JP2009538114A - 電気駆動システムの電子制御装置、電気駆動システムの電子駆動ユニットおよび電気駆動システム - Google Patents

Abstract

通常動作において電子制御装置（２）の中央ユニット（７）が目標値および実際値（Ｗ^*，Ｗ）を受け取り、それから電流目標値（Ｉ^*）を求め、電流目標値（Ｉ^*）を中央ユニット（７）が電子駆動ユニット（３）に伝達する。駆動ユニット（３）の中央ユニット（１３）が電流目標値（Ｉ^*）を受け取って、それからパワースイッチ（１５）のための制御信号（Ａ^*）を求めて、これらの信号をパワースイッチ（１５）に出力する。それによって、電動機（４）が電流目標値（Ｉ^*）に応じて電源（Ｕ）に接続される。監視動作において、電子制御装置（２）の中央ユニット（７）が、電動機（４）が安全状態にあるかどうかを検査する。電動機（４）が安全状態にない場合には、電動機（４）の電源（Ｕ）が確実に遮断されるように、中央ユニット（７）が第１の遮断装置（１２）および駆動ユニット（３）に遮断信号（Ａ１，Ａ２）を伝達する。更に、電子制御装置（２）の中央ユニット（７）が少なくとも監視動作において検査情報（Ｐ）を発生し、検査情報（Ｐ）を駆動ユニット（３）に伝達する。駆動ユニット（３）の中央ユニット（１３）が、監視動作において、駆動ユニット（３）に遮断信号（Ａ２）が伝達されたかどうか、駆動ユニット（３）に検査情報（Ｐ）が伝達されたかどうか、そして検査情報（Ｐ）が規則正しいかどうかを検査する。エラー時に中央ユニット（１３）は第２の遮断装置（１６）を介して電動機（４）の電源（Ｕ）を遮断する。

Description

本発明は、中央ユニットを備えた電気駆動システムの電子制御装置であって、通常動作において中央ユニットが上位の制御装置から一連の位置、回転数またはトルクの目標値を受け取り、受け取った目標値および対応する実際値に基づいて電流目標値を求め、電流目標値を少なくとも１つの駆動ユニットに伝達する電子制御装置に関する。

更に、本発明は、中央ユニットを備えた電気駆動システムの電子駆動ユニットであって、
中央ユニットが、通常動作において制御装置から一連の電流目標値を受け取り、電流目標値に基づいて、電動機を電流目標値に応じて電源に接続する多数のパワースイッチのための制御信号を求めて、パワースイッチに作用を及ぼす電子駆動ユニットに関する。

更に、本発明は、上述の如き電子制御装置と少なくとも１つの上述の如き電子駆動ユニットからなり、制御装置が駆動ユニットにデータ技術的に接続されている電気駆動システムに関する。

電気駆動システムは、電子制御装置と、多数の（少なくとも１つの）電動機と、電動機ごとにそれぞれ１つの電子制御ユニットとを有する。電子制御装置には、上位の制御装置（例えばプログラマブルコントローラまたは数値制御装置）からクロック制御されて一連の目標値が入力される。目標値は一般に位置、回転数またはトルクの目標値である。

目標値は、制御装置の内部において制御装置の中央ユニットによって受け取られる。中央ユニットが目標値に基づいて電流目標値を求め、電流目標値を制御装置の出力インターフェースおよび駆動ユニットの入力インターフェースを介して駆動ユニットに伝達する。

駆動ユニットにおいては、中央ユニットが電流目標値を受け取り、電流目標値に基づいて多数の（少なくとも１つの）パワースイッチのための制御信号を求め、制御信号をパワースイッチに出力する。パワースイッチは一般に駆動ユニットの構成部分である。この場合にはパワースイッチが中央ユニットによって直接に制御される。パワースイッチが駆動ユニットの構成部分でないことも考えられ得る。この場合には中央ユニットが出力インターフェースを介してパワースイッチのための制御信号を出力する。

駆動システムの制御装置による電動機の監視は原理的に可能である。しかしながら、上述の方法によっては、全ての関連構成要素（制御装置、駆動ユニット、パワースイッチ）が規則正しく機能する場合にしか電動機の遮断が保証されていない。これに対して上述の構成要素の１つが故障した場合には、電動機の遮断がもはや保証されていない。

確実な遮断を保証することができるように、安全規則（模範的には、国際電気標準会議規格ＩＥＣ６１５０８が挙げられる。）においては、各個別エラーが確実に認識され、個別エラーの認識時に電動機給電が確実に遮断されることが要求される。このためには２つの互いに独立なユニットによって制御される２つの互いに独立な遮断装置が必要である。

個別エラーの確実な認識は、例えば、全ての信号経路および全ての信号処理構成要素が冗長に（したがって、少なくとも２チャンネルに）設計されていることによって保証することができる。この種の駆動システムは一般的に知られている。これらの駆動システムのにおいては、監視が中央ユニットによって実現され、この中央ユニットは比較的強力なプロセッサとして構成されていなければならない。

