JP5443111B2 - Electric vehicle control device - Google Patents
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Description
本発明は、電気車制御装置に関する。 The present invention relates to an electric vehicle control device.
従来の電気車制御装置は、インバータの停止時に電圧センサ情報を使用して故障を検知し
、制御をする。図８は、従来の電力変換回路のブロック図である。図９は、従来の車両全
体図である。図１０は、従来の外部装置と制御ユニットの接続を表すブロック図である。
以下に、図を参照して従来の電気車制御装置について説明する。
The conventional electric vehicle control device detects and controls a failure using voltage sensor information when the inverter is stopped. FIG. 8 is a block diagram of a conventional power conversion circuit. FIG. 9 is an overall view of a conventional vehicle. FIG. 10 is a block diagram showing connection between a conventional external device and a control unit.
A conventional electric vehicle control apparatus will be described below with reference to the drawings.
（構成）
図８で示すように、永久磁石同期電動機１がＶｕ、Ｖｖ、Ｖｗの３相線と接続されている
。
(Constitution)
As shown in FIG. 8, the permanent magnet
Ｖｕ線とＶｖ線上に電圧センサ２が接続され、Ｖｕ線、Ｖｖ線、Ｖｗ線に開放用接触器３
が設けられ、Ｖｕ線、Ｖｗ線上に電流センサ４が接続されている。インバータ５と永久磁
石同期電動機１は、電圧センサ２、開放用接触器３、電流センサ４を介して接続されてい
る。
The voltage sensor 2 is connected on the Vu line and the Vv line, and the contactor 3 for opening is connected to the Vu line, the Vv line, and the Vw line.
And the current sensor 4 is connected to the Vu line and the Vw line. The
またフィルタコンデンサ６は、インバータ５と永久磁石同期電動機１とは反対側の直流入
力側に接続されている。
The
インバータ５、フィルタコンデンサ６、伝送線７が制御ユニット１０と接続されている。
制御ユニット１０内にはトルクパターン生成部１１、ベクトル制御１２、ＰＷＭゲートパ
ルス生成部１３、電動機速度演算部１４、ゲートスタート・ストップ制御部１５、ＡＮＤ
理論部１６、故障判定手段１７が備えられている。
The
A
トルクパターン生成部１１は、ベクトル制御１２と接続されている。ベクトル制御部１２
は、トルクパターン生成部１１、ＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジック部１３、フィル
タコンデンサ６、電流センサ４と接続されている。ＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジッ
ク部１３は、インバータ５、ベクトル制御１２、ゲートスタート・ストップ制御部１５と
接続されている。電動機速度演算部１４は、電圧センサ２、故障判定手段１７と接続され
ている。ゲートスタート・ストップ制御部１５は、ＡＮＤ論理ゲート１６とＰＷＭゲート
パルス生成ゲートロジック部１３と接続されている。ＡＮＤ論理ゲート１６は、故障判定
手段１７、ゲートスタート・ストップ制御部１５、運転指令と接続されている。故障判定
手段１７は、伝送線７、ＡＮＤ論理ゲート１６、電動機速度演算部１４と接続されている
。
The torque
Are connected to the torque
外部のモニタやＡＴＯ装置等と繋がる伝送線７は、故障判定手段１７と接続される。
The
（作用）
トルクパターン生成部１１は、運転指令、応荷重指令、ブレーキ力指令を入力として、ト
ルク指令“ＴｒｑＲｅｆ”を出力する。
(Function)
The torque
ベクトル制御部１２は、“ＴｒｑＲｅｆ”と電流センサ４により検出した電動機電流のＩ
ｕ、Ｉｗ、およびフィルタコンデンサ６の電圧値のＥＦＣを入力としてインバータ５の３
相電圧指令“ＶｕＲｅｆ”、“ＶｖＲｅｆ”、“ＶｗＲｅｆ”を出力する。
The
u, Iw, and the EFC of the voltage value of the
The phase voltage commands “VuRef”, “VvRef”, and “VwRef” are output.
ＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジック部１３は、ベクトル制御部１２から出力される３
相電圧指令“ＶｕＲｅｆ”、“ＶｖＲｅｆ”、“ＶｗＲｅｆ”、およびゲートスタート・
ストップ制御部１５から出力される信号“ゲートスタート・ストップ信号”を入力とする
。“ゲートスタート・ストップ信号＝Ｈ”の時はゲートをスタートするとして、３相電圧
指令“ＶｕＲｅｆ”、“ＶｖＲｅｆ”、“ＶｗＲｅｆ”をパルス幅変調（ＰｕＬｓｅ Ｗ
ｉｄｔＨ ＭｏｄｕＬａｔｉｏｎ）により変調し、インバータ５へ３相ゲート信号”Ｖｕ
ＩＮＶ”、”ＶｖＩＮＶ”、”ＶｗＩＮＶ”を出力する。また、“ゲートスタート・スト
ップ信号＝Ｌ”の時はゲートをストップするとして、インバータ５を停止する。
The PWM gate pulse generation gate logic unit 13 outputs 3 from the
Phase voltage commands “VuRef”, “VvRef”, “VwRef”, and gate start
The signal “gate start / stop signal” output from the
modulated by idtH ModuLation) to the
INV "," VvINV ", and" VwINV "are output, and when" gate start / stop signal = L ", the gate is stopped and the
インバータ５は、入力された直流電力を、パルス幅制御された可変電圧・可変周波数の３
相の交流電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして出力する。この交流電圧は、通常は閉じている開放
用接触器３を通して、永久磁石同期電動機１を回転させる。
The
Output as phase AC voltages Vu, Vv, Vw. This AC voltage rotates the permanent magnet
電動機速度演算部１４は、電圧センサ２の出力Ｖｕｖ
を入力として電動機速度”Ｖｍｏｔ”
を故障判定手段１７へ出力する。
The motor
Motor speed "Vmot"
Is output to the failure determination means 17.
