JP4562711B2

JP4562711B2 - 制御装置の保護動作制御システム

Info

Publication number: JP4562711B2
Application number: JP2006270728A
Authority: JP
Inventors: 義文熊谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-10-02
Filing date: 2006-10-02
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2026-10-02
Also published as: JP2008090600A

Description

この発明は、電気車駆動装置用制御装置等の制御装置における各種の故障や異常を検知し、検知された複数の故障検知信号を保護動作部に伝送して故障検知信号に応じた保護動作制御を行う、制御装置の保護動作制御システムに関するものである。

従来の電気車駆動装置用制御装置においては、特許文献１に示されるように、各種の故障もしくは異常（以下故障と総称する）を検知した複数の故障検知信号は、モニタ装置間を伝送される際に、パラレル−シリアル伝送手段によりシリアル信号化され、１本に集約されたシリアル信号線として伝送され、受信側のモニタ装置では、同じくシリアル−パラレル伝送手段によって元のパラレル信号に戻され、制御マイコンなどに入力される。これにより、監視すべき故障信号本数分の引き通し線を用いることなく複数の故障検知信号の伝送が可能になる。

特開平２−７４１０２（第１図）

上記の従来技術では、信号本数が減少し、信号本数の制約なしに伝送回路を構成することが可能になるものの、全ての故障検知信号を個別に伝送していた場合と異なり、信号をシリアル化したことによって、個々の信号に時系列的な順序が発生してしまうこととなるばかりか、シリアル信号線が断線した場合、故障検知信号を全く伝送することができなくなる。
電気車駆動装置用制御装置における故障検知信号は電気車内で発生した故障情報を示すものであり、これにもとづいて電気車を迅速且つ安全に制御する必要がある。発生する故障のうち、軽微で自動復帰するもの、または外部からの人為的な操作によって復旧するような故障を軽故障、電気車の駆動系に直接関係する様な重度の故障を重故障と呼ぶが、万が一重故障が発生した場合には従来技術のような信号のシリアル化による時系列的遅れは回避されなければならず、電気車を迅速且つ安全に制御しなければならない。

この発明は、上記のような点に鑑み、パラレル／シリアル変換による信号線数の抑制による柔軟な機器構成を達しつつ、個別に故障検知信号を伝送している場合と同様に即座に故障検知から保護動作を行い、より安全性の高い保護動作制御を行える制御装置の保護動作制御システムを提供することを目的とする。

この発明は、制御装置の故障を検知して故障検知信号を出力する故障検知部と、この故障検知部からの複数の故障検知信号を信号線を介して受信し、これらの故障検知信号に対応して所定の保護動作を実行する保護動作部とを備えた制御装置の保護動作制御システムにおいて、前記故障検知部は、前記制御装置の故障を検知して故障検知信号を出力する複数の故障検知回路と、前記複数の故障検知信号の論理和をとった論理和信号を第一の信号線を介して送出する論理和回路と、前記複数の故障検知信号をシリアル信号に変換し第二の信号線を介して送出するパラレル／シリアル変換回路とを備え、前記保護動作部は、前記第一の信号線を介して伝送された論理和信号により保護動作を行う複数の保護動作回路と、前記第二の信号線を介して伝送された複数の故障検知信号をパラレル信号に変換するシリアル／パラレル変換回路と、前記複数の保護動作回路の動作を監視すると共に、前記第一の信号線が断線した場合に前記第二の信号線を介して伝送された前記パラレル信号にもとづき、前記複数の保護動作回路を動作させる制御手段とを備えたものである。

この発明によれば、伝送信号線数を抑制しつつ、信号のシリアル化による時系列的遅れがなく迅速に保護動作を行えることを可能とし、より信頼性の高い制御装置の保護動作制御システムを実現することができる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１である電気車駆動装置用制御装置の保護動作制御システムを示すもので、電気車駆動装置用制御装置における各種の故障を検知し故障検知信号を送出する故障検知部１０と、この故障検知部１０から伝送された故障検知信号にもとづき各種の必要な保護動作を行う保護動作部２０とで構成される。

故障検知部１０において、１１は故障検知におけるセット値などを規定する制御マイコン、１２a，１２ｂは電気車において発生した故障を検知する複数の故障検知回路、１３ａ，１３ｂは故障検知回路１２a，１２ｂにて検知された各故障検知信号をそれぞれ伝送する信号線、１４は信号線１３ａ，１３ｂによって伝送された複数の故障検知信号をパラレル信号からシリアル信号へ変換するパラレル／シリアル変換回路、１５ａ，１５ｂは故障検知信号の論理和（ＯＲ）をとる論理和回路で、１５ａは重故障に対応する論理和回路、１５ｂは軽故障に対応する論理和回路である。
１６ａ，１６ｂは論理和回路１５ａ，１５ｂによって生成された重故障、軽故障のそれぞれの論理和信号を伝送する信号線、１７はパラレル／シリアル変換回路１４によってシリアル変換された故障検知信号を伝送する信号線である。
１８は制御マイコン１１と接続され、シリアル信号のスタートビットを伝送する信号線である。