電子制御装置の中央ユニットは監視を実現する中央ユニットの１つであり得る。

信号流れ方向に見て相前後する構成要素が互いに監視可能であることも既に知られている。例えば、上位の制御装置および下位の制御装置が相互に監視可能である。この場合に、相互の監視のためには比較的強力なプロセッサとして構成されている中央ユニットが必要とされる。

駆動ユニットの中央ユニットは比較的パワーが劣る。通常動作においてその中央ユニットは電流目標値に基づいてパワースイッチのための制御信号を算定して処理することができさえすればよい。駆動ユニットの中央処理ユニットがそれの上位の電子制御装置の必要な監視を引き受けることは一般にできない。

もちろん、駆動ユニットに十分に強力な中央ユニットを備えさせることが考えられ得る。しかしながら、これは駆動ユニットのコストを増大させる。したがって、この手段は従来技術においては採用されていない。

プログラマブルコントローラの分野では既に唯一のプロセッサによる安全なプログラム処理が知られている。この方法では一般にいわゆる暗号化プログラミングにより動作が行なわれる。暗号化プログラミング自体は公知である。

暗号化プログラミングにおいては、普通のやり方で使用者プログラムがプレーンテキストで作成される。使用者プログラムに基づいて、翻訳プログラムが実効部分と追加部分とを有する制御プログラムを発生する。実効部分は、使用者プログラムによって予め与えられる機能を有する。追加部分は、実効部分と同じ入力変量を得るが、しかし出力（もしくは出力の少なくとも１つ）が実効部分の対応出力のｎ倍であるように構成されている。ｎは適切に定められた素数である。

追加部分の出力信号は、独自にまたは監視動作において少なくとも１つの駆動ユニットに伝達される他の信号と一緒に、プログラマブルコントローラが規則正しく機能するか否かに関する特性を示す検査情報に相当する。なぜならば、追加部分により発生させられる出力信号は完全に特定の値しか取らないからである。これらの値が取られなかった場合には、このことがプログラマブルコントローラのエラー動作の状況証拠である。

従来技術においては、プログラマブルコントローラが検査情報を他の構成グループに伝達する。これらの他のグループは、検査情報を得て検査情報が規則に適っているかどうかを検査する。それらが検査情報を得ないか、または検査情報が規則に適っていない場合には、エラー応答が作動して、特にプログラマブルコントローラによって制御される装置を安全状態に移行させる。

本発明の課題は、簡単な低コストのやり方でエラー時に電動機の安全な給電遮断を可能にする電気駆動システムの制御装置、電気駆動システムの駆動ユニットならびに相応の電気駆動システムを提供することにある。

この課題は、請求項１の特徴を有する電子制御装置、請求項１３の特徴を有する電子駆動ユニットおよび請求項２７の特徴を有する電気駆動システムによって解決される。

本発明によれば、中央ユニットが、監視動作において、少なくとも１つの駆動ユニットによって制御される電動機が安全状態にあるかどうかを検査する。電動機が安全状態にない場合には、中央ユニットが第１の遮断装置および駆動ユニットにそれぞれ遮断信号を伝達する。電動機の電源が第１の遮断装置によっても駆動ユニットによっても遮断可能である。更に、電子制御装置の中央ユニットが、少なくとも監視動作において、独自にまたは監視動作において少なくとも１つの駆動ユニットに伝達される少なくとも１つの他の信号と一緒に制御装置が規則正しく機能するか否かに関する特性を示す検査情報を発生し、検査情報を少なくとも１つの駆動ユニットに伝達する。

電子駆動ユニットの中央ユニットが、監視動作において、中央ユニットに制御装置から遮断信号が伝達されたかどうかを検査する。遮断信号の伝達時には中央ユニットが第２の遮断装置を介して電動機の電源を遮断する。電子駆動ユニットの中央ユニットは、更に、中央ユニットに制御装置から検査情報が伝達されたかどうか、そして検査情報が正しいかどうかを検査する。検査情報が伝達されていないかまたは正しくない場合には中央ユニットが同様に第２の遮断装置を介して電動機の電源を遮断する。

制御装置の構成に基づいて駆動ユニット側には強力な中央ユニットが必要でない。なぜならば本発明の駆動ユニットの中央ユニットは検査情報を検査できるだけでよいからである。これに対して、従来技術と違って、制御装置の中央ユニットに並行して監視機能を実行する第２の強力なプロセッサが必要でない。

制御装置の中央ユニットが監視動作を常に通常動作に並行して実行することが可能である。更に、電子制御装置の中央ユニットが、通常動作を実行するかまたは監視動作を実行するかを自動的に求めることができる。中央ユニットが、上位の制御装置から動作モード指令を受け取って、動作モード指令に基づいて通常動作をとるかまたは監視動作をとるかを判定するとよい。