故障判定手段１７は、電動機速度演算部１４から出力された
電動機速度”Ｖｍｏｔ”と伝送線７から出力されるＶ＿ＭＯＮ
を比較し、
｜Ｖ＿ＭＯＴ−Ｖｍｏｔ｜＞基準速度差
である場合、故障と判定し、ＡＮＤ論理部１６へ“Ｌ”を出力する。
The failure determination means 17 includes the motor speed “Vmot” output from the
Compare
If | V_MOT−Vmot |> reference speed difference, it is determined that there is a failure and “L” is output to the
｜Ｖ＿ＭＯＴ−Ｖｍｏｔ｜≦基準速度差
である場合、正常と判定し、ＡＮＤ論理部１６へ“Ｈ”を出力する。
When | V_MOT−Vmot | ≦ reference speed difference, it is determined as normal and “H” is output to the
運転指令信号は、運転指令ありの場合に例えば“Ｈ”、なしの場合に“Ｌ”としてＡＮＤ
論理部１６へ入力される。
For example, the operation command signal is “H” when there is an operation command and “L” when there is no operation command.
Input to the
ＡＮＤ論理部１６は、運転指令信号と故障判定手段１７の判定出力を入力し、運転指令あ
り“Ｈ”、かつ故障判定手段１７の出力が正常“Ｈ”の時のみ、“Ｈ”をゲートスタート
・ストップ制御部１５に出力する。運転指令あり“Ｈ”でも故障判定手段１７の出力が故
障“Ｌ”の時は、“Ｌ”をゲートスタート・ストップ制御部１５に出力する。
The
このような構成の電気車制御装置は、図９、図１０に示すように、運転台のモニタに速度
を表示することなどが目的で、先頭車両（車体１８ａ、１８ｂ）の車軸に取り付けられて
いる速度センサ１９ａ、１９ｂからの速度情報は、伝送線７を介して制御ユニット１０、
制御ユニット１０ａ、制御ユニット１０ｂ、制御ユニット１０ｃに入力され、制御ユニッ
ト１０、制御ユニット１０ａ、制御ユニット１０ｂ、制御ユニットｃ内において、故障判
定手段１７を実行することが可能である。
As shown in FIGS. 9 and 10, the electric vehicle control apparatus having such a configuration is attached to the axle of the leading vehicle (
The failure determination means 17 can be executed in the
このように電圧センサ２から検出される電圧値から演算した電動機速度と、伝送線７を介
したモニタ等の外部装置９から得た速度を使用して、永久磁石同期電動機１の故障を永久
磁石同期電動機１の故障を検知することが可能である。
In this way, using the motor speed calculated from the voltage value detected from the voltage sensor 2 and the speed obtained from the external device 9 such as a monitor via the
上記のように従来の電気車制御装置では、モニタ装置やＡＴＣ装置、ＡＴＯ装置などの
外部装置からの速度情報が必要であった。しかしながら、車両の種類によってはモニタ装
置や、ＡＴＯ装置などの外部装置が備えられていない車両が存在し、そのような車両にお
いて従来の電気車盛業装置はモニタ装置等を介して速度情報を得ることができず、故障判
定を行うことが困難であった。
As described above, the conventional electric vehicle control device requires speed information from an external device such as a monitor device, an ATC device, or an ATO device. However, depending on the type of vehicle, there are vehicles that are not equipped with an external device such as a monitor device or an ATO device. In such a vehicle, a conventional electric vehicle management device obtains speed information via the monitor device or the like. It was difficult to determine the failure.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、モニタ装置等の外部装置からの
速度情報を使用せずに故障判定を行うことができる電気車制御装置を提供することを目的
とする。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electric vehicle control device capable of performing failure determination without using speed information from an external device such as a monitor device. To do.
