JP2014241681A - Vehicle controller - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicle controller capable of detecting abnormality if the abnormality occurs to a ground current detector.SOLUTION: A vehicle controller according to an embodiment comprises: a power converter converting electric power to be supplied to a motor; a current detector provided on a wiring element on the power converter and on a ground of the power converter; and a control unit connected to the power converter and the current detector, and determining whether abnormality occurs to the current detector using an initial current detected by the current detector before start of driving the power converter and a ground current detected by the current detector after start of driving the power converter.

Description

本発明の実施形態は、車両用制御装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a vehicle control device.

一般に、車両用制御装置においては、架線から電力を受け取り、車両を駆動するのに必要な電圧・電流に変換してモータへ供給している。電圧・電流の変換は電力変換装置が用いられる。この電力変換装置には、電力変換装置の機器内などで地絡が発生した際に、装置を保護するために接地電流を検出する電流検出器を設けることがある。この電流検出器で検出する接地電流値を用いて電力変換装置が正常に動作しているか判断を行っている。   Generally, in a vehicle control device, electric power is received from an overhead wire, converted into voltage / current necessary for driving the vehicle, and supplied to a motor. A power converter is used for voltage / current conversion. This power conversion device may be provided with a current detector that detects a ground current in order to protect the device when a ground fault occurs in the device of the power conversion device. It is determined whether the power converter is operating normally using the ground current value detected by the current detector.

特開２００８−３１２４０３号公報JP 2008-312403 A

しかしながら、上記の電流検出器において、制御部で電流を読み込む際に読込み誤差が発生する場合がある。そのため、読込み誤差なのか通常の電力変換装置の駆動時に流れる接地電流なのか区別をすることができず電流検出器の健全性を確認することが困難であった。 However, in the above-described current detector, a reading error may occur when the current is read by the control unit. For this reason, it is difficult to distinguish between a read error and a ground current that flows when a normal power converter is driven, and it is difficult to check the soundness of the current detector.

本発明が解決しようとする課題は、電流検出器に異常があった場合に、異常を検出できる車両用制御装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a vehicle control device capable of detecting an abnormality when the current detector has an abnormality.

実施形態の車両用制御装置は、モータへ供給するための電力を変換する電力変換装置と、電力変換装置と、電力変換装置の接地との配線上に設けられている電流検出器と、
電力変換装置、電流検出器と接続し、電力変換装置の駆動開始前に電圧検出器で検出した初期電流と、電力変換装置駆動開始後に電圧検出器で検出した接地電流と、と用いて電流検出器異常を判断する制御部とを有している。 The vehicle control device according to the embodiment includes a power conversion device that converts power to be supplied to the motor, a power conversion device, and a current detector provided on a wiring between the power conversion device and a ground,
Current detection using the initial current detected by the voltage detector before starting the driving of the power converter and the ground current detected by the voltage detector after starting the driving of the power converter connected to the power converter and the current detector And a control unit for determining an abnormal condition.

第１の実施形態の車両用制御装置の全体構成を示す図である。It is a figure showing the whole vehicle control device composition of a 1st embodiment. 第１の実施形態の車両用制御装置の制御部の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the control part of the control apparatus for vehicles of 1st Embodiment. 第２の実施形態の車両用制御装置の制御部の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the control part of the control apparatus for vehicles of 2nd Embodiment. 変形例の車両用制御装置の制御部の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the control part of the vehicle control apparatus of a modification.

以下、実施形態の制御装置を図面を参照して説明する。 Hereinafter, a control device according to an embodiment will be described with reference to the drawings.

（第１の実施形態）
第１の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図１は、第１の実施形態の車両用制御装置の全体構成を示す図である。図２は、第１の実施形態の車両用制御装置の制御部の動作を示すフローチャートである。 (First embodiment)
The first embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a vehicle control device according to a first embodiment. FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the control unit of the vehicle control apparatus of the first embodiment.

（構成）
図１には、架線１、高速遮断器２、メイントランス３、電力変換装置４（コンバータ５、インバータ６、コンデンサ７、電流検出器８を含む）、接地１０、モータ９、制御部１００（電流検出部１０１、初期電流記憶部１０２、インバータ駆動制御部１０３、実電流演算部１０４、異常判断部１０５を含む）、車両用制御装置２００が示されている。このとき、車両用制御装置２００は電力変換装置４及び制御部１００を有している。 (Constitution)
FIG. 1 shows an overhead line 1, a high-speed circuit breaker 2, a main transformer 3, a power converter 4 (including a converter 5, an inverter 6, a capacitor 7, and a current detector 8), a ground 10, a motor 9, and a control unit 100 (current). A detection unit 101, an initial current storage unit 102, an inverter drive control unit 103, an actual current calculation unit 104, an abnormality determination unit 105), and a vehicle control device 200 are shown. At this time, the vehicle control device 200 includes the power conversion device 4 and the control unit 100.