監視動作において電動機が維持するように監視される安全状態は、原理的に任意に選択可能である。典型的な安全状態は、電動機の停止状態、限界回転数以下にある低い回転数による電動機の回転、または最大限界トルクの維持である。駆動システムの制御の安全状態は外部から予め与えられることができる。安全状態が電気駆動システムの制御装置に格納された設定によって定められるとよい。

制御装置の中央ユニットが標値パラメータを受け取るとよい。目標値パラメータに基づいて、制御装置の中央ユニットが場合によっては、中央ユニットによって受け取られた目標値が位置目標値、回転数目標値またはトルク目標値であるかどうかを判定するとよい。この方法は駆動システムの制御装置のフレキシブルな動作を可能にする。

駆動ユニットに伝達される遮断信号は検査情報に含まれていてよい。代替として、駆動ユニットに伝達される遮断信号が検査情報とは異なる信号であってよい。

制御装置の中央ユニットによる検査情報の算定のために、種々の可能性が考慮の対象となる。制御装置の中央ユニットが検査情報を目標値に基づいて暗号化プログラミングによって求めることが有利である。

駆動ユニットの中央ユニットは、常に、検査情報が規則正しいか否かを認識できるやり方で検査情報を検査する。検査情報が暗号化プログラミングによって求められている場合に、検査情報が暗号化プログラミングの意味において予め定められた数および／または監視動作において駆動ユニットに伝達される少なくとも１つの信号に一致するかどうかという趣旨で、駆動ユニットの中央ユニットが検査情報を検査する。

制御装置の中央ユニットが検査情報を通常動作においても発生し、少なくとも１つの駆動ユニットに伝達するとよい。例えば、制御装置の中央ユニットが、常に、電動機が安全状態にあるかどうかを検査し、検査情報を算定し、検査情報を伝達するとよい。第１の遮断装置および駆動ユニットへの遮断信号の伝達が行なわれないだけである。この場合に通常動作と監視動作との違いは、通常動作において遮断信号の出力が非活性化され、監視動作において活性化されることにある。

これにしたがって、駆動ユニット側で通常動作および監視動作が同一であることも可能である。しかしながら、代替として監視動作を活性化可能および非活性化可能に構成することもできる。

制御装置の中央ユニットが第１の遮断装置を直接に制御するようにしてよい。制御装置の中央ユニットが駆動ユニットを介して第１の遮断装置を制御するのが好ましい。この場合に駆動ユニットは第１の遮断装置のための遮断信号も受け取り、これを第１の遮断装置に転送する。転送は駆動ユニットの中央ユニットをバイパスさせて行なうとよい。

制御装置の中央ユニットは、一般に制御プログラムを処理するプロセッサとして構成されている。したがって、制御装置が制御プログラムを格納した記憶装置を有するとよい。この場合に中央ユニットは制御プログラムの処理下で機能を実行する。制御プログラムは、使用者によって変更できないシステムプログラムとして構成されているとよい。

駆動ユニットの中央ユニットがＡＳＩＣ内に集積化されているとよい。駆動ユニットの中央ユニットは、制御プログラムの処理なしに動作するように回路技術的に構成することができる。代替として、駆動ユニットが制御プログラムを格納した記憶装置を有し、駆動ユニットの中央ユニットが制御プログラムの処理下で機能を実行することも可能である。

駆動ユニットの中央ユニットのための制御プログラムも、存在するのであれば、使用者によって変更することができないシステムプログラムとして構成されているとよい。

記憶装置は、場合によってはＡＳＩＣ内に集積化されていてよい。

他の利点および詳細を図面に関連した実施例の以下における説明により明らかにする。原理的表示にて、図１は電気駆動システムのブロック図を示し、図２および図３はフローチャートを示し、図４は図１の変形を示す。

図１によれば電気駆動システムは、上位の制御装置１、電子制御装置２、少なくとも１つの電子駆動ユニット３および少なくとも１つの電動機４を有する。上位の制御装置１は、例えばプログラマブルコントローラまたは数値制御装置であってよい。電動機４の個数は駆動ユニット３の個数と対応する。

電子制御装置２は出力インターフェース５を有する。駆動ユニット３は入力インターフェース６を有する。電子制御装置２の出力インターフェース５および駆動ユニット３の入力インターフェース６はデータ技術的に互いに接続されている。

１つよりも多い駆動ユニット３が存在する場合には、これらは種々のやり方で電子制御装置２に接続可能である。例えば、バスシステムを介する接続が考えられ得る。更に、電子制御装置２が多数の出力インターフェース５を有し、各出力インターフェース５が厳密に１つの駆動ユニット３に接続されていることが考えられ得る。