上記目的を達成するために、永久磁石同期電動機と、前記永久磁石同期電動機と接続され、前記永久磁石同期電動機の電動機電圧を検出する電圧センサと、前記永久磁石同期電動機と前記電圧センサを介して接続され、直流または交流の電力を直流または交流に変換するインバータと、前記インバータに接続され、前記永久磁石同期電動機の電動機電流を検出する電流センサと、前記電圧センサと前記電流センサの間に接続され、開放または閉鎖する第１の開放用接触器とを有する電気車制御装置において、前記電圧センサが検出した電動機電圧に基づいて電動機周波数を求める電動機周波数演算手段と、前記電動機周波数演算部が求めた電動機周波数と、受信した他の複数の永久磁石同期電動機について求められた複数の電動機周波数の平均値と、の差を求め、この求めた差に基づいて前記電圧センサが故障していると判定する故障判定手段と、前記故障判定手段から前記電圧センサが故障しているとの判定結果を受けると、前記第１の開放用接触器を開放させる開放用接触器動作判定手段とを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a permanent magnet synchronous motor, a voltage sensor connected to the permanent magnet synchronous motor and detecting a motor voltage of the permanent magnet synchronous motor, and via the permanent magnet synchronous motor and the voltage sensor are connected, an inverter for converting the power of the direct current or alternating current to direct current or alternating current, is connected to the inverter, a current sensor for detecting a motor current of the permanent magnet synchronous motor, connected between said current sensor and the voltage sensor And an electric vehicle control device having a first opening contactor that opens or closes, wherein an electric motor frequency calculating means that calculates an electric motor frequency based on an electric motor voltage detected by the voltage sensor, and the electric motor frequency calculating unit calculates The average frequency of the motors and the frequency of the motors required for the other permanent magnet synchronous motors received. And a failure determination means for determining that the voltage sensor has failed based on the determined difference, and receiving a determination result that the voltage sensor has failed from the failure determination means. And an opening contactor operation determining means for opening the first opening contactor .
本発明によれば、車両の機種に依存せず故障判定を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to make a failure determination without depending on the vehicle model.
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
（第１の実施形態）
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実
施形態の電気車制御装置の制御ブロック図である。図２は、本発明の第１の実施形態の開
放用接触器の動作判定論理図である。
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a control block diagram of the electric vehicle control apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an operation determination logic diagram of the contactor for opening according to the first embodiment of the present invention.
（構成）
図１で示すように、永久磁石同期電動機１がＶｕ、Ｖｖ、Ｖｗの３相線と接続されている
。
(Constitution)
As shown in FIG. 1, a permanent
Ｖｕ線とＶｖ線上に電圧センサ２が接続され、各３相線上に開放用接触器３が設けられ、
Ｖｕ、Ｖｗ上に電流センサ２が接続されている。インバータ５は、永久磁石同期電動機１
と電圧センサ２、開放用接触器３、電流センサ４を介して接続されている。
A voltage sensor 2 is connected on the Vu line and the Vv line, and an opening contactor 3 is provided on each three-phase line,
A current sensor 2 is connected on Vu and Vw. The
And a voltage sensor 2, an opening contactor 3, and a current sensor 4.
またフィルタコンデンサ６は永久磁石同期電動機１とは反対側の直流入力側に接続されて
いる。
The
電圧センサ２、開放用接触器３、電流センサ４、インバータ５、フィルタコンデンサ６は
制御ユニット１０と接続されている。
The voltage sensor 2, the opening contactor 3, the current sensor 4, the
制御ユニット１０内にはトルクパターン生成部１１、ベクトル制御１２、ＰＷＭゲートパ
ルス生成部１３、電動機周波数演算部１４、ゲートスタート・ストップ制御部１５、故障
判定部２０、ＡＮＤ論理部２１、開放用接触器動作判定部２２、が備えられている。
In the
トルクパターン生成部１１は、ベクトル制御１２と接続されている。
The torque
ベクトル制御部１２は、トルクパターン生成部１１、ＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジ
ック部１３、電流センサ４、フィルタコンデンサ６と接続されている。
The
ＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジック部１３は、インバータ５、ベクトル制御部１２、
ゲートスタート・ストップ制御部１５と接続されている。
The PWM gate pulse generation gate logic unit 13 includes an
A gate start /
電動機周波数１４は、電圧センサ２、伝送線７、故障判定部２０と接続されている。
The
ゲートスタート・ストップ制御部１５は、ＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジック部１３
、ＡＮＤ論理部２１と接続されている。
The gate start /
Are connected to the AND
故障判定部２０は、伝送線７、電動機周波数演算部１４、ＡＮＤ論理部２１、開放用接触
器動作判定部２２と接続されている。
The
ＡＮＤ論理部２１は、ゲートスタート・ストップ制御部１５、故障判定部２０、運転指令
と接続されている。
The AND
開放用接触器動作判定部２２は、開放用接触器３、故障判定部２０、運転指令に接続され
ている。
The contactor operation determining unit for opening 22 is connected to the contactor for opening 3, the
（基本作用）
トルクパターン生成部１１は、運転指令、応荷重指令、ブレーキ力指令を入力として、ト
ルク指令である“ＴｒｑＲｅｆ”を出力する。
(Basic action)
The torque
ベクトル制御部１２は、“ＴｒｑＲｅｆ”、電流センサ４により検出した電動機電流Ｉｕ、Ｉｗ、およびフィルタコンデンサ電圧のＥＦＣを入力としてインバータ５の３相電圧指令“ＶｕＲｅｆ”、“ＶｖＲｅｆ”、“ＶｗＲｅｆ”をＰＷＭゲート生成ゲートロジック部１３へ出力する。
ＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジック部１３は、“ＶｕＲｅｆ”、“ＶｖＲｅｆ”、“
ＶｗＲｅｆ”、およびゲートスタート・ストップ制御部１５から出力されるゲートスター
ト・ストップ信号（ＧＳＴ）が入力される。ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｈ”の時
はゲートスタートとして、“ＶｕＲｅｆ”、“ＶｖＲｅｆ”、“ＶｗＲｅｆ”をパルス幅
変調（ＰｕＬｓｅ ＷｉｄｔＨ ＭｏｄｕＬａｔｉｏｎ）により変調し、インバータ５へ
３相ゲート信号として”ＶｕＩＮＶ”、”ＶｖＩＮＶ”、”ＶｗＩＮＶ”を出力する。ま
た、ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｌ”の時はゲートストップとして、”ＶｕＩＮＶ
”、”ＶｖＩＮＶ”、”ＶｗＩＮＶ”を出力しない。
The PWM gate pulse generation gate logic unit 13 includes “VuRef”, “VvRef”, “
VwRef ”and the gate start / stop signal (GST) output from the gate start /
“,” “VvINV” and “VwINV” are not output.