保護動作部２０において、２１は電気車駆動装置用制御装置の保護動作を行うためのソフトウェアを記述した制御マイコン、２２は信号線１７を介して伝送されたシリアル信号をパラレル信号に変換するシリアル／パラレル変換回路で、その出力を制御マイコン２１に供給する。
２３ａ，２３ｂは信号線１６ａ，１６ｂによって伝送された各々の故障検知信号に対応した保護動作を行う保護動作回路、２４はシリアル／パラレル変換回路２２によって変換された各々の故障検知信号をモニタ等に表示する表示回路、２５はシリアル／パラレル変換回路２２によって変換された各々の故障検知信号を時系列的に記録する記憶回路である。
そして、制御マイコン２１は、信号線１８により故障検知部１０の制御マイコン１１と接続されていると共に、シリアル／パラレル変換回路２２、保護動作回路２３ａ，２３ｂ、表示回路２４、記憶回路２５と接続され、後述するような各種の制御を実行する。

上記の構成において、電気車の走行時において駆動装置用制御装置に、ある種の故障が発生すると、それは直ちに故障検知回路１２ａ，１２ｂによって検知され、故障検知信号としてそれぞれ信号線１３ａ，１３ｂに送出される。
送出された故障検知信号信号はパラレル／シリアル変換回路１４において個別のパラレル信号からシリアル信号へと変換され、故障検知部１０から保護動作部２０へ信号線１７を介して伝送される。
保護動作部２０において、信号線１７を介して伝送されたシリアル信号は、シリアル/パラレル変換回路２２によりパラレル信号に変換されて個別の故障検知信号として制御マイコン２１へと入力される。そして、制御マイコン２１の指令により表示回路２４に故障検知信号が運転台等に表示されると共に、記憶回路２５に故障検知信号が時系列的に記録される。

上記の動作は、基本的に従来技術と同様であるが、この発明においてはさらに以下の動作を行う。
すなわち、発生した故障に対し直ちに故障検知回路１２ａ，１２ｂがその故障を検知し、故障検知信号を信号線１３ａ，１３ｂへ送出し、パラレル／シリアル変換回路１４へ伝送すると同時に、故障の内分けにより、重故障、軽故障のそれぞれにおいて論理和回路１５ａ，１５ｂへ故障検知信号を出力する。論理和回路１５ａ，１５ｂにおいては、重故障、軽故障のそれぞれにおいて発生した故障検知信号の論理和をとり、それぞれの論理和信号を信号線１６ａ，１６ｂを介して保護動作部２０へと伝送する。保護動作部２０において、保護動作回路２３ａ，２３ｂはそれぞれの論理和信号を受信すると直ちに必要な保護動作を行い、電気車駆動用の制御装置を安全かつ迅速に保護する。

なお、故障検知信号はパラレル／シリアル変換回路１４、信号線１７、シリアル／パラレル変換回路２２のルートを介して制御マイコン２１に入力されるが、このルートの故障検知信号は、変換回路を通過するため、論理和回路１５ａ，１５ｂ、信号線１６ａ、１６ｂ、保護動作回路２３ａ，２３ｂのルートにより伝送される故障検知信号に比して若干遅れる。
このため通常状態においては、保護動作回路２３ａ，２３ｂは、シリアル／パラレル変換回路２２のルートに優先して論理和回路１５ａ，１５ｂのルートの故障検知信号により迅速に保護動作を行う。

この場合、保護動作部２０の制御マイコン２１は、論理和回路１５ａ，１５ｂのルートによる保護動作回路２３ａ，２３ｂの動作を監視し、論理和回路１５ａ，１５ｂのルートによる保護動作とシリアル／パラレル変換回路２２のルートから伝送された故障検知信号との整合性をチェックすることによって、論理和信号を伝送する信号線１６ａ，１６ｂの断線を検知し、さらに、伝送されるシリアル信号に断線検知用のビットを付加することによって、シリアル信号を伝送する信号線１７の断線検知を行う。