架線１から高速遮断器２、メイントランス３を介して、電力変換装置４へ架線電力を供給する。供給された架線電力は電力変換装置４においてモータ９の駆動電力に変換され、モータ９に供給される。モータ９に駆動電力が供給されると、モータ９が駆動電力を駆動力として回転し、モータ９を搭載している車両が走行する。   Overhead power is supplied from the overhead line 1 to the power converter 4 via the high-speed circuit breaker 2 and the main transformer 3. The supplied overhead wire power is converted into driving power for the motor 9 in the power converter 4 and supplied to the motor 9. When driving power is supplied to the motor 9, the motor 9 rotates using the driving power as driving force, and the vehicle on which the motor 9 is mounted travels.

電流検出器８は、コンデンサ７と接地１０を接続する配線上に設けられている。電力変換装置４にて過大電流が流れた場合は、電流検出器８に通常よりも大きい電流が流れるため、電力変換装置４の異常を発見できる。   The current detector 8 is provided on the wiring connecting the capacitor 7 and the ground 10. When an excessive current flows in the power conversion device 4, a current larger than normal flows in the current detector 8, so that an abnormality of the power conversion device 4 can be found.

（作用）
上記のような車両制御装置２００において、モータ９を駆動するためインバータ６を制御する制御部１００の電源が投入される（Ｓｔｅｐ１０）。制御部１００の電源が投入されると、制御部１００の各機能及び、制御部１００を電源としている電流検出器８が動作可能な状態となる。 (Function)
In the vehicle control device 200 as described above, the power of the control unit 100 that controls the inverter 6 to drive the motor 9 is turned on (Step 10). When the power source of the control unit 100 is turned on, the functions of the control unit 100 and the current detector 8 using the control unit 100 as a power source are operable.

また、制御部１００と電気的に接続されている電流検出器８は、制御部１００の電源投入に伴い計測を開始する。このとき、電流検出器８は、真の電流を検出する場合はゼロを検出し、読込誤差が発生する場合は、この読込誤差分を微小電流として電流検出部１０１に出力する。電流検出部１０１は入力されたゼロから数ｍＡ〜数十ｍＡの微小電流を初期電流値とし（Ｓｔｅｐ１１）、初期電流記憶部１０２へ出力する。初期電流値は、初期電流記憶部１０２で記憶される。 Further, the current detector 8 electrically connected to the control unit 100 starts measurement as the control unit 100 is powered on. At this time, the current detector 8 detects zero when detecting a true current, and outputs a reading error to the current detection unit 101 as a minute current when a reading error occurs. The current detection unit 101 sets an input minute current from zero to several mA to several tens of mA as an initial current value (Step 11), and outputs the initial current value to the initial current storage unit 102. The initial current value is stored in the initial current storage unit 102.

またインバータ駆動制御部１０３からゲート指令がインバータ６へ出力されるとインバータ６が駆動を開始する（Ｓｔｅｐ１２）。このインバータ６へのゲート指令の出力に伴い、電流検出部１０１へインバータ駆動開始信号が出力される。   Further, when a gate command is output from the inverter drive control unit 103 to the inverter 6, the inverter 6 starts driving (Step 12). With the output of the gate command to the inverter 6, an inverter drive start signal is output to the current detection unit 101.

電流検出部１０１は、インバータ６の駆動開始に伴って電流検出器８側に流れる数十ｍＡの電流を検出する。このとき、インバータ駆動制御部１０３よりインバータ駆動開始信号を受け取っていると、この数十ｍＡの電流を接地電流とする（Ｓｔｅｐ１４）。接地電流は実電流演算部１０４に出力される。   The current detection unit 101 detects a current of several tens of mA that flows to the current detector 8 side when the inverter 6 starts to be driven. At this time, if an inverter drive start signal is received from the inverter drive control unit 103, the current of several tens of mA is set as a ground current (Step 14). The ground current is output to the actual current calculation unit 104.