インバータ５は、入力された直流電力を、パルス幅制御された可変電圧・可変周波数の３
相の交流電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換し、出力する。この交流電圧は、通常は閉じている
第１の開放用接触器３を通して、永久磁石同期電動機１を回転させる。
The
It converts into the alternating voltage Vu, Vv, Vw of a phase, and outputs it. This AC voltage rotates the permanent
電動機周波数演算部１４は、電圧センサ２の出力Ｖｕｖ
を入力として電動機周波数ωｍｏｔ
を、故障判定部２０および伝送線７へ出力する。なお、電動機周波数演算部１４は、電圧センサ２より得られた電動機電圧Ｖｕｖ（ＵＶ間電圧）により計算した
電動機周波数ωｍｏｔを求めているが、電圧センサ２で得られる電動機電圧として、Ｖｖｗ（ＶＷ間電圧）もしくはＶｗｕ（ＷＵ間電圧）を用いても良い。
The motor
Motor frequency ωmot as input
Is output to the
（発明作用）
故障判定手段として作用する故障判定部２０は、伝送線７により伝送される複数台の他の
永久磁石同期電動機１（図示しない）の電動機周波数“ωｍｏｔ１”、“ωｍｏｔ２”、
“ωｍｏｔ３”、
および、図１に示すような永久磁石同期電動機１の電動機周波数演算部１４より求めた電
動機周波数“ωｍｏｔ”を入力とし、複数台の他機の電動機周波数“ωｍｏｔ１”、“ω
ｍｏｔ２”、“ωｍｏｔ３”の平均値を求め、この平均値と自機の電動機周波数“ωｍｏ
ｔ”の差をとり、その差と所定値である基準周波数を比較する。比較結果が、
｜（ωｍｏｔ１＋ωｍｏｔ２＋ωｍｏｔ３）／３ − ωｍｏｔ｜ ＞ 基準周波数差
である場合、故障と判定し“Ｌ”をＡＮＤ論理部２１と開放用接触器動作判定部２２へ出
力する。また、比較結果が、
｜（ωｍｏｔ１＋ωｍｏｔ２＋ωｍｏｔ３）／３ − ωｍｏｔ｜ ≦ 基準周波数差
である場合、正常と判定し“Ｈ”をＡＮＤ論理部２１と開放用接触器動作判定部２２へ出
力する。
(Invention action)
The
“Ωmot3”,
The motor frequency “ωmot” obtained from the motor
The average value of “mot2” and “ωmot3” is obtained, and this average value and the motor frequency “ωmo” of the own machine
The difference of t ″ is taken, and the difference is compared with a reference frequency which is a predetermined value.
| (Ωmot1 + ωmot2 + ωmot3) / 3−ωmot |> If the difference is the reference frequency, it is determined as a failure, and “L” is output to the AND
| (Ωmot1 + ωmot2 + ωmot3) / 3−ωmot | ≦ reference frequency difference, it is determined as normal and “H” is output to the AND
運転指令は、運転指令ありの場合“Ｈ”、なしの場合“Ｌ”を開放用接触器動作判定部２
２とＡＮＤ論理部２１へ出力する。開放用接触器動作判定部２２は、開放用接触器３の制
御を行う開放用接触器動作判定手段の作用を有する。
The operation command is “H” when there is an operation command, and “L” when there is no operation command.
2 and output to the AND
（開放用接触器を閉鎖する場合）
以下に、開放用接触器３を閉鎖する場合について説明する。
(When closing the contactor for opening)
Below, the case where the contactor 3 for opening is closed is demonstrated.
ＡＮＤ論理部２１は、運転指令の出力信号が“Ｈ”の場合でかつ、故障判定部２０の出力
信号が“Ｈ”の場合に、ゲートスタート・ストップ制御部１５と開放用接触器動作判定部
２２へ信号“Ｈ”を出力する。ＡＮＤ論理部２１から“Ｈ”の出力信号を受け取ったゲー
トスタート・ストップ制御部１５は、出力信号ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｈ”を
ＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジック部１３へ出力する
また、開放用接触器動作判定部２２は、運転指令と故障判定部２０の出力信号“Ｈ”を入
力とし、投入開放信号“ＭＫｏｎ＝閉鎖”を出力して開放用接触器３を閉鎖する。一旦運
転指令があり、開放用接触器３を投入した後は、運転指令がなしでも開放用接触器３を投
入したままとする。すなわち、運転指令あり／なしが繰り返されても故障なし（正常）の
場合は、投入開放信号“ＭＫｏｎ＝閉鎖”を出力して第１の開放用接触器３は投入したま
まとする。
When the output signal of the operation command is “H” and the output signal of the
第１の開放用接触器３が閉鎖すると、ＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジック部１３から
の信号を受け取ったインバータ５からの交流電流が流れるため、永久磁石同期電動機１は
起動可能な状態となる。
When the first opening contactor 3 is closed, an alternating current from the
（開放用接触器を開放する場合）
次に、開放用接触器３を開放する場合について説明する。
(When opening the contactor for opening)
Next, a case where the opening contactor 3 is opened will be described.
