JP2015012699A - ドライブ機器 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機等の作動制御を行うドライブ機器であって、ファームウェアの書き換えを行うことなく多様な産業用ネットワークに対応可能なドライブ機器を提供する。【解決手段】直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換して電動機へ供給する主回路部と、自装置固有の仕様に準拠した制御指令に応じて主回路部を制御する制御部とを有する電力変換装置に以下のテーブルと通信信号処理部とを設ける。当該テーブルには、ネットワークを介して上位装置から送信されてくる制御指令、すなわち標準規格における制御指令と上記固有の仕様における制御指令とを対応付けるデータが格納されている。通信信号処理部は、ネットワークを介して受信した制御指令を上記テーブルの格納内容にしたがって上記固有の仕様における制御指令に変換し制御部に与える。【選択図】図１

Description

この発明は、制御対象の機器の駆動制御を行うインバータやサーボなどのドライブ機器に関する。

工場等の産業施設内のファンやポンプ、製造装置の駆動制御には、サーボやインバータなどパワーエレクトロニクスを用いたドライブ機器が多用されている。また、これらドライブ機器をその上位装置として機能する外部コントローラとともにネットワークに接続し、安全制御システムなどの産業システムを構築することも一般に行われている（例えば、特許文献１参照）。産業システムにおいて用いられるネットワークは、家庭やオフィスで用いられるEthernet（登録商標）をベースとしつつ、ケーブルやコネクタにノイズ対策や耐久性向上等を目的とした改良を加えたものであるが、ケーブルやコネクタそのものは一般的なEthernet（登録商標）におけるものと互換であることが多い。産業システム用のネットワークとオフィスや家庭において使用される一般的なEthernet（登録商標）との相違は、前者に流れるデータ信号には産業システムに特化した仕様が盛り込まれている点にある。産業システムに特化した仕様の一例としては、制御対象の機器に与える指令信号（以下、制御指令）や当該機器からの状態応答を送受信するためのデータエリアの確保、再送信機能や通信間隔の保証のための機能或いは接続された機器同士を同期させて動作させるための機能などの各種機能が挙げられる。なお、これらの仕様が盛り込まれている点は自動車等における車載ネットワークについても同様であるため、以下では、産業システム用のネットワークと車載ネットワークの両者をまとめて「産業用ネットワーク」と呼び、一般的なEthernet（登録商標）と区別する。

産業用ネットワークに流れるデータ信号には、制御指令、ドライブ機器に各種設定を行うための設定信号、または状態応答等が含まれており、この点はどのような産業用ネットワークであっても共通である。しかし、産業用ネットワークに流れるデータ信号の詳細仕様（符号の形式や構成、データの並び、意味合い、通信順序等）は、産業用ネットワークの開発元のメーカや団体によって異なり、共通化されていない。これら詳細仕様を定める通信規格はＩＥＣなどの国際標準化団体によって国際規格化されてはいるものの（以下、このような通信規格を「国際標準規格」と呼ぶ）、実際には各メーカが独自に開発した通信ネットワーク技術をそれぞれ国際標準規格としており、そのような国際標準規格への登録数は２０を上回っている。従来、ドライブ機器の開発元では、それらの各ネットワーク技術の仕様に対応する製品を各々別個に開発する必要があった。しかし、近年では、複数のネットワーク技術に対応する通信チップ（ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）とマイクロコンピュータにより構成され、マイクロコンピュータによるソフトウェア処理で各ネットワーク技術に対応する通信チップ）が流通し始めており、このような通信チップを用いることで複数のネットワーク技術に対応したドライブ機器を開発することが可能になってきている。

特開２０１１−１８８６２３号公報

しかしながら、複数のネットワーク技術に対応した通信チップを用いてドライブ機器を開発したとしても、通信チップはドライブ機器特有のデータ信号形式（すなわち、ドライブ機器の開発元により定められた通信規格であって、標準化されてはいない規格、以下、単に「固有の規格」と呼ぶ）には対応しておらず、通信チップから引き渡されるデータ信号形式（すなわち、何れかのネットワーク技術に即したデータ信号形式）に合わせてネットワーク技術毎にドライブ機器の制御部（マイクロコンピュータ）の作動制御を行うプログラム（すなわち、当該ネットワーク技術における仕様と上記固有の規格における仕様との相互変換を行うプログラム、具体的には、所謂ファームウェア）を開発する必要があった。ネットワーク技術毎に専用のファームウェアを開発することは、開発工程の複雑化や開発期間の長期化を招き、開発コストを増大させる要因となっていた。また、製品の仕向け先毎に異なるファームウェアをドライブ機器の記憶部に書き込んだり、ファームウェアのバージョン管理を行ったりするめに多大な手間を要するといった問題もあった。