電子制御装置２は中央ユニット７を有する。中央ユニット７は一般にマイクロプロセッサ７として構成されている。中央ユニットがマイクロプロセッサ７として構成されている場合には、中央ユニットは動作時に制御プログラム８を処理する。制御プログラム８は電子制御装置２のメモリ装置９内に格納されている。この場合に中央ユニット７は以下において詳述する機能を制御プログラム８の処理のもとに実行する。

制御プログラム８はシステムプログラム８として構成されている。したがって、これは、図１に示されていない使用者によって必要に応じて変更することができる使用者プログラムではない。むしろ、制御プログラム８は電子制御装置２の製造者不揮発性のメモリ１０（例えばＥＥＰＲＯＭメモリ）内に書き込まれている。メモリ１０は記憶装置９として電子制御装置２内に組み込まれている。これは本発明の意味においてデータ媒体に相当する。

制御プログラム８によるプログラミングに基づいて電子制御装置２が図２にしたがって特に次のとおり動作する。

電子制御装置２は、ステップＳ１において、電子制御装置２に上位の制御装置１から入力インターフェースを介してパラメータＣ，Ｔが入力されているかどうかが検査される。これがそうである場合、電子制御装置２はステップＳ２ないしＳ４に移行する。そうでない場合、電子制御装置２は直接にステップＳ５に移行する。

ステップＳ２において電子制御装置２は伝達されたパラメータＣ，Ｔを受け取る。ステップＳ３において中央ユニット７がパラメータＣに基づいて中央ユニット７のための調節器特性を決定する。例えば、パラメータＣにより、中央ユニット７がＰ調節器、ＰＩ調節器として動作するのか、ＰＩＤ調節器として動作するのか、ＰＴ₁調節器などとして動作するのか、どの比例ゲインを調節器が有するか、どの積分時定数を調節器が有するかなどを決定することができる。念のために言及しておくに、パラメータＣが必ずしもスカラ量のパラメータであるというわけでない。それはむしろベクトル量であってもよい。

パラメータＴに基づいて中央ユニット７がステップＳ４の枠内において次の判定をする。すなわち、中央ユニット７がなおも受け取るべき目標値Ｗ^*を位置目標値として、回転数目標値として、またはトルク目標値として処理するかどうかを判定する。

パラメータＣ，Ｔにより中央ユニット７の動作態様が影響を及ぼされる。しかし、制御プログラム８は変更されない。どのようなやり方で制御プログラム８が実行されるかが設定されるだけである。

ステップＳ１ないしＳ４は任意選択的なステップでしかない。これらのステップは場合によって省略可能であり、この理由から図２には破線でのみ示されている。

ステップＳ５において中央ユニット７が上位の制御装置から動作モード指令Ｍを受け取る。動作モード指令Ｍに基づいて中央ユニット７は、ステップＳ６において、中央ユニットが通常動作または監視動作をとるかどうかを決定する。中央ユニット７はこのために相応の動作モードを設定する。

ステップＳ７において電子制御装置２の中央ユニット７が入力インターフェース１１を介して上位の制御装置１から目標値Ｗ^*を受け取る。目標値Ｗ^*は、既に述べたように、位置目標値、回転数目標値またはトルク目標値である。

ステップＳ８において電子制御装置２の中央ユニット７が電動機４の実際値Ｗを受け取る。実際値Ｗは目標値Ｗ^*に対応する。

したがって、目標値Ｗ^*が位置目標値であるならば実際値Ｗも位置実際値であり、他の場合も同様である。実際値Ｗは中央ユニット７に普通のやり方で供給される。

ステップＳ９において中央ユニット７が目標値Ｗ^*、実際値Ｗおよび中央ユニット７の調節器特性に基づいて電流目標値Ｉ^*を算定する。

ステップＳ１０において中央ユニット７が出力インターフェース５を介して電流目標値Ｉ^*を駆動ユニット３に伝達する。

ステップＳ１１において電子制御装置２の中央ユニット７が検査情報Ｐを発生する。検査情報Ｐは、独自にまたは少なくとも１つの電流目標値Ｉ^*と一緒に、電子制御装置２が規則正しく機能するか否かに関する特性を示す。

算定された検査情報Ｐは、原理的には、検査情報Ｐに基づいて（場合によっては少なくとも１つの電流目標値Ｉ^*と一緒に）電子制御装置２が規則正しく機能するかどうかが認識できるかぎり任意であってよい。例えば制御プログラム８は実効部分８’および追加部分８”を有する。両部分８’，８”に中央ユニット７が目標値Ｗ^*および実際値Ｗを供給する。実効部分８’は目標値Ｗ^*および実際値Ｗに基づいて対応する電流目標値Ｉ^*を算定する。

追加部分８”は自動的に実効部分８’に基づいて発生させられている。追加部分８”は、電子制御装置２が規則正しく機能する場合に、検査情報Ｐとして、例えば常に目標値Ｉ＊のｎ倍を供給する。ｎは適切に定められた素数である。この種の検査情報Ｐの発生は専門家に暗号化プログラミングとして知られている。