ＡＮＤ論理部２１は、運転指令の出力信号が“Ｈ”と故障判定部２０の出力信号が“Ｈ”
が満たされない場合に、ゲートスタート・ストップ制御部１５へ信号“Ｌ”を出力する。
すなわち、運転指令の出力信号が“Ｈ”でも故障判定部２０の出力信号が“Ｌ”の場合は
、ＡＮＤ理論部２１は、“Ｌ”をゲートスタート・ストップ制御部１５へ出力する。ＡＮ
Ｄ論理部２１から“Ｌ”の出力信号を受け取ったゲートスタート・ストップ制御部１５は
、出力信号ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｌ”をＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジ
ック部１３へ出力する
また、開放用接触器動作判定部２２は、運転指令と故障判定部２０の出力信号“Ｌ”が入
力される。このとき、開放用接触器動作判定部２２は、運転指令の出力信号あり“Ｈ”、
または出力信号なし“Ｌ”に関わらず、故障判定部２０の出力信号が“Ｌ”（故障あり）
の場合、投入開放信号“ＭＫｏｆｆ＝開放”を出力し、開放用接触器３を開放する。
In the AND
Is not satisfied, a signal “L” is output to the gate start /
That is, when the output signal of the operation command is “H”, but the output signal of the
Upon receiving the “L” output signal from the
Or, the output signal of the
In this case, the closing / opening signal “MKoff = open” is output, and the opening contactor 3 is opened.
このように、開放用接触器３が開放状態になった場合、ＰＷＭゲートパルス生成ゲートロ
ジック部１３へも“Ｌ”が入力されているため、ＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジック
部１３からインバータ５への出力信号も停止され、永久磁石動機電動機も起動不可能な状
態となる。
Thus, when the contactor 3 for opening is in an open state, “L” is also input to the PWM gate pulse generation gate logic unit 13, and therefore, the PWM gate pulse generation gate logic unit 13 is connected to the
なお、基準周波数差は、電圧センサ２でのオフセットやノイズ等により電動機周波数演算
部１４での電動機周波数“ωｍｏｔ”の誤差を考慮して、０Ｈｚ以上の設定値としてもよ
い。また、電動機周波数演算部１４は、電圧センサ２より得られた電動機電圧Ｖｕｖ（Ｕ
Ｖ間電圧）により計算した
電動機速度“Ｖｍｏｔ”を求めているが、電圧センサ２で得られる電動機電圧として、Ｖ
ｖｗ（ＶＷ間電圧）もしくはＶｗｕ（ＷＵ間電圧）を用いても良い。また、本実施形態で
は複数台の他機の電動機周波数を“ωｍｏｔ１”、“ωｍｏｔ２”、“ωｍｏｔ３”の３
台としたが複数台であれば３台に拘るものではない。このような第１の開放用接触器３の
動作判定を行う論理図を図２に示す。
The reference frequency difference may be a set value of 0 Hz or more in consideration of an error of the motor frequency “ωmot” in the motor
The motor speed “Vmot” calculated by the voltage between V) is obtained. As the motor voltage obtained by the voltage sensor 2, V
You may use vw (voltage between VW) or Vwu (voltage between WU). In this embodiment, the motor frequencies of a plurality of other machines are set to 3 of “ωmot1”, “ωmot2”, and “ωmot3”.
Although there are multiple units, the number of units is not limited to three. A logic diagram for determining the operation of the first contactor 3 for opening is shown in FIG.
（効果）
このような構成の電気車制御装置において、図３で示すように、運転台のモニタ装置に速
度などを表示する目的で先頭車両（車体１８ａ、１８ｂ）の車軸に取り付けられている速
度センサ１９ａ、１９ｂからの速度情報を伝送線７を介して制御ユニット１０、１０ａ、
１０ｂ、１０ｃに入力する必要がない。このように外部装置からの速度情報を必要としな
いため、図４で示すように、制御ユニット１０．１０ａ、１０ｂ、１０ｃにて自機制御ユ
ニットで演算した電動機周波数“ωｍｏｔ”を伝送線７を介して他機制御ユニットに伝送
し、各々の制御ユニット内で自機制御ユニットで演算した電動機周波数“ωｍｏｔ”と、
伝送線７を介して入力される他機制御ユニットの電動機周波数“ωｍｏｔ１”、“ωｍｏ
ｔ２”、“ωｍｏｔ３”とを故障判定部２０で比較することで、故障判定が可能となる。
これにより、モニタ装置やＡＴＯ装置などの外部装置との接続なしに電圧センサ２の故障
の判定を行うことが可能である。
(effect)
In the electric vehicle control apparatus having such a configuration, as shown in FIG. 3, a
There is no need to input to 10b and 10c. Since speed information from an external device is not required in this way, as shown in FIG. 4, the motor frequency “ωmot” calculated by the own control unit in the control units 10.10a, 10b, and 10c is transmitted through the
Motor frequency “ωmot1”, “ωmo” of the other unit control unit input via the
The
Thereby, it is possible to determine the failure of the voltage sensor 2 without connection to an external device such as a monitor device or an ATO device.