本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、ファームウェアの書き換えを行うことなく多様な産業用ネットワーク技術に対応させることが可能なドライブ機器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、与えられた第１の制御指令に応じて制御対象の機器を制御する制御部を有するドライブ機器に以下のテーブルと変換部とを設ける。このテーブルには、ネットワークを介して上位装置から受信する第２の制御指令を第１の制御指令に変換するためのデータが格納されている。変換部は、ネットワークを介して受信した第２の制御指令を、上記テーブルの格納内容にしたがって第１の制御指令に変換して上記制御部に与える。上記ドライブ機器の具体例としては、電動器の作動制御を行う電力変換装置（直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換して制御対象の電動機へ供給する主回路部を備え、上記制御部には、与えられた指令信号に応じて当該主回路部の作動制御を行わせるドライブ機器）やサーボが挙げられる。

上記テーブルの具体例としては、第２の制御指令における各指令値に第１の制御指令における各指令値を対応付けたテーブル、或いは、第２の制御指令に含まれる指令値の種類毎に当該指令値を第１の制御指令における指令値に変換するための変換式を表すデータが格納されたテーブルが挙げられる。例えば、後者の態様を採用した場合には、変換部には、上記変換式にしたがって各指令値を変換する処理を実行させるようにすれば良い。また、上記第１の制御指令の一例としては制御対象の機器固有の機能により定められた制御指令が挙げられ、第２の制御指令の具体例としてはネットワーク技術にて定義された制御指令が挙げられる。本発明においては、ネットワークを介して上位装置から送信されてくる制御指令の準拠する規格の仕様と制御部に与える制御指令の規格の仕様とが異なっていても、両者の相違は上記テーブルの格納内容に基づく変換部の処理によって吸収される。このため、上記テーブルの格納内容を書き換えるだけで制御部のファームウェアを書き換えることなく、多様な産業用ネットワークに対応させることができる。このように本発明によれば、ファームウェアの書き換えを行うことなく多様な産業用ネットワークに対応可能なドライブ機器を提供することが可能になり、ドライブ機器の開発コストやファームウェアの設計コスト、販売後の管理の手間およびコストを低減させることができる。

一般に、産業用ネットワーク技術では制御対象の機器の稼働状態として複数の状態が定義されているが、これら複数の状態は制御対象の機器（或いは、その作動制御を行うドライブ機器）の開発元が定義した固有の仕様における稼働状態と必ずしも一致せず、また各状態を指定する状態値も基本的には一致しない。従来、国際標準規格等の標準規格における状態を指定する状態値と上記固有の仕様における状態を指定する状態値との相互変換をファームウェアにおいて行っていた。そこで、本発明のより好ましい態様としては、ネットワーク技術における状態値と上記固有の仕様における状態値の相互変換を上記テーブルの格納内容に基づいて上記変換部に実行させる態様が考えられる。より詳細に説明すると、上記テーブルには、標準規格における各状態を表す第２の状態値の各々に対応付けて当該第２の状態値を上記固有の仕様において対応する状態を表す第１の状態値に変換するための変換式を表すデータを格納しておく。そして、変換部には、ネットワークを介して受信した第２の制御指令に含まれている第２の状態値を上記テーブルの格納内容を参照して第１の状態値に変換し、制御部に与える第１の制御指令を生成させるである。

産業用ネットワークにおける制御指令の送信態様としては一定の時間間隔の定周期信号として送信する態様が挙げられるが、ノイズ等によって定周期信号の欠落が発生すると制御対象の機器の制御に支障が生じる。そこで、変換部には、受信した定周期信号に応じて生成した第１の制御指令を記憶させておき、後続の定周期信号の抜けが発生した場合には、記憶されている制御指令に基づいて新たな制御指令を生成し制御部に与える処理を実行させるようにしても良い。具体的には、受信した定周期信号を記憶するとともに、定周期信号に信号抜けが発生した場合には、記憶されている制御指令に含まれている指令値、または当該指令値からの推定変動分を含んだ指令値を含む第１の制御指令を生成して制御部に与える処理を上記変換部に実行させるのである。このような態様によれば、定周期信号として上位装置から送信されてくる制御指令の欠落が発生した場合であっても、制御対象の機器の制御に支障が生じることを回避することができる。

ところで、ドライブ機器においては、その制御対象の機器（すなわち、電動機）の稼働状態として、当該機器をその出力が定格値を下回るように制限を加えつつ稼働させていることを示す第１の状態と、当該制限を加えずに稼働させていることを示す第２の状態が定義されている場合がある。ここで、第１の状態は、電動機の温度が過剰に高くなっている場合などに指定される状態であり、安全性確保のために定義された状態である。そこで、制御対象の機器の稼働状態が上記第１の状態である場合には、記憶されている制御指令に含まれている指令値を当該機器の出力が定格値を上回らないように調整して新たな制御指令を生成する処理を上記変換部に実行させても良い。上記第１の状態を定義した趣旨を全うするためである。

また、制御対象の機器の稼働状態が前記第２の状態である状況下において連続して抜けた定周期信号の数が所定数以下である間は記憶した制御指令に基づいて生成した第１の制御指令を制御部に与え、連続して抜けた定周期信号の数が所定値を上回ったことを契機として制御対象の機器の稼働状態を第１の状態に遷移させる第１の制御指令を生成して制御部に与える処理を変換部に実行させても良い。前述したように定周期信号の信号抜けはノイズ等により発生することが多く、ノイズが多発しているということは何らかの故障が懸念される。このように何らから故障の発生が懸念される場合には、念のため制御対象の機器の出力を抑えるようにすることが安全性確保上好ましいと考えられる。