ステップＳ１２において制御装置２の中央ユニット７が、通常動作中であるかどうか検査する。

制御装置２の中央ユニット７が通常動作中である場合には、中央ユニット７がステップＳ１３を実行する。ステップＳ１３において、電子制御装置２の中央ユニット７は、電子制御装置２の内部エラーおよび／または他のユニット（例えば電動機４または駆動ユニット３）における外部エラーが認識されたかどうかを検査する。この種のエラーが認識された場合に、中央ユニット７はステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４において中央ユニット７が第１の遮断信号Ａ１を第１の遮断装置１２に伝達する。第１の遮断装置１２により電動機４の電源Ｕを遮断することができる。

ステップＳ１４の枠内において電子制御装置２の中央ユニット７が更に第２の遮断信号Ａ２を駆動ユニット３に伝達する。したがって、駆動ユニット３も電動機４の電源Ｕを遮断することができる。

付加的に中央ユニット７がステップＳ１４の枠内において検査情報Ｐを、検査情報Ｐがもはや規則正しくないように変更することができる。もはや規則正しくない検査情報Ｐを中央ユニット７がステップＳ１４の枠内において駆動ユニット３に伝達する。

それから中央ユニット７がステップＳ１５に移行し、そのステップにおいて中央ユニット７がエラー応答を実行する。例えば、中央ユニット７がリセット信号を待つとよい。

ステップＳ１３においてエラーが認識されなかった場合には、中央ユニット７がステップＳ１６に移行し、そのステップにおいて中央ユニット７が（変更されず、したがって規則正しい）検査情報Ｐを駆動ユニット３に伝達する。ステップＳ１６から出発して中央ユニット７は、ステップＳ１に戻るか（それが存在する場合）、またはステップＳ５に戻る。

制御装置２の中央ユニット７が通常動作中でない場合には、中央ユニット７はステップＳ１２からステップＳ１７へ移行する。ステップＳ１７において中央ユニット７は、実際値Ｗまたは実際値Ｗの時間的変化が安全状態に相当するかどうかを検査することができる。安全状態は、好ましくは、制御装置２において相応の設定メモリ１０’に格納されている設定によって決定される。

ステップＳ１７の検査結果に応じて中央ユニット７がステップＳ１３またはステップＳ１４へ移行する。特に、電動機４が安全状態にある場合には、中央ユニット７がステップＳ１３へ移行する。これに対応して、電動機４が安全状態にない場合には、中央ユニット７がステップＳ１４へ移行する。

駆動ユニット３に伝達される第２の遮断信号Ａ２は、検査情報Ｐと異なる専用の信号Ａ２であるとよい。代替として、それが検査情報Ｐに含まれていてもよい。図１によれば、第１の遮断装置１２が駆動ユニット３の構成部分である。したがって、中央ユニット７は、第１の遮断装置１２のために定められた第１の遮断信号Ａ１を、駆動ユニット３を介して第１の遮断装置１２に伝達する。

図２の表示から、中央ユニット７が目標値Ｗ^*および実際値Ｗをクロックで制御されて受け取ることが明らかである。したがって、中央ユニット７は一連の目標値Ｗ^*および実際値Ｗを受け取る。

更に図２から、中央ユニット７が電流目標値Ｉ^*をクロックで制御されて受け取ることが明らかである。図２によれば、両クロックが互いに一致している。しかしながら、このことは強制的ではない。これらは互いに異なっていてもよい。特に、ステップＳ９およびＳ１０は、新たにステップＳ７およびＳ８が実行される前に何度も通り抜けられる１つの内部ループに組み込まれているとよい。

更に図２によれば、検査情報Ｐが各電流目標値Ｉ^*と共に駆動ユニット３に伝達される。このことも強制的ではない。むしろ、検査情報Ｐをより大きな時間間隔にて、例えば毎分１回または４分の１時間ごとに１回という時間間隔にて駆動ユニット３に伝達することで十分である。

駆動ユニット３は、図１によれば、同様に中央ユニット１３を有する。中央ユニット１３は、図１にしたがって、例えばＡＳＩＣ１４に集積化されているとよい。中央ユニット１３は、図１に示されているように、制御プログラムの処理なしに動作するように回路技術的に構成されていてよい。

駆動ユニット３は、異なる動作モードにおいて、特に通常動作および監視動作において動作することができる。この場合に動作モードの然るべき切換が必要である。この事例においては、両動作モードが一致している。したがって両動作モードが常に一緒に実行される。

図１および図３によれば、駆動ユニット３の中央ユニット１３が動作中に入力インターフェース６を介して電子制御装置２からステップＳ２１において電流目標値Ｉ^*を受け取る。更に中央ユニット１３は、ステップＳ２１の枠内において検査情報Ｐも受け取る。制御装置２の中央ユニット７から駆動ユニット３の中央ユニット１３のための遮断信号Ａ２が伝達されるかぎり、中央ユニット１３はステップＳ２１において遮断信号Ａ２も受け取る。