本実施形態では、電圧センサの故障を検知し、インバータオフするとともに開放用接触器
を開放することにより、インバータと故障した電圧センサの間を切り離すことができる。
また、開放用接触器を開放することにより、電動機が高速で回転している場合、電動機が
発生する誘起電圧からインバータを保護することができる。
In the present embodiment, the inverter and the failed voltage sensor can be disconnected by detecting the failure of the voltage sensor, turning off the inverter, and opening the contactor for opening.
Further, by opening the contactor for opening, when the electric motor is rotating at high speed, the inverter can be protected from the induced voltage generated by the electric motor.
そのため、車両の種類や設備装置に依存せずに故障判定手段を実行できるとともに、故障
判定手段によって装置の信頼性を向上させることができる。
Therefore, the failure determination unit can be executed without depending on the type of vehicle or the equipment, and the reliability of the device can be improved by the failure determination unit.
（第２の実施形態）（２台の開放用接触器、故障時は第２の開放用接触器を開放）
本発明に基づく第２の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図５は、本発明の
第２の実施形態を示す電気車制御装置の制御ブロック図である。図６は、本発明の第２の
実施形態の開放用接触器の第１の動作判定論理図である。図７は、本発明の第２の実施形
態の開放用接触器の第２の動作判定論理図である。尚、図１乃至図４と同一の構成をとる
ものについては、同符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment) (Two open contactors, open second open contactor in case of failure)
A second embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 5 is a control block diagram of the electric vehicle control device showing the second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a first operation determination logic diagram of the contactor for opening according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a second operation determination logic diagram of the contactor for opening according to the second embodiment of the present invention. In addition, about the thing which has the same structure as FIG. 1 thru | or FIG. 4, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
本実施形態は第１の実施形態とは、第２の開放用接触器２３が電圧センサ２と永久磁石同
期電動機１の間に接続されている点と、開放用接触器動作判定部２２が投入開放信号“Ｍ
Ｋ１ｏｆｆ”を第１の開放用接触器に、“ＭＫ２ｏｆｆ”を第２の開放用接触器２３に出
力する構成として点と、第１の開放用接触器３の投入開放のアンサ信号“ＭＫ１ａｎｓ”
を開放用接触器動作判定部２２と接続されている点がことが異なっている。以下、その点
について詳細に説明する。
This embodiment is different from the first embodiment in that the second opening contactor 23 is connected between the voltage sensor 2 and the permanent
The configuration is such that “K1off” is output to the first opening contactor and “MK2off” is output to the second opening contactor 23, and the opening / closing answer signal “MK1ans” of the first opening contactor 3 is output.
Is different from the contactor
（構成）
図５で示すように、第２の開放用接触器２３は、開放用接触器動作判定部２２と接続され
ている。また、第１の開放用接触器３の投入開放アンサ信号“ＭＫ１ａｎｓ”は、開放用
接触器動作判定部２２と接続されている。
(Constitution)
As shown in FIG. 5, the second opening contactor 23 is connected to the opening contactor
（発明作用）
（開放用接触器を閉鎖する場合）
以下に、開放用接触器３を閉鎖する場合について説明する。ＡＮＤ論理部２１は、運転
指令の出力信号が“Ｈ”の場合でかつ、故障判定部２０の出力信号が“Ｈ”の場合に、ゲ
ートスタート・ストップ制御部１５へ信号“Ｈ”を出力する。ＡＮＤ論理部２１から“Ｈ
”の出力信号を受け取ったゲートスタート・ストップ制御部１５は、出力信号ゲートスタ
ート・ストップ信号＝“Ｈ”をＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジック部１３へ出力する
また、開放用接触器動作判定部２２は、運転指令と故障判定部２０の出力信号“Ｈ”を入
力とした場合、第１の投入開放信号“ＭＫ１ｏｆｆ＝閉鎖”、第２の投入開放信号”ＭＫ
２ｏｆｆ＝閉鎖”を出力し、第１の開放用接触器３と第２の開放用接触器２３を閉鎖する
。このように一旦運転指令があり、第１の開放用接触器３と第２の開放用接触器２３を投
入した後は、運転指令なしでも第１の開放用接触器３と第２の開放用接触器２３を投入し
たままとする。すなわち、運転指令あり／なしが繰り返されても故障なし（正常）の場合
は、投入開放信号“ＭＫ１ｏｆｆ＝閉鎖”と”ＭＫ２ｏｆｆ＝閉鎖”を第１の開放用接触
器３と第２の開放用接触器２３に出力し、第１の開放用接触器３と第２の開放用接触器２
３は閉鎖したままとなる。
(Invention action)
(When closing the contactor for opening)
Below, the case where the contactor 3 for opening is closed is demonstrated. The AND
The gate start /
2off = closed "is output, and the first opening contactor 3 and the second opening contactor 23 are closed. In this way, there is once an operation command, and the first opening contactor 3 and the second opening contactor 23 are closed. After the opening contactor 23 is turned on, the first opening contactor 3 and the second opening contactor 23 are kept turned on even without the operation command, that is, with / without the operation command repeated. If there is no failure (normal), the closing / opening signals “MK1off = closed” and “MK2off = closed” are output to the first opening contactor 3 and the second opening contactor 23, and the first opening is performed. Contactor 3 and second contactor 2 for opening
3 remains closed.