本発明のドライブ機器の一実施形態である電力変換装置２の構成例を示す図である。 ネットワークを介して電力変換装置２に与えられる入力信号の一例を示す図である。 電力変換装置２からネットワークへ送出される出力信号の一例を示す図である。 同電力変換装置２の制御基板２０に含まれる通信信号処理部２２０の構成例、および通信信号処理部における信号の流れを示す図である。 同通信信号処理部２２０の動作の流れを示すフローチャートである。 同通信信号処理部２２０の定周期信号処理部２２４０の構成例を示す図である。 本実施形態におけるデータ配列定義テーブルの一例を示す図である。 本実施形態におけるデータ変換テーブルの一例を示す図である。 本実施形態における変換式の定義テーブルの一例を示す図である。 ネットワーク側の状態遷移定義の一例を示す図である。 電力変換装置側の状態遷移定義の一例を示す図である。 本実施形態における変換マップテーブルの一例を示す図である。 本実施形態における変換方法テーブルの一例を示す図である。 稼働状態に応じた補完態様の一例を示す図である。

以下図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明のドライブ機器の一実施形態である電力変換装置２の構成例を示す図である。この電力変換装置２は、自動車（電気自動車を含む）などの車両に搭載され、当該車両の動力源や車両に取り付けられた動力源（すなわち、ファンやポンプ、刈り取り機、ベルトコンベア等に使われる電動機）として機能する電動機３の駆動制御を行うものである。電力変換装置２は、ＶＣＵ（Vehicle
Control Unit ）などの外部コントローラ５や他のドライブ機器６とともに例えばＣＡＮ（Control Area Network）のような車載ネットワークに接続される。電源１は、例えば蓄電池などの直流電源であり、電力変換装置２へ直流電力を供給する。電力変換装置２は、電源１から供給される直流電力を三相交流電力に変換して電動機３に供給する。より詳細に説明すると、電力変換装置２は、外部コントローラ５による制御の下、電動機３に与える各相の電流値を速度／位置センサ４による検出結果（すなわち、電動機３の回転子の回転速度および／または位置）に応じて調整し、外部コントローラ５により指示された回転速度（或いはトルク）等を得られるように各相の電流値を調整する。

電力変換装置２は、図１に示すように、主回路部１０、制御基板２０、および電流センサ３０を含んでいる。主回路部１０は、制御基板２０による制御の下、電源１から供給される直流電力を三相交流電力に変換して電動機３に与える。電流センサ３０は主回路部１０から電動機３へと供給される三相交流電力の各相の電流値を検出して制御基板２０に与える。

制御基板２０は、図１に示すように、通信Ｉ／Ｆ部２１０、通信信号処理部２２０、制御部２３０、および安全ＣＰＵ２４０を含んでいる。通信Ｉ／Ｆ部２１０は前述した車載ネットワークに接続されている。通信Ｉ／Ｆ部２１０は、車載ネットワークを介して外部コントローラ５から送信されてくる各種信号を受信し、通信信号処理部２２０に与える一方、通信信号処理部２２０の出力信号を車載ネットワークへと送出する。制御部２３０は例えばＣＰＵ（Central Processing
Unit）とファームウェアの書き込まれた記憶部（図１では図示略）を含んでいる。制御部２３０は、通信信号処理部２２０から与えられる信号に応じて主回路部１０の作動制御を行う処理を上記ファームウェアにしたがって実行する。安全ＣＰＵ２４０は、人間に対して重大な影響のある障害の発生時などに安全確保のための安全処理を、通信信号処理部２２０から与えられる安全信号に応じて実行する。

通信信号処理部２２０は、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated
Circuit）とマイクロコンピュータとにより構成された通信チップである。通信信号処理部２２０は、通信Ｉ／Ｆ部２１０を介して車載ネットワークから受信した入力信号に基づいて制御部２３０或いは安全ＣＰＵ２４０に与える各種信号を生成する一方、制御部２３０或いは安全ＣＰＵ２４０の各種出力信号に基づいて通信Ｉ／Ｆ部２１０を介して車載ネットワークへと出力する出力信号を生成する。図２は通信Ｉ／Ｆ部２１０を介して車載ネットワークから与えられる入力信号のデータフォーマットの一例を示す図である。図２に示すように、この入力信号には運転モードや位置指令、速度指令などの各種制御指令が含まれている。通信信号処理部２２０は、電動機３の駆動状態が上記制御指令にて指定されたものとなるように制御部２３０に与える各種制御指令を生成する。図３は、通信Ｉ／Ｆ部２１０を介して車載ネットワークへと出力する出力信号のデータフォーマットの一例を示す図である。図３に示すように、この出力信号には制御データや運転モードの現在値、電動機３の回転子の位置や回転速度の現在値等が含まれている。車載ネットワークを介して上記出力信号を受信した外部コントローラ５は、当該出力信号の示す各種現在値を車両の運転者に報知するなどして、当該車両の状態を当該運転者に把握させることができる。