更に、駆動ユニット３の中央ユニット１３は普通のやり方で電流実際値Ｉを供給され、これをステップＳ２２において受け取る。

ステップＳ２３において駆動ユニット３の中央ユニット１３が電流目標値Ｉ^*および電流実際値Ｉに基づいてパワースイッチ１５のための制御信号Ａ^*を算定する。パワースイッチ１５は、一般に電子パワースイッチ１５、例えばパワートランジスタまたはサイリスタである。

パワースイッチ１５は一般に駆動ユニット３の構成部分である。中央ユニット１３は、この場合にパワースイッチ１５を直接的にそれ相応に制御する。したがって、中央ユニット１３は制御信号Ａ^*をパワースイッチ１５に出力する。パワースイッチ１５により電動機４が電源Ｕに接続される。

ステップＳ２４において、駆動ユニット３の中央ユニット１３は、中央ユニット１３に制御装置２の中央ユニット７から遮断信号Ａ２が伝達されたかどうか検査する。遮断信号Ａ２が駆動ユニット３の中央ユニット１３に専用の信号Ａ２として伝達される場合には、もちろん遮断信号Ａ２の存在が直接的に調べられるとよい。遮断信号Ａ２が検査情報Ｐ内に含まれている場合には、遮断信号Ａ２が予め検査情報Ｐから抽出される。

中央ユニット１３が遮断信号Ａ２を伝達された場合には、中央ユニット１３がステップＳ２５において第２の遮断装置を制御する。それによって電動機４の電源Ｕが遮断される。

代替または追加として中央ユニット１３がステップＳ２６においてパワースイッチ１５への制御信号Ａ^*の出力を阻止する。このやり方でも電動機４の電源Ｕが遮断される。

任意的に更に、中央ユニット１３が、ステップＳ２７において、制御装置２の中央ユニット２によって直接制御される第１の遮断装置１２を制御することも可能である。

ステップＳ２８において中央ユニット１３がエラー応答を実行する。例えば、中央ユニット１３がリセット信号を待つとよい。

図１によれば、第１の遮断装置１２、第２の遮断装置１６およびパワースイッチ１５が直列に接続されている。したがって、これらの３つの要素１２，１５，１６の相応の制御によって既に電動機４の電源が遮断される。

中央ユニット１３が遮断信号Ａ２を伝達されない場合に、駆動ユニット３の中央ユニット１３は、検査情報Ｐが伝達されかつ規則正しいかどうかを検査する。検査情報Ｐが暗号化プログラミングによって発生させられた本例では、中央ユニット１３が、ステップＳ２９において、検査情報Ｐが既知の素数ｎによって割り切れるか否かを検査する。代替および追加として、中央ユニット１３が、ステップＳ３０において、検査情報Ｐが電流目標値Ｉ^*のｎ倍であるか否かを検査する。

実行された検査が肯定的に経過した場合に、検査情報Ｐは規則正しい。この場合には中央ユニット１３がステップＳ２１に戻る。これに対してステップＳ２９およびＳ３０の検査が否定的に経過した場合には、中央ユニット１３がステップＳ２５へ移行する。

エラー時における遮断信頼性は、制御装置２の中央ユニット７が第１の遮断装置１２を制御することだけでなく、付加的に第２の遮断装置１６も制御し、および／またはエラー時における制御信号Ａ^*の出力を阻止するならば、更に一層高められる。

遮断装置１２，１６は電気機械式遮断装置であるとよい。しかしながら、それらは電子式遮断装置として実現することもできる。

第１の遮断装置１２および第２の遮断装置１６は駆動ユニット３の構成部分であるとよい。したがって、駆動ユニット３は、とりわけ、電子制御装置２の図１に破線で示された遮断信号Ａ１を第１の遮断装置１２のために受け取る。駆動ユニット３は、遮断信号Ａ１を、中央ユニット１３をバイパスさせて第１の遮断装置１２に転送する。

図１による表示において、中央ユニット１３は、制御プログラムの処理なしに動作するように回路技術的に構成されている。

図４に示されている駆動ユニット３は、その機能に関して、図１に示されている駆動ユニット３に相当する。しかしながら、図１の駆動ユニット３とは違って、図４による表示の場合には、駆動ユニット３が記憶装置１８内に格納されている制御プログラム１７を処理し、中央ユニット１３の動作態様を定める。図４による形態の場合に中央ユニット１３は上述の機能を制御プログラム１７の処理のもとに実行する。

制御プログラム１７もシステムプログラム１７である。これは使用者によって変更できず、むしろ駆動ユニット３の製造者によって記憶装置１８内に書き込まれる。例えば、制御プログラム１７は、適切なプログラミング装置によって、制御プログラム１７が記憶されているデータ媒体１９から読み込まれ、記憶装置１８内に書き込まれる。