第１の開放用接触器３と第２の開放用接触器２３が閉鎖すると、ＰＷＭゲートパルス生成
ゲートロジック部１３からの信号を受け取ったインバータ５からの交流電流が流れるため
、永久磁石同期電動機１は起動可能な状態となる。
When the first opening contactor 3 and the second opening contactor 23 are closed, an alternating current from the
（開放用接触器を開放する場合）
次に、開放用接触器３を開放する場合について説明する。ＡＮＤ論理部２１は、運転指令
の出力信号が“Ｈ”と故障判定部２０の出力信号が“Ｈ”が満たされない場合に、ゲート
スタート・ストップ制御部１５へ信号“Ｌ”を出力する。すなわち、運転指令の出力信号
が“Ｈ”でも故障判定２０の出力信号が“Ｌ”の場合は、“Ｌ”をゲートスタート・スト
ップ制御部１５に出力する。ＡＮＤ論理部２１から“Ｌ”の出力信号を受け取ったゲート
スタート・ストップ制御部１５は、出力信号ゲートスタート・ストップ信号＝“Ｌ”をＰ
ＷＭゲートパルス生成ゲートロジック部１３へ出力する
また、開放用接触器動作判定部２２は、運転指令と故障判定部２０の出力信号“Ｌ”が入
力される。開放用接触器動作判定部２２は、運転指令の出力信号あり“Ｈ”または、出力
信号なし“Ｌ”に関わらず、故障判定部２０の出力信号が“Ｌ”（故障あり）の場合、第
１の投入開放信号“ＭＫ１ｏｆｆ＝開放”を第１の開放用接触器３へ出力し、第１の開放
用接触器３を開放するとともに、第２の投入信号”ＭＫ２ｏｆｆ＝閉鎖”を第２の開放用
接触器２３へ出力し、第２の開放用接触器２３は閉鎖したままとする。
(When opening the contactor for opening)
Next, a case where the opening contactor 3 is opened will be described. The AND
The operation signal and the output signal “L” of the
このように、第１の開放用接触器３が開放状態になった場合、ＰＷＭゲートパルス生成ゲ
ートロジック部１３へも“Ｌ”が入力されているため、ＰＷＭゲートパルス生成ゲートロ
ジック部１３からインバータ５への出力信号も停止され、永久磁石動機電動機も起動不可
能な状態となる。このような第１の開放用接触器３の動作判定を行う論理図を図６に示す
。
Thus, when the first open contactor 3 is in the open state, since “L” is also input to the PWM gate pulse generation gate logic unit 13, the PWM gate pulse generation gate logic unit 13 outputs an inverter. The output signal to 5 is also stopped, and the permanent magnet motor is incapable of starting. A logic diagram for determining the operation of the first contactor 3 for opening is shown in FIG.
（第１の開放用接触器が固渋した場合）
また次に、故障判定部２０の出力信号が“Ｌ”の場合で、第１の開放用接触器３を開放、
第２の開放用接触器２３を閉鎖しようとするが、第１の開放用接触器３が固渋して開放で
きなくなってしまった場合について説明する。
(When the first contactor for opening is stiff)
Next, when the output signal of the
A case will be described in which the second opening contactor 23 is going to be closed, but the first opening contactor 3 is stuck and cannot be opened.
第１の開放用接触器３が固渋すると、第１の開放用接触器３は閉鎖されたままの状態にな
る。そのため、第１の開放用接触器３から、第１の開放用接触器３が閉鎖状態を示す投入
開放アンサ信号“ＭＫ１ａｎｓ＝閉鎖”が、開放用接触器動作判定部２２に入力される。
つまり、開放用接触器動作判定部２２は、第１の開放用接触器３に第１の投入開放信号“
ＭＫ１ｏｆｆ＝開放”を出力しているにもかかわらず、第１の開放用接触器３からは投入
開放アンサ信号“ＭＫ１ａｎｓ＝Ｈ”（投入状態）が開放用接触器動作判定部２２へ入力
される。
When the first opening contactor 3 is astringent, the first opening contactor 3 remains closed. Therefore, from the first opening contactor 3, a closing / opening answer signal “MK1ans = closed” indicating that the first opening contactor 3 is closed is input to the opening contactor
In other words, the opening contactor
Despite outputting “MK1off = open”, the first open contactor 3 inputs the open / close answer signal “MK1ans = H” (closed state) to the open contactor
このような第１の開放用接触器３が開放できず固渋したものと判定された場合、開放用接
触器動作判定部２２は第２の開放用接触器２３へ第２の投入開放信号“ＭＫ２ｏｆｆ＝開
放”を出力する。第２の投入開放信号“ＭＫ２ｏｆｆ＝開放”を受けた第２の開放用接触
器２３は開放される。このような第１の開放用接触器３と第２の開放用接触器２３の動作
判定の論理図を図７に示す。また、開放用接触器動作判定部２２が、第１の開放用接触器
３の投入開放アンサ信号“ＭＫ１ａｎｓ”を検知するまでの遅れを考慮して、検知ディレ
イ機能を取り入れている。
When it is determined that the first opening contactor 3 cannot be opened and it is determined that the first opening contactor 3 has become hard, the opening contactor
また、電動機周波数演算部１４は、電圧センサ２より得られた電動機電圧Ｖｕｖ（ＵＶ間電圧）により計算した
電動機周波数ωｍｏｔを求めているが、電圧センサ２で得られる電動機電圧として、Ｖｖｗ（ＶＷ間電圧）もしくはＶｗｕ（ＷＵ間電圧）を用いても良い。また、本実施形態では複数台の他機の電動機周波数をωｍｏｔ１、ωｍｏｔ２、ωｍｏｔ３の３台としたが複数台であれば３台に拘るものではない。
In addition, the motor
Although the motor frequency ωmot is obtained, Vvw (voltage between VW) or Vwu (voltage between WU) may be used as the motor voltage obtained by the voltage sensor 2. Further, in the present embodiment, the motor frequency of a plurality of other machines is set to three units of ωmot1, ωmot2, and ωmot3.