前述したように、車載ネットワークを介して外部コントローラ５と電力変換装置２との間で送受信される信号の仕様は車載ネットワークの規格毎や車両の製造元による実装形態よって様々であり、図２および図３に示すデータフォーマットはこれらネットワークの開発元若しくは車両の製造元により定められた仕様の一例に過ぎない。また、通信信号処理部２２０から制御部２３０に与えられる制御指令は上記仕様とは別個の電力変換装置２固有の仕様に準拠したものである。従来、電力変換装置２の開発元は車載ネットワークの種類毎に異なるファームウェアを開発することで複数種のネットワーク規格間の相違やそれら標準規格の各々と上記固有の仕様との相違に対処していた。これに対して本実施形態では、通信信号処理部２２０を工夫することによって、制御部２３０のファームウェアを車載ネットワークの規格や製造元毎に異ならせることなく、複数種の標準規格間の相違やそれら標準規格の各々と上記固有の仕様との相違を吸収できるようにしている点にその特徴がある。以下、本実施形態の特徴を顕著に示す通信信号処理部２２０を中心に説明する。

図４（ａ）は、通信信号処理部２２０の機能を説明するための機能ブロック図である。図４（ａ）に示すように、通信信号処理部２２０は、受信部２２１０、データ取得部２２２０、データ分離部２３０、定周期信号処理部２２４０、非定周期信号処理部２２５０、データ結合部２２６０、データ格納部２２７０、および送信部２２８０を含んでいる。なを、図４（ａ）に示す機能ブロックのうち、受信部２２１０、データ取得部２２２０、データ格納部２２７０、および送信部２２８０はＡＳＩＣにより実現される。一方、データ分離部２２３０、定周期信号処理部２２４０、非定周期信号処理部２２５０およびデータ結合部２２６０はマイクロコンピュータによるソフトウェア処理により実現される。

図４（ｂ）は、車載ネットワークからの入力信号を通信Ｉ／Ｆ部２１０を介して受信した場合の処理の流れを示す図であり、図５は、この場合における通信信号処理部２２０の動作の流れを示すフローチャートである。図４（ｂ）に示すように、車載ネットワークからの入力信号は受信部２２１０によって受信され（図５：ステップＳＡ１００）、受信部２２１０は当該入力信号をデータ取得部２２２０に与える。データ取得部２２２０は、受信部２２１０から与えられた入力信号を解析し、本装置宛てのものであれば取得してデータ分離部２２３０に与える一方、本装置宛てのものではない場合には当該入力信号を破棄する。また、データ取得部２２２０は、受信部２２１０から与えられた入力信号を本装置宛てのものとして取得しデータ分離部２２３０に与える場合には、制御部２３０に同期割込信号を与える処理を同時に実行する。

受信部２２１０により受信した入力信号をデータ分離部２２３０に直接与えず、データ取得部２２２０による取捨選択を行う理由（換言すれば、データ取得部２２２０を設けた理由）は以下の通りである。サーボドライブ等の用途では、ネットワークに接続された複数のドライブ機器について、あるタイミングで同期して運転を開始させたり、動きを調整したりするなどの同期制御が重要となる。このような同期制御を実現するための手法の一例としては、上記ネットワークに流す信号にその宛先となるドライブ機器を示す信号を含めておき、宛先のドライブ機器には当該信号を取得させる一方、他のドライブ機器には当該信号を取得しても破棄させるようにすることが挙げられる。データ取得部２２２０はこのような同期制御に対応するために設けられている。したがって、同期制御を考慮する必要がない場合にはデータ取得部２２２０を省略しても良い。

データ分離部２２３０は、データ取得部２２２０から与えられた入力信号を解析して当該信号の種類（本実施形態では、定周期信号、非定周期信号、および安全信号の何れか）を特定し（図５：ステップＳＡ１１０）、信号毎に分離する処理（図５：ステップＳＡ１２０）を行う。定周期信号とは、車載ネットワークを介して一定の時間間隔で周期的に到来する信号（換言すれば、外部コントローラ５が周期的に送信する信号）であり、本実施形態では、運転モードや電動機３の状態設定、速度指令や位置指令等の制御指令の伝達に用いられる。車載ネットワークを介して定周期信号として送信されてくる制御指令は、当該車載ネットワークの提供元（すなわち、電力変換装置２の搭載される車両の開発元）の標準規格において定義された制御指令である。非定周期信号とは、必要に応じて随時送信されてくる信号であり、本実施形態では運転モードや運転状態の伝達に用いられる。安全信号とは、障害の発生の通知或いは安全ＣＰＵ２４０に対する安全処理の実行指示のための信号である。

