で停止するなどの危険を回避できる。これらの効果が得られるのは、本手法では、走行中にリンプホームモードへの移行を行っても、自動車が異常な挙動（異常な加速や電力変換器の焼損による急停止等）をする危険性が非常に低いからである。

また、リンプ制御装置が速度センサレスのトルク制御を行う構成である場合には、速度センサが故障した場合でも、坂道などトルク制御が必要な場面で低速で一定の速度のリンプホームモードで走行でき、安全性が向上する。

また、上述した本例のリンプホームシステムによれば、安全制御装置１１が故障した場合にも対応できる。すなわち、安全制御装置１１が故障した場合、ウォッチドッグタイマ１２が故障検出して上記制御信号の切替えを行う。その際、上記と同様、電力変換器のスイッチ対の同時オンを防止でき、以って過電流による電力変換器の焼損を防止できる。

また、特許文献１ではモータ制御部の故障のみを対象としているものを、モータ制御装置、速度センサ、安全制御装置、速度指令、ＷＤＴのいずれかが故障、または電源異常、バッテリー電源不足を検出しても、リンプホームモードを実現でき、安全性が向上する。

また、二重化（冗長化）構成でなくても安全機能を実現でき、コスト低減を図ることができる。上記本手法の構成、例えば図２の構成によれば、例えば二重化構成（モータ制御装置１８や安全制御装置１１を冗長化する）としなくても、何等かの異常時に、自動車を安全に走行継続させることができる。尚、本説明における自動車とは、電動モータによって駆動される自動車であり、電気自動車やハイブリッドカー等である。

１ 安全制御部
２ ＷＤＴ（ウォッチドッグタイマ）部
３ モータ制御部
４ リンプ制御部
５ 電力変換部
６ モータ（誘導電動機）
７ 第１切換部
８ 第２切換部
１１ 安全制御装置
１２ ウォッチドッグタイマ
１３ ワンショットパルス発生回路
１４ 電源ＳＷ（スイッチ）
１５ａ，１５ｂ 制御切換ＳＷ（スイッチ）
１６ 電力変換器
１７ モータ
１８ モータ制御装置
１９速度検出器
２０ リンプ制御装置
２１ 指令値テーブル
２２ センサレスベクトル制御処理部
３１ 座標変換部
３２ 速度調節器
３３ トルク電流指令演算部
３４ トルク電流調整部
３５ 磁化電流指令演算部
３６ 磁化電流調整部
３７ すべり周波数演算部
３８ 加算部
３９ 座標変換部
４０ 速度演算部

Claims (7)

1. 電動モータを備える自動車におけるリンプホームシステムであって、
   供給される制御電源電力によって有効となる制御信号に基づいて前記電動モータを駆動する電力変換手段と、
   前記制御電源電力の前記電力変換手段への供給をオン／オフする第１スイッチング手段と、
   任意の指令に応じた第１の制御信号を生成するモータ制御手段と、
   予め設定されている所定の指令に応じた第２の制御信号を生成するリンプ制御手段と、
   前記第１の制御信号と第２の制御信号の何れか一方を前記制御信号として前記電力変換手段へ入力させる第２スイッチング手段と、
   異常を検出した場合、前記第１スイッチング手段を制御して前記制御電源電力の前記電力変換手段への供給を一時的に停止させたうえで、該供給停止中に前記第２スイッチング手段を制御して前記第２の制御信号を前記制御信号として前記電力変換手段へ入力させるリンプホーム制御モードに切換える安全制御手段と、
   を有することを特徴とするリンプホームシステム。
2. 前記安全制御手段の異常を検出するウォッチドッグタイマを有するウォッチドッグ手段を更に有し、
   該ウォッチドッグ手段は、前記安全制御手段の異常を検出した場合、前記第１スイッチング手段を制御して前記制御電源電力の前記電力変換手段への供給を一時的に停止させたうえで、該供給停止中に前記第２スイッチング手段を制御して前記第２の制御信号を前記制御信号として前記電力変換手段へ入力させる前記リンプホーム制御モードに切換えることを特徴とする請求項１記載のリンプホームシステム。
3. 前記ウォッチドッグ手段は、ワンショットパルス発生回路を有し、
   前記ウォッチドッグタイマが前記安全制御手段の異常を検出すると、該ワンショットパルス発生回路が所定時間幅のパルスを前記第１スイッチング手段へ出力することで、前記制御電源電力の前記電力変換手段への供給を一時的に停止させることを特徴とする請求項２記載のリンプホームシステム。
4. 前記所定時間幅は、前記電力変換手段における前記電動モータ駆動用のスイッチング素子のＯＦＦ動作時間以上の時間幅とすることを特徴とする請求項３記載のリンプホームシステム。
5. 前記安全制御手段は、複数種類の異常を検出可能であり、何れかの異常を検出した場合に前記リンプホーム制御モードへの切換えを実行することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のリンプホームシステム。
6. 前記安全制御手段は、該安全制御手段自体の異常、前記モータ制御手段の異常、前記ウォッチドッグ手段の異常、前記モータの速度を検出する為の速度センサの異常、電源異常、バッテリー電源不足の何れか２以上の異常を検出可能であることを特徴とする請求項５記載のリンプホームシステム。
7. 動力源として電動モータを備えると共に、供給される制御電源電力によって有効となる制御信号に基づいて前記電動モータを駆動する電力変換装置とリンプ制御装置とを有するリンプホームシステムを備える自動車における安全制御装置であって、
   異常を検出する異常検出手段と、
   該異常検出手段によって異常を検出した場合、第１スイッチング手段を制御して前記制御電源電力の前記電力変換装置への供給を一時的に停止させたうえで、該供給停止中に第２スイッチング手段を制御して前記リンプ制御装置からの制御信号を前記電力変換手段へ入力させるリンプホーム制御モードに切換える安全制御手段と、
   を有することを特徴とするリンプホームシステムの安全制御装置。