（効果）
このような構成の電気車制御装置において、第１の実施形態の効果に加えて本実施形態で
は、第１の開放用接触器３と第２の開放用接触器２３の間に電圧センサ２を取り付けるこ
とによって、制御装置が回路内での故障を検知した場合、インバータ５を停止するととも
に第１の開放用接触器３のみ開放し、第２の開放用接触器２３は閉鎖したままとする。そ
のため、第１の開放用接触器３より永久磁石同期電動機１側に取り付けられた電圧センサ
２は、第１の開放用接触器３が開放状態でも電動機電圧を検出することが可能となる。こ
のとき、第１の開放用接触器３は開放しているのでインバータ５と永久磁石同期電動機１
は切り離されており、永久磁石同期電動機１が高速で回転している場合、永久磁石同期電
動機１が発生する誘起電圧からインバータを保護することができる。
(effect)
In the electric vehicle control apparatus having such a configuration, in addition to the effects of the first embodiment, in this embodiment, the voltage sensor 2 is provided between the first opening contactor 3 and the second opening contactor 23. When the controller detects a failure in the circuit, the
Are separated, and when the permanent
また、制御装置が回路内の故障を検知し、インバータ５を停止しようとしたが、第１の開
放用接触器３が固渋し開放できない場合、第２の開放用接触器２３を開放することにより
、インバータ５と永久磁石同期電動機１を切り離すことが可能となる。
In addition, when the control device detects a failure in the circuit and tries to stop the
つまり、第１の開放用接触器３と第２の開放用接触器２３を備えることにより、故障時に
確実にインバータ５から永久磁石同期電動機１を開放することができ、永久磁石同期電動
機１が高速で回転している場合、電動機が発生する誘起電圧からインバータを保護するこ
とよって装置の信頼性を向上させることが可能となる。
That is, by providing the first opening contactor 3 and the second opening contactor 23, the permanent
1 永久磁石同期電動機
２ 電圧センサ
３ 第１の開放用接触器
４ 電流センサ
５ インバータ
６ フィルタコンデンサ
７ 伝送線
８ 制御部
９ 外部装置（モニタ）
１０ 制御ユニット
１０ａ 制御ユニット
１０ｂ 制御ユニット
１０ｃ 制御ユニット
１１ トルクパターン生成部
１２ ベクトル制御
１３ ＰＷＭゲートパルス生成ゲートロジック部
１５ ゲートスタート・ストップ部
１６ ＡＮＤ論理ゲート
１７ 故障判定手段
１８ 車体
１９ 車輪
２０ 故障判定部
２１ ＡＮＤ論理部
２２ 開放用接触器動作判定部
２３ 第２の開放用接触器
1 Permanent magnet synchronous motor 2 Voltage sensor 3 First open contactor 4
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記電圧センサが検出した電動機電圧に基づいて電動機周波数を求める電動機周波数演算手段と、
前記電動機周波数演算部が求めた電動機周波数と、受信した他の複数の永久磁石同期電動機について求められた複数の電動機周波数の平均値と、の差を求め、この求めた差に基づいて前記電圧センサが故障していると判定する故障判定手段と、
前記故障判定手段から前記電圧センサが故障しているとの判定結果を受けると、前記第１の開放用接触器を開放させる開放用接触器動作判定手段と
を有することを特徴とする電気車制御装置。 A permanent magnet synchronous motor, is connected to the permanent magnet synchronous motor, wherein a voltage sensor for detecting a motor voltage of a permanent magnet synchronous motor is connected via the voltage sensor and the permanent magnet synchronous motor, DC or AC power an inverter for converting a DC or AC, connected to said inverter, a current sensor for detecting a motor current of the permanent magnet synchronous motor, which is connected between the voltage sensor the current sensor, the first to open or close in the electric vehicle control device having a open for contactor,
Motor frequency calculating means for determining a motor frequency based on the motor voltage detected by the voltage sensor;
The difference between the motor frequency obtained by the motor frequency calculation unit and the average value of the plurality of motor frequencies obtained for the other plurality of received permanent magnet synchronous motors is obtained, and the voltage sensor is based on the obtained difference. Failure determination means for determining that the device is malfunctioning;
An electric vehicle control comprising: an opening contactor operation determining means for opening the first opening contactor when receiving a determination result that the voltage sensor has failed from the failure determining means. apparatus.
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