例えば、データ分離部２２３０は、データ取得部２２２０から与えられた入力信号に所定値（例えば、オール０）以外の安全データがセットされていた場合には安全信号であると判定し、当該入力信号をシリアル通信等によりそのまま安全ＣＰＵに与える（ステップＳＡ１３０）。データ取得部２２２０から与えられた入力信号の安全データが上記所定値であった場合には、データ分離部２２３０は当該入力信号に設定データ（非定周期信号）が含まれているか否かを判定する。そして、データ分離部２２３０は、設定データ（非定周期信号）が含まれていない場合には上記入力信号を定周期信号と判定して定周期信号処理部２２４０に与え、含まれている場合には上記入力信号を非定周期信号と判定して非定周期信号処理部２２５０に与える。

定周期信号処理部２２４０は、データ分離部２２３０から与えられる定周期信号（すなわち、国際標準規格における各ネットワーク技術仕様で定義される制御指令）に定周期信号処理（図５：ステップＳＡ１４０）を施して電力変換装置２固有の仕様における制御指令に変換して制御部２３０に与える（図５：ステップＳＡ１５０）。つまり、定周期信号処理部２２４０は、ネットワーク技術仕様において定められた制御指令を電力変換装置２固有の仕様において定められた制御指令に変換する変換部の役割を果たす。一方、非定周期信号処理部２２５０は、データ分離部２２３０から与えられる非定周期信号に非定周期信号処理（図５：ステップＳＡ１６０）を施して制御部２３０に与える（図５：ステップＳＡ１５０）。以上が通信Ｉ／Ｆ部２１０を介して車載ネットワークから入力信号を受信した場合の処理の流れである。

図４（ｃ）は、通信Ｉ／Ｆ部２１０を介して車載ネットワークへ信号出力する場合の処理の流れを示す図である。図４（ｃ）に示すように、制御部２３０から出力される定周期信号は定周期信号処理部２２４０による処理を経てデータ結合部２２６０に与えられ、制御部２３０から出力される非定周期信号は非定周期信号処理部２２５０による処理を経てデータ結合部２２６０に与えられる。また、データ結合部２２６０には、安全ＣＰＵ２４０から出力される安全信号も入力される。データ結合部２２６０は、定周期信号処理部２２４０から与えられた信号、非定周期信号処理部２２５０から与えられた信号、および安全信号を、予め設定された通信規格（本実施形態では、電力変換装置２の搭載される車両に敷設された車載ネットワークにおける通信仕様）に準拠したデータ配列（本実施形態では、図３に示すデータ配列）に並び替えて新たな信号を生成し、当該信号をデータ格納部２２７０に与える。データ格納部２２７０は、送信部２２８０による通信のタイミングを検出して当該信号を送信部２２８０に与え、送信部２２８０はデータ格納部２２７０から受け取った信号を通信Ｉ／Ｆ部２１０を介して車載ネットワークへ送出する。

本実施形態の特徴は、定周期信号処理部２２４０の構成と、定周期信号処理部２２４０が実行する処理のうちデータ分離部２２３０から定周期信号を与えられた場合の処理である定周期信号処理に現れる。以下では、定周期信号処理部２２４０の構成、および上記定周期信号処理について詳細に説明する。

図６は、定周期信号処理部２２４０の機能ブロック図である。図６に示すように、定周期信号処理部２２４０は、信号置換変換部２２４１、状態遷移制御部２２４２、および定周期信号監視部２２４３の各機能部を有している。図６に示す各機能部は、何れも通信信号処理部２２０のマイクロコンピュータが記憶部（図示略）に記憶されたプログラムにしたがって実現するソフトウェアモジュールである。

信号置換変換部２２４１は、入力信号（車載ネットワークから与えられる制御指令、国際標準規格における各ネットワーク技術仕様で定義される制御指令）を電力変換装置２固有の仕様における制御指令に変換する処理を実行する。より詳細に説明すると、信号置換変換部２２４１は、上記ネットワーク技術仕様における各種指令値を表すデータ配列を上記固有の仕様における指令値のデータ配列に変換するためのテーブルの格納内容に基づいて、データ分離部２３０から与えられた制御指令を当該固有の仕様における制御指令に変換する。本実施形態では、上記テーブルとして、データ配列定義テーブル２２４４ａ（図７参照）、変換データテーブル２２４４ｂ（図８参照）、および変換式テーブル２２４４ｃ（図９参照）が通信信号処理部２２０の記憶部に予め格納されている。