さらに、中央ユニット１３は、図１による実施形態におけるように、ＡＳＩＣ１４内に集積化されているとよい。記憶装置１８はＡＳＩＣ１４の外側に配置されていてよい。しかし、記憶装置１８はＡＳＩＣ１４内に集積化されていてもよい。

電子制御装置２および電子駆動ユニット３の上述の構成により、簡単な低コストのやり方で電子制御装置２の監視が実現可能である。

以上の説明は専ら本発明の説明である。これに対して本発明の保護範囲は専ら添付の特許請求の範囲によって定められている。

本発明による電気駆動システムのブロック図 電子制御装置の中央ユニットの動作を示すフローチャート 駆動ユニットの中央ユニットの動作を示すフローチャート 図１の本発明による電気駆動システムの変形を示すブロック図

符号の説明

１ 上位の制御装置
２ 電子制御装置
３ 電子駆動ユニット
４ 電動機
５ 出力インターフェース
６ 入力インターフェース
７ 電子制御装置の中央ユニット
８ 制御プログラム
８’ 実効部分
８” 追加部分
９ 記憶装置
１０ メモリ
１１ 入力インターフェース
１２ 第１の遮断装置
１３ 電子駆動ユニットの中央ユニット
１４ ＡＳＩＣ
１５ パワースイッチ
１６ 第２の遮断装置
１７ 制御プログラム
１８ 記憶装置
１９ データ媒体
Ａ^* 制御信号
Ａ１ 第１の遮断信号
Ａ２ 第２の遮断信号
Ｃ パラメータ
Ｉ^* 電流目標値
ｎ 素数
Ｐ 検査情報
Ｔ パラメータ
Ｕ 電源
Ｗ^* 目標値
Ｗ 実際値
Ｓ１〜Ｓ１７ ステップ
Ｓ２１〜Ｓ３０ ステップ

Claims (27)