接地電流を受け取った実電流演算部１０４は、初期電流値を初期電流値記憶部１０２へ読込みに行く。このとき、実電流演算部１０４が初期電流値を認識する方法は、実電流演算部１０４が初期電流値記憶部１０２へ初期電流値を読込む、初期電流値記憶部１０２が実電流演算部１０４へ初期電流を出力するなどの対応が可能である。取得した接地電流値と初期電流値に基づいて接地電流値−初期電流値＝実電流値を算出する（Ｓｔｅｐ１５）。また、算出した実電流を予め設定しているセット値αと比較する（Ｓｔｅｐ１５）。 The actual current calculation unit 104 that has received the ground current reads the initial current value into the initial current value storage unit 102. At this time, the method of recognizing the initial current value by the actual current calculation unit 104 is that the actual current calculation unit 104 reads the initial current value into the initial current value storage unit 102, and the initial current value storage unit 102 is the actual current calculation unit 104. It is possible to take measures such as outputting an initial current. Based on the acquired ground current value and initial current value, ground current value−initial current value = actual current value is calculated (Step 15). Further, the calculated actual current is compared with a preset set value α (Step 15).

このとき、実電流値＞セット値αであれば、電流検出器８には、接地電流から初期電流値を差し引いてもインバータ駆動開始に伴う正常な電流検出が確保できているとして電流検出器８は正常に機能していると判断する（Ｓｔｅｐ１６）。また、実電流値＜セット値αであれば、電流検出器８には接地電流から初期電流値を差し引いた場合、インバータ駆動開始に伴う正常な電流が検出されない。そのため、電流検出器８が制御部１００との電気的接続に問題があるか、電流検出器８が検出した電流値を制御部１００が正常に読み込むことができていない、電流検出器８そのものの破損など電流検出器８に異常が発生していると判断される（Ｓｔｅｐ１７）。   At this time, if the actual current value> the set value α, it is assumed that the current detector 8 can ensure normal current detection at the start of inverter driving even if the initial current value is subtracted from the ground current. Is determined to function normally (Step 16). If the actual current value <the set value α, the current detector 8 does not detect a normal current associated with the start of inverter driving when the initial current value is subtracted from the ground current. Therefore, the current detector 8 has a problem in electrical connection with the control unit 100, or the current value detected by the current detector 8 cannot be read normally by the control unit 100. It is determined that an abnormality has occurred in the current detector 8 such as breakage (Step 17).

電流検出器の異常と判断された場合、運転室等の外部へ電流検出器異常の信号を出力し、モニタ等の表示器で表示する、ランプを点灯するなどが可能である。   When it is determined that the current detector is abnormal, it is possible to output a current detector abnormality signal to the outside of the cab or the like and display it on a display device such as a monitor or turn on a lamp.

（効果）
以上述べた実施形態の制御装置によれば、接地電流検出器に異常があった場合に、異常を検出できる車両用制御装置を提供することが可能となる。 (effect)
According to the control device of the embodiment described above, it is possible to provide a vehicle control device that can detect an abnormality when the ground current detector has an abnormality.

そのため、電流検出器の異常を発見することにより、車両の健全性を保つことが可能となる。   Therefore, it becomes possible to maintain the soundness of the vehicle by finding an abnormality in the current detector.

（第２の実施形態）
第２の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。図３は、第２の実施形態の車両用制御装置の制御部の動作を示すフローチャートである。尚、図１乃至２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)
The second embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the control unit of the vehicle control apparatus of the second embodiment. In addition, about the thing which has the same structure as FIG. 1 thru | or 2, 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、初期電流値の設定が異なっている。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 the setting of the initial current value. Hereinafter, this point will be described in detail.

（作用）
本実施形態の車両制御装置２００において、モータ９を駆動するためインバータ６を制御する制御部１００の電源が投入される（Ｓｔｅｐ２０）。制御部１００の電源が投入されると、制御部１００と各機能及び、制御部１００を電源としている電流検出器８が動作可能な状態となる。 (Function)
In the vehicle control device 200 of the present embodiment, the power of the control unit 100 that controls the inverter 6 to drive the motor 9 is turned on (Step 20). When the power source of the control unit 100 is turned on, the control unit 100, each function, and the current detector 8 using the control unit 100 as a power source become operable.