データ配列定義テーブル２２４４ａには、図７に示すように、上記ネットワーク技術仕様の制御指令におけるデータの並び順に、各データの意味合い（図７では、データ名）、データサイズおよび各データの識別ＩＤが格納されている。変換データテーブル２２４４ｂには、図８に示すように、上記識別ＩＤに対応づけて、上記固有の仕様における、データの意味合い（図８では、データ名）、データサイズ、変換先のデータサイズ（当該固有の仕様における当該識別ＩＤに対応するデータのデータサイズ）、および上記ネットワーク技術仕様におけるデータからの具体的な変換方法を表す変換式の変換式ＩＤが格納されている。そして、変換式テーブル２２４４ｃには、図９に示すように、変換式ＩＤに対応付けて上記変換式を表すデータが格納されている。例えば、位置指令が変換対象である場合には、信号置換変換部２２４１は、位置指令に対応する識別ＩＤ（本実施形態では、２０１）をデータ配列定義テーブル２２４４ａの格納内容から特定し、当該位置指令の変換式の変換式ＩＤ（本実施形態では、６００）や変換後のデータサイズを変換データテーブル２２４４ｂを参照して特定する。そして、信号置換変換部２２４１は、上記ネットワーク技術仕様における位置指令と上記固有の仕様における位置指令のビットの並びの差異（エンディアン）、単位の差異、最小・最大値の差異、比の差異、信号の間隔の差異を上記変換式に当て嵌めて変換する。速度信号・トルク信号についても同様である。なお、上記変換式にて引用されている関数の実体については変換式関数ライブラリ２２４４ｄに格納されている。この変換式関数ライブラリ２２４４ｄも通信信号処理部２２０の記憶部に記憶されている。

ところで、定周期信号処理部２２４０に与えられる制御指令には、位置や速度、トルクなどの各種指令の他に、車両の運転状態（換言すれば、電動機３の稼働状態）を制御するための状態遷移の情報（以下、状態値）も含まれる。図２に示す例では、制御データが当該状態値に対応する。制御対象の機器の稼働状態として何種類の状態を定義し、また状態間の遷移をどのように定義するのかについても車載ネットワーク毎（換言すれば、ネットワーク技術仕様毎）に区々であり、ネットワーク技術仕様における定義と電力変換装置２固有の仕様における定義は一般には一致しない。本実施形態では、車載ネットワーク側（国際標準規格若しくは車両製造元の仕様）では図１０に示す６種類の状態が定義されており、電力変換装置２固有の仕様では図１１に示す５種類の状態が定義されている。なお、図１１において、“ＯＦＦ”状態とは電動機３への電力供給（或いは電力変換装置２への直流電力の供給）が行われていない状態をいい、“準備”状態とは電動機３の駆動制御を行うための各種パラメータの電力変換装置２への設定が完了している状態をいう。“運転可能”状態とは、定格値の１５０％の出力で電動機３を稼働させることが可能な状態のことをいい、“軽故障”状態とは、電動機３の温度が過剰に高くなっているため、安全性確保のために、出力を定格値以下に制限しつつ電動機３を稼働させている状態のことをいう。そして、“重故障”状態とは、何らかの故障により電動機の稼働を停止させている状態のことをいう。

状態遷移制御部２２４２は、車載ネットワーク側の仕様における状態の定義と電力変換装置２固有の仕様における状態の定義の相違を吸収し、両者の整合性を取るためのものである。従来は、制御部２３０のファームウェアによって両者の差異を吸収していた。これに対して、本実施形態では状態遷移制御部２２４２により上記差異が吸収される。このため、制御部２３０のファームウェアを車載ネットワークの種類毎に用意する必要はなく、制御部２３０のファームウェアは上記固有の仕様における状態の定義に対応したものであれば良い。

状態遷移制御部２２４２は、入力信号にて指定された状態（ネットワーク技術仕様において定義された状態、本実施形態では、図１０に示す状態遷移に現れる各状態の何れか）を電力変換装置２固有の仕様における状態（図１１に示す状態遷移に現れる各状態の何れか）に変換するための処理を状態遷移テーブル２２４５に基づいて実行する。より詳細に説明すると、図６における状態遷移テーブルは、図１２に示す変換マップテーブルと図１３に示す変換方法テーブルにより構成されている。これらテーブルも通信信号処理部２２０の記憶部に記憶されている。状態遷移制御部２２４２は、定周期信号にて指定された遷移先の状態に応じた変換式（すなわち、定周期信号に含まれている状態値に応じた変換式）の識別子（以下、状態遷移変換ＩＤ）を変換マップテーブルを検索して求め、当該状態遷移変換ＩＤの示す変換式にしたがって遷移後の状態を変換方法テーブルを参照して特定する。図１３に示すように、変換方法テーブルには、状態遷移変換ＩＤに対応づけて変換方法の内容を表すデータとその変換方法の実行条件（本実施形態では、電力変換装置２の内部変数に関する条件）を示すデータとが格納されている。実行条件を複数設定するようにすれば、複雑な状態遷移同士の変換処理が可能となり、どの状態遷移を選択すべきかを当該実行条件に当てはめることで決定することができる。

定周期信号監視部２２４３は、図６に示すように信号置換変換部２２４１から制御部２３０に至る信号の伝達経路に設けられている。定周期信号は一定の周期で到来する信号であるが、ノイズ等の影響により本来到来するべきタイミングに信号が到来しないこと（信号抜け）が発生し得る。そして、このような信号抜けが発生すると電動機３の駆動制御に支障が生じる虞がある。定周期信号監視部２２４３は、上記のような信号抜けに対処するために設けられている。定周期信号監視部２２４３は、信号置換変換部２２４１から与えられる定周期信号（電力変換装置２固有の仕様における制御指令）を記憶するとともに計時を開始し、上記一定の時間間隔（すなわち、定周期信号と到来間隔）に対応する監視時間が経過しても後続の定周期信号を受信しない場合には、定周期信号の信号抜けが発生したと判定する。定周期信号の信号抜けが発生したと判定した場合には、定周期信号監視部２２４３は、上記記憶した制御指令に基づいて、制御部２３０に与える制御指令を補完する。