1. 通常動作において中央ユニット（７）が、上位の制御装置（１）から一連の位置、回転数またはトルクの目標値（Ｗ^*）を受け取り、受け取った目標値（Ｗ^*）および対応する実際値（Ｗ）に基づいて電流目標値（Ｉ^*）を求め、電流目標値（Ｉ^*）を少なくとも１つの駆動ユニット（３）に伝達し、
   監視動作において中央ユニット（７）が、少なくとも１つの駆動ユニット（３）によって制御される電動機（４）が安全状態にあるかどうかを検査し、電動機（４）が安全状態にない場合に、電動機（４）の電源（Ｕ）が第１の遮断装置（１２）によっても動作ユニット（３）によっても遮断可能であるように、第１の遮断装置（１２）および駆動ユニット（３）にそれぞれ遮断信号（Ａ１，Ａ２）を伝達し、
   中央ユニット（７）が、少なくとも監視動作において、独自にまたは監視動作において少なくとも１つの駆動ユニット（３）に伝達される少なくとも１つの他の信号（Ｉ^*）と一緒に制御装置が規則正しく機能するか否かに関する特性を示す検査情報（Ｐ）を発生し、検査情報（Ｐ）を少なくとも１つの駆動ユニット（３）に伝達する中央ユニットを備えた電気駆動システムの電子制御装置。
2. 中央ユニット（７）が、上位の制御装置（１）から動作モード指令（Ｍ）を受け取り、動作モード指令（Ｍ）に基づいて通常動作をとるかどうかまたは監視動作をとるかどうかを判定することを特徴とする請求項１記載の制御装置。
3. 安全状態が、制御装置に保存されている設定によって定められていることを特徴とする請求項１又は２記載の制御装置。
4. 中央ユニット（７）が、上位の制御装置（１）から目標値パラメータ（Ｔ）を受け取り、目標値パラメータ（Ｔ）に基づいて、中央ユニット（７）によって受け取られた目標値（Ｗ^*）が位置目標値、回転数目標値またはトルク目標値であるかどうかを判定することを特徴とする請求項１、２または３記載の制御装置。
5. 駆動ユニット（３）に伝達される遮断信号（Ａ２）が検査情報（Ｐ）に含まれていることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の制御装置。
6. 駆動ユニット（３）に伝達される遮断信号（Ａ２）が検査情報（Ｐ）とは異なる信号であることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の制御装置。
7. 中央ユニット（７）が、中央ユニット（７）によって受け取られた目標値および／または実際値（Ｗ＊，Ｗ）に基づいて暗号化プログラミングによって検査情報（Ｐ）を求めることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の制御装置。
8. 中央ユニット（７）が検査情報（Ｐ）を通常動作においても発生して、少なくとも１つの駆動ユニット（３）に伝達することを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の制御装置。
9. 中央ユニット（７）が、第１の遮断装置（１２）のために定められた遮断信号（Ａ１）を、駆動ユニット（３）を介して第１の遮断装置（１２）に伝達することを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の制御装置。
10. 制御装置が制御プログラム（８）を格納した記憶装置（９）を有し、中央ユニット（７）が機能を制御プログラム（８）の処理のもとで実行することを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の制御装置。
11. 制御プログラム（８）がシステムプログラム（８）として構成されていることを特徴とする請求項１０記載の制御装置。
12. 請求項１０又は１１記載の制御装置（２）の中央ユニット（７）によって制御プログラム（８）が処理される際に、中央ユニット（７）が請求項１乃至９の１つに記載の機能を実行する制御プログラム（８）が記憶されているデータ媒体。
13. 中央ユニット（１３）が、通常動作において制御装置（２）から一連の電流目標値（Ｉ^*）を受け取り、電流目標値（Ｉ^*）に基づいて、電動機（４）を電流目標値（Ｉ^*）に応じて電源（Ｕ）に接続する多数のパワースイッチ（１５）のための制御信号（Ａ^*）を求めて、パワースイッチ（１５）に作用を及ぼし、
    中央ユニット（１３）が、監視動作において、中央ユニット（１３）に制御装置（２）から遮断信号（Ａ２）が伝達されたかどうかを検査し、遮断信号（Ａ２）の伝達時に電動機（４）の電源（Ｕ）を第２の遮断装置（１６）を介して遮断し、
    中央ユニット（１３）が、監視動作において更に、中央ユニット（１３）に制御装置（２）から、独自にまたは監視動作において駆動ユニットに伝達される少なくとも１つの他の信号（Ｉ^*）と一緒に制御装置（２）が規則正しく機能するか否かに関する特性を示す検査情報（Ｐ）を伝達されたかどうかを検査し、検査情報（Ｐ）が伝達されないかまたは規則正しくない場合に同様に電動機（４）の電源（Ｕ）を第２の遮断装置（１６）を介して遮断する中央ユニット（１３）を備えた電気駆動システムの電気駆動ユニット。
14. 駆動ユニットに伝達される遮断信号（Ａ２）が検査情報（Ｐ）に含まれていることを特徴とする請求項１３記載の駆動ユニット。
15. 駆動ユニットに伝達される遮断信号（Ａ２）が検査情報（Ｐ）とは異なる信号であることを特徴とする請求項１３記載の駆動ユニット。
16. 中央ユニット（１３）が、検査情報（Ｐ）が暗号化プログラミングの意味において予め定められた数（ｎ）および／または監視動作において駆動ユニットに伝達される少なくとも１つの他の信号（Ｉ^*）に対応するかどうかという趣旨で、検査情報（Ｐ）を検査することを特徴とする請求項１３、１４又は１５記載の駆動ユニット。
17. 通常動作および監視動作が同一であることを特徴とする請求項１３乃至１６の１つに記載の駆動ユニット。
18. 駆動ユニットが制御装置（２）から第１の遮断装置（１２）のための遮断信号（Ａ１）を受け取って、第１の遮断装置（１２）に転送することを特徴とする請求項１３乃至１７の１つに記載の駆動ユニット。
19. 駆動ユニットが中央ユニット（１３）をバイパスして第１の遮断装置（１２）のための遮断信号（Ａ１）を第１の遮断装置（１２）に転送することを特徴とする請求項１８記載の駆動ユニット。
20. パワースイッチ（１５）が駆動ユニットの構成部分であることを特徴とする請求項１３乃至１９の１つに記載の駆動ユニット。
21. 中央ユニット（１３）がＡＳＩＣ（１４）内に集積化されていることを特徴とする請求項１３乃至２０の１つに記載の駆動ユニット。
22. 駆動ユニットが制御プログラム（１７）を格納した記憶装置（１８）を有し、中央ユニット（１３）がそれの機能を制御プログラム（１７）の処理のもとで実行することを特徴とする請求項１３乃至２１の１つに記載の駆動ユニット。
23. 制御プログラム（１７）がシステムプログラム（１７）であることを特徴とする請求項２２記載の駆動ユニット。
24. 記憶装置（１８）がＡＳＩＣ（１４）内に集積化されていることを特徴とする請求項２２又は２３を伴う請求項２１記載の駆動ユニット。
25. 中央ユニット（１３）が、制御プログラムの処理なしに動作するように回路技術的に構成されていることを特徴とする請求項１３乃至２１の１つに記載の駆動ユニット。
26. 制御プログラム（１７）が中央ユニット（１３）によって処理される際に、請求項２２、２３又は２４に記載の駆動ユニット（３）の中央ユニット（１３）が請求項１３乃至１９の１つに記載の機能を実行することを制御プログラム（１７）が生じさせる制御プログラム（１７）が記憶されているデータ媒体。
27. 請求項１乃至１１の１つに記載の電子制御装置（２）と請求項１３乃至２１の１つに記載の少なくとも１つの駆動ユニット（３）とからなり、制御装置（２）が駆動ユニット（３）にデータ技術的に接続されている電子駆動システム。

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