また、制御部１００と電気的に接続されている電流検出器８は、制御部１００の電源投入に伴い計測を開始する。このとき、電流検出器８は、真の電流を検出する場合はゼロを検出し、読込誤差が発生する場合は、この読込誤差分を微小電流として電流検出部１０１に出力する。電流検出部１０１は入力されたゼロから数ｍＡ〜数十ｍＡの微小電流を初期電流と認識する（Ｓｔｅｐ２１）。検出された初期電流値は、初期電流記憶部１０２に入力され、初期電流記憶部１０２で記憶される。 Further, the current detector 8 electrically connected to the control unit 100 starts measurement as the control unit 100 is powered on. At this time, the current detector 8 detects zero when detecting a true current, and outputs a reading error to the current detection unit 101 as a minute current when a reading error occurs. The current detection unit 101 recognizes the input minute current from zero to several mA to several tens mA as the initial current (Step 21). The detected initial current value is input to the initial current storage unit 102 and stored in the initial current storage unit 102.

またインバータ駆動制御部１０３からゲート指令がインバータ６へ出力されるとインバータ６が駆動を開始する（Ｓｔｅｐ２２）。このインバータ６より出力されるインバータ駆動開始信号が電流検出部１０１に入力されなければ、電流検出部１０１は初期電流記憶部１０２へ検出電流値を出力する。初期電流値記憶部１０２は入力された新たなら検出電流値を初期電流値として更新する。   Further, when a gate command is output from the inverter drive control unit 103 to the inverter 6, the inverter 6 starts driving (Step 22). If the inverter drive start signal output from the inverter 6 is not input to the current detection unit 101, the current detection unit 101 outputs the detected current value to the initial current storage unit 102. The initial current value storage unit 102 updates the inputted new detected current value as the initial current value.

インバータ駆動開始信号を電流検出部１０１が受け取った場合、電流検出部１０１は、その後、検出した電流値を初期電流値記憶部１０２への出力を停止する。初期電流値記憶部１０２では、電流検出部１０１の最後の出力となった電流値を初期電流値として決定する（Ｓｔｅｐ２３）。決定した初期電流値を初期電流値記憶部１０２に出力する。このとき、初期電流値の決定方法は、インバータ駆動開始信号を初期電流値記憶部１０２へ直接入力し、インバータ駆動開始信号の入力直前の電流値を初期電流値記憶部１０２で初期電流値として決定する方法も可能である。   When the current detection unit 101 receives the inverter drive start signal, the current detection unit 101 thereafter stops outputting the detected current value to the initial current value storage unit 102. The initial current value storage unit 102 determines the current value that is the last output of the current detection unit 101 as the initial current value (Step 23). The determined initial current value is output to the initial current value storage unit 102. At this time, the initial current value is determined by inputting the inverter drive start signal directly to the initial current value storage unit 102 and determining the current value immediately before the input of the inverter drive start signal as the initial current value in the initial current value storage unit 102. It is also possible to do this.

また、電流検出部１０１は、インバータ６のインバータ駆動開始信号に直後に検出された電流値を接地電流とする（Ｓｔｅｐ２４）。この接地電流は実電流演算部１０４に出力される。 Further, the current detection unit 101 sets the current value detected immediately after the inverter drive start signal of the inverter 6 as the ground current (Step 24). This ground current is output to the actual current calculation unit 104.

以下の動作は第１の実施形態と同様のため省略する。   Since the following operations are the same as those in the first embodiment, a description thereof will be omitted.

（効果）
以上述べた少なくともひとつの実施形態の制御装置によれば、接地電流検出器に異常があった場合に、異常を検出できる車両用制御装置を提供することが可能となる。 (effect)
According to the control device of at least one embodiment described above, it is possible to provide a vehicle control device capable of detecting an abnormality when the ground current detector has an abnormality.

また本実施形態では、インバータの駆動開始が制御部の電源投入後、しばらく経過した後であってもインバータ駆動開始前と直後で実電流を演算することが可能なため、温度の変化等で初期電流値が変化した場合も制御精度を向上することが可能となる。   Further, in this embodiment, since the inverter can start driving even after a while after the controller power is turned on, the actual current can be calculated before and immediately after starting the inverter driving. Control accuracy can be improved even when the current value changes.

（変形例）
変形例について図を参照し、詳細に説明する。図４は、変形例の車両用制御装置の制御部の動作を示すフローチャートである。尚、図１乃至３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。 (Modification)
The modification will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 4 is a flowchart illustrating the operation of the control unit of the vehicle control device according to the modification. In addition, about the thing which has the same structure as FIG. 1 thru | or 3, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

本変形例は、第１の実施形態と第２の実施形態と組み合わせることが可能である。以下、その点について詳細に説明する。 This modification can be combined with the first embodiment and the second embodiment. Hereinafter, this point will be described in detail.