より詳細に説明すると、定周期信号監視部２２４３は、信号置換変換部２２４１から与えられる定周期信号を蓄積しておくリングバッファ（図示略）を有しており、前回の定周期信号の受信からその定周期信号の周期に応じた監視時間が経過しても後続の定周期信号を受信しなかった場合には信号抜けが発生したと判定する。そして、信号抜けが発生した場合には、定周期信号監視部２２４３は、本来であれば到来したであろう定周期信号の信号内容を上記リングバッファの格納内容に基づいて推定し補完する。例えば、電動機３の運転モードが速度指令モードである場合には、前回と同じ速度を指定する定周期信号を補完し、位置指令モードである場合には前回の指定位置からの変位を推定し、当該変位後の位置を指定する定周期信号を補完するといった具合である。

より好ましい態様においては、電動機３の稼働状態に応じて補完態様を異ならせても良い。例えば、電動機３の稼働状態が“運転可能”状態である場合には、上記リングバッファの格納内容から生成される定周期信号をそのまま出力し、電動機３の稼働状態が“軽故障”である場合には、電動機３の回転速度（またはトルク）が定格値を上回らないように指令値を調整して出力する（リングバッファの格納内容から推定される定周期信号の示す指令値が上記定格値を上回るものである場合には、当該推定値を用いずより小さい値を用いる等）ようにしても良い。前述したように、“軽故障”とは、電動機３の温度が所定の閾値を上回っているため、温度が低下するように出力を抑えて運転している状態であり、その趣旨を逸脱するような補完を行うことは安全確保上、好ましくなくからである。

また、別の好ましい態様においては、定周期信号の信号抜けが連続して複数回発生した場合には、その発生回数に応じて電動機３の稼働状態を遷移させる処理を定周期信号監視部２２４３に実行させても良い。具体的には、図１４に示すように、稼働状態が“運転可能”である場合には、連続する信号抜けの発生回数が閾値Ｔｈ以下である場合には、その稼働状態を維持し（すなわち、リングバッファの格納内容に基づいて補完を行う）、連続する信号抜けの発生回数が閾値Ｔｈを超えた場合には稼働状態を“軽故障”に遷移させる定周期信号（制御データとして“軽故障”を設定した制御指令）を生成して制御部２３０に与える処理を定周期信号監視部２２４３に実行させるのである。さらに、稼働状態が“軽故障”である場合には、連続する信号抜けの発生回数が閾値Ｔｈ以下である場合には、その稼働状態を維持し、連続する信号抜けの発生回数が閾値Ｔｈを超えた場合には稼働状態を“重故障”に遷移させる定周期信号を生成して制御部２３０に与える処理を定周期信号監視部２２４３に実行させても良い。一般に信号抜けはノイズ等に起因して発生することが多いが、信号抜けが連続して発生するということは何らかの故障が発生している虞があるからである。

以上説明したように本実施形態においては、制御部２３０には常に電力変換装置２固有の仕様で定義された制御指令が与えられるため、制御部２３０のファームウェアを車載ネットワークの種類別に用意する必要はない。また、上記固有の仕様と車載ネットワーク側の仕様との差異は、データ配列定義テーブル２２４４ａ、変換データテーブル２２４４ｂ、変換式テーブル２２４４ｃ、および状態遷移テーブル２２４５の各テーブルの格納内容によって吸収されるため、これら各テーブルの格納内容を更新することで多様な国際標準規格に対応することが可能になる。つまり、本実施形態によれば、制御部２３０のファームウェアの書き換えを行うことなく、電力変換装置２を多様な産業用ネットワークに対応させることが可能になる。なお、上記実施形態では、上記各テーブルは通信信号処理部２２０の記憶部（通信信号処理部２２０のマイクロコンピュータの制御プログラムが記憶されている記憶部）に格納されていたが、これとは別個の記憶部に上記各テーブルを記憶させておいても良い。

以上本発明の一実施形態について説明したが、この実施形態に以下の変形を加えても勿論良い。
（１）上記実施形態では、電動器３の稼働状態が“運転可能”である場合に閾値Ｔｈを上回る数の定周期信号が連続して欠落した場合には動作状態を“軽故障”に遷移させ、同稼働状態が軽故障である場合に同閾値Ｔｈを上回る数の定周期信号が連続して欠落した場合には稼働状態を重故障に遷移させた。しかしながら、“運転可能”状態から“軽故障”状態に遷移させるか否かを判定する際の閾値と、“軽故障”状態から“重故障”状態に遷移させるか否かを判定する際の閾値とが同じである必要はなく、両者が異なる値であっても勿論良い。