（作用）
電流検出部１０１が初期電流値を検出後、初期電流値は予め設定されたセット値γと比較される（Ｓｔｅｐ３０）。比較され、初期電流値がセット値γよりも小さければ、初期電流値は正常に検出できているとして、次のインバータ駆動開始の動作に移動する。 (Function)
After the current detecting unit 101 detects the initial current value, the initial current value is compared with a preset set value γ (Step 30). If the comparison is made and the initial current value is smaller than the set value γ, it is determined that the initial current value has been normally detected, and the operation proceeds to the next inverter driving start operation.

また、初期電流値がセット値γよりも大きい場合、すでに地絡状態であるか、検出器の異常、もしくは制御読込不良と考えられるため車両用制御装置２００が異常状態であると判断される。その場合、車両用制御装置２００の異常を運転室等の外部へ表示することができる。   If the initial current value is larger than the set value γ, it is determined that the vehicle control device 200 is in an abnormal state because it is already in a ground fault state, a detector abnormality, or a control reading failure. In that case, the abnormality of the vehicle control device 200 can be displayed outside the cab or the like.

（効果）
以上述べた少なくともひとつの実施形態の制御装置によれば、接地電流検出器に異常があった場合に、異常を検出できる車両用制御装置を提供することが可能となる。 (effect)
According to the control device of at least one embodiment described above, it is possible to provide a vehicle control device capable of detecting an abnormality when the ground current detector has an abnormality.

さらに、制御部１００の読込み不良と異常個所を特定できるため、メンテナンスが簡易的になる。そのため省保守化が可能である。   Furthermore, since the reading failure and the abnormal part of the control unit 100 can be specified, the maintenance is simplified. Therefore, maintenance can be saved.

上記で説明された全ての実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定するものではない。そのため、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 All the embodiments described above are presented by way of example and do not limit the scope of the invention. Therefore, the present invention can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.

１ 架線
２ 高速遮断器
３ メイントランス
４ 電力変換装置
５ コンバータ
６ インバータ
７ コンデンサ
８ 電流検出器
９ モータ
１０ 接地
１００ 制御部
１０１ 電流検出部
１０２ 初期電流記憶部
１０３ インバータ駆動制御部
１０４ 実電流演算部
１０５ 異常判断部
２００ 車両用制御装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Overhead line 2 High speed circuit breaker 3 Main transformer 4 Power converter 5 Converter 6 Inverter 7 Capacitor 8 Current detector 9 Motor 10 Grounding 100 Control part 101 Current detection part 102 Initial current memory | storage part 103 Inverter drive control part 104 Actual current calculation part 105 Abnormality determination unit 200 Vehicle control device

Claims (5)

モータへ供給するための電力を変換する電力変換装置と、
前記電力変換装置と、前記電力変換装置の接地との配線上に設けられている電流検出器と、
前記電力変換装置、前記電流検出器と接続する制御部と、
前記制御部は、前記電力変換装置の駆動開始前に前記電圧検出器で検出した初期電流と、前記電力変換装置駆動開始後に前記電圧検出器で検出した接地電流と、と用いて電流検出器異常を判断する車両用制御装置。 A power conversion device that converts power to be supplied to the motor;
A current detector provided on wiring between the power converter and the ground of the power converter;
A control unit connected to the power converter, the current detector;
The control unit uses an initial current detected by the voltage detector before starting the driving of the power converter and a ground current detected by the voltage detector after starting the driving of the power converter. A vehicle control apparatus for determining 前記制御部は、前記接地電流から前記初期電流を減算することで得られる実電流値により電流検出器異常を判断する請求項１記載の車両用制御装置。 The vehicle control device according to claim 1, wherein the control unit determines a current detector abnormality based on an actual current value obtained by subtracting the initial current from the ground current. 前記電力変換装置はインバータを有しており、前記電流検出器は前記インバータの直流側に接続されるコンデンサと接地の配線上に設けられている請求項２または３記載の車両用制御装置。   4. The vehicle control device according to claim 2, wherein the power conversion device includes an inverter, and the current detector is provided on a capacitor and a ground wiring connected to a DC side of the inverter. 5. 前記電力変換装置は、インバータである請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用制御装置。 The vehicle control device according to claim 1, wherein the power conversion device is an inverter. 前記初期電流値は前記電力変換装置の駆動開始直前の電流値である請求項１から４のいずれか１項に記載の車両用制御装置。   The vehicle control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the initial current value is a current value immediately before driving of the power converter.
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