（２）本発明の適用対象は自動車の電動機の駆動制御を行う電力変換装置や自動車に搭載される機器に限定されるものではなく、工場などに設置される電力変換装置であっても良い。また、本発明の適用対象はインバータなどの電力変換装置には限定されず、サーボであっても良い。要は、産業用ネットワークに接続され、当該産業用ネットワークを介して与えられる制御指令に応じて制御対象の機器の作動制御を行うドライブ機器であれば本発明を適用可能である。

１…電源、２…電力変換装置、３…電動機、４…速度／位置センサ、５…外部コントローラ、６…他のドライブ機器、１０…主回路部、２０…制御基板、３０…電流センサ、２１０…通信Ｉ／Ｆ部、２２０…通信信号処理部、２３０…制御部、２４０…安全ＣＰＵ、２２１０…受信部、２２２０…データ取得部、２２３０…データ分離部、２２４０…定周期信号処理部、２２４１…信号置換変換部、２２４２…状態遷移制御部、２２４３定周期信号監視部、２２４４ａ…データ配列定義テーブル、２２４４ｂ…変換データテーブル、２２４４ｃ…変換式テーブル、２２４５…状態遷移テーブル、２２５０…非定周期信号処理部、２２６０…データ結合部、２２７０…データ格納部、２２８０…送信部。

Claims (7)

1. 与えられた第１の制御指令に応じて制御対象の機器を制御する制御部と、
   ネットワークを介して上位装置から受信する第２の制御指令を前記第１の制御指令に変換するためのデータが格納されたテーブルと、
   前記ネットワークを介して受信した第２の制御指令を、前記テーブルの格納内容にしたがって前記第１の制御指令に変換して前記制御部に与える変換部と、
   を有することを特徴とするドライブ機器。
2. 前記テーブルには、第２の制御指令に含まれる指令値の種類毎に当該指令値を前記第１の制御指令における指令値に変換するための変換式を表すデータが格納されており、前記変換部は当該変換式にしたがって各指令値を変換することで、前記第２の制御指令を前記第１の制御指令に変換する
   ことを特徴とする請求項１に記載のドライブ機器。
3. 前記第１の制御指令は前記制御部固有の仕様において定められた制御指令であり、前記第２の制御指令は標準規格において定められた制御指令であることを特徴とする請求項１または２に記載のドライブ機器。
4. 前記固有の仕様においては前記制御対象の機器の稼働状態として複数種の状態が定められているとともに、前記標準規格においても前記制御対象の機器の稼働状態として複数種の状態が定められており、
   前記変換部から前記制御部へ与えられる第１の制御指令には前記固有の仕様における複数種の状態の何れかを指定する第１の状態値が含まれている一方、前記上位装置の送信する第２の制御指令には前記標準規格における複数種の状態の何れかを指定する第２の状態値が含まれており、
   前記テーブルには、前記標準規格における複数種の状態の各々を表す各第２の状態値に対応付けて当該第２の状態値を前記固有の仕様において対応する状態を表す第１の状態値に変換するための変換式を表すデータが格納されており、
   前記変換部は、前記ネットワークを介して受信した第２の制御指令に含まれている第２の状態値を前記テーブルの格納内容を参照して第１の状態値に変換して前記制御部に与える第１の制御指令を生成し、
   前記制御部は、前記変換部から与えられる第１の制御指令に含まれている第１の状態値の示す状態となるように、前記制御対象の機器を制御する
   ことを特徴とする請求項３に記載のドライブ機器。
5. 前記第２の制御指令は、所定の時間間隔で送信される定周期信号として前記上位装置から送信され、
   前記変換部は、受信した定周期信号に応じて生成した第１の制御指令を記憶するとともに、定周期信号に信号抜けが発生した場合には、記憶されている第１の制御指令に含まれている指令値、または当該指令値からの推定変動分を含んだ指令値を含む第１の制御指令を生成して前記制御部に与える
   ことを特徴とする請求項４に記載のドライブ機器。
6. 前記制御部固有の仕様において定義されている複数種の状態には、前記制御対象の機器をその出力が定格値を下回るように制限を加えつつ稼働させていることを示す第１の状態と、当該制限を加えずに稼働させていることを示す第２の状態とが含まれ、
   前記変換部は、前記制御対象の機器の稼働状態が前記第１の状態である場合には、前記新たに生成した第１の制御指令に含まれる指令値を前記制御対象の機器の出力が定格値を上回らないように調整して前記制御部に与える
   ことを特徴とする請求項５に記載のドライブ機器。
7. 前記変換部は、前記制御対象の機器の稼働状態が前記第２の状態である状況下において、連続して抜けた定周期信号の数が所定数以下である間は記憶した第１の制御指令に基づいて生成した新たな第１の制御指令を前記制御部に与え、連続して抜けた定周期信号の数が前記所定値を上回ったことを契機として前記制御対象の機器の稼働状態を前記第１の状態に遷移させる新たな第１の制御指令を生成して前記制御部に与える
   ことを特徴とする請求項６に記載のドライブ機器。

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