以下、上記のような信号線の断線検知を行う場合の動作について具体的に説明する。
図２は図１の信号線１７，１８により伝送される信号の一例を示す信号波形図である。
Ｓ１は、図１における信号線１７により伝送されるシリアル信号、Ｓ２は故障検知部１０の制御マイコン１１によって作成され信号線１８を介して保護動作部２０の制御マイコン２１に伝送されるシリアル信号Ｓ１のスタートビット信号、Ｓ３は制御マイコン１１と制御マイコン２１のそれぞれに同期したクロック信号、Ｓ４は制御マイコン２１内でカウントされるカウンタの値である。
制御マイコン２１は、制御マイコン１１から出力されるスタートビットＳ２を受け取ると、Ｓ４に示す通りカウンタをリセットしてカウントアップを開始すると同時に、次のクロックＳ３の立ち上がりから始まる情報をシリアル信号として認識する。制御マイコン１１と制御マイコン２１の間にはカウンタの値、すなわちシリアル信号のビット長については予め取り決めを行っておき、カウンタの値が予め取り決めた値nに達した段階で制御マイコン２１はシリアル信号が終了したものと認識する。
なお、故障検知部１０のパラレル／シリアル変換回路１４においては、信号線１３ａ，１３ｂによって入力される各種故障検知信号がない場合、すなわち故障が起こっていない場合においても出力するシリアル信号の最初のビットには必ず開始フラグ'１１'を、最終ビットには終了フラグ'１０'を出力するよう予め設定しておくものとする。これらのフラグは、ビットが欠落したり受信側である保護動作部２０で検知できなかったりした場合に、故障検知信号を正確に認識、制御できなくなるのを防止するのに有効である。

次に、論理和信号の信号線１６a，１６ｂ、シリアル信号の信号線１７が断線した場合の保護動作について図３，４，５の動作説明図を用いて説明する。
図３，４，５において、Ｆ１２ａ，Ｆ１２ｂ，Ｆ１４，Ｆ１５ａ，Ｆ１５ｂ，Ｆ２１，Ｆ２２，Ｆ２３ａ，Ｆ２４，Ｆ２５は、それぞれ故障検知回路１２ａ，１２ｂ、パラレル／シリアル変換回路１４、論理和回路１５ａ、１５ｂ、制御マイコン２１、シリアル／パラレル変換回路２２、保護動作回路２３ａ，２３ｂ、表示回路２４、記憶回路２５の機能ブロックを示している。

いま、図３に示すように、論理和信号の信号線１６a，１６ｂが断線したとすると、故障検知回路から出力された故障検知信号は、論理和回路とパラレル／シリアル変換回路に送られる。この場合、論理和信号の信号線１６a、１６ｂが断線しているため、論理和信号による保護動作が行われないが、シリアル化された故障検知信号は、パラレル変換されて制御マイコンへ入力される。
そして、保護動作を監視している制御マイコンは、論理和信号による保護動作がないにもかかわらず、シリアル化された故障検知信号入力があることで、論理和信号の信号線１６a，１６ｂの断線を検知すると同時に、シリアル化された故障検知信号による保護動作を直ちに実行させる。
これと同時に、制御マイコンはシリアル化された故障検知信号による保護動作情報と、論理和信号の信号線１６a，１６ｂの断線情報を表示回路に表示させると共に、記憶回路にこの状態を記録する。更に、制御マイコンは、信号線１６a，１６ｂの断線に伴う電気車両に必要な制御を安全かつ迅速に実行する。

次に、図４に示すように、シリアル信号の信号線１７が断線した場合には、故障検知回路から出力された故障検知信号は、論理和回路とパラレル／シリアル変換回路に送られる。この場合論理和信号の信号線１６ａ，１６ｂを介して、直ちに保護動作が行われる。
一方、シリアル信号の信号線１７が断線しており、制御マイコン側へ保護情報が入力されない。
この場合、保護動作回路を監視している制御マイコンは、論理和信号による保護動作があるにもかかわらず、シリアル化された故障検知信号の入力がなく、かつ、信号線１７の断線によるシリアル信号開始・最終ビットが確認できないことで、信号線１７の断線を検知する。
また、制御マイコンは、論理和信号による保護動作情報と、シリアル信号の信号線１７の断線情報を表示回路に表示させると共に、記憶回路にこの状態を記録する。更に、信号線１７の断線に伴う電気車両に必要な制御を安全かつ迅速に実行する。

更に、図５に示すように、論理和信号の信号線１６a，１６ｂ、シリアル信号の信号線１７の両方が断線した場合には、故障検知回路から出力された故障検知信号は、論理和回路とパラレル／シリアル変換回路に送られるが、論理和信号の信号線１６ａ，１６ｂが断線しているため、論理和信号による保護動作が行われない。また、シリアル信号の信号線１７も断線しているため、故障検知情報が制御マイコンへ伝送されず、図４の場合と同様に、シリアル信号断線によるシリアル信号開始・最終ビットが確認できないことで、シリアル信号の信号線１７の断線が検知される。
制御マイコンは、論理和信号の信号線１６a，１６ｂの断線情報と、シリアル信号の信号線１７の断線情報を表示回路に表示させると共に、記憶回路にこの状態を記録する。更に、信号線１６ａ，１６ｂ、信号線１７の断線に伴う電気車両に必要な制御を安全かつ迅速に実行する。

以上のように、この発明の実施の形態１によれば、パラレル／シリアル変換による信号線数の抑制による柔軟な機器構成を達しつつ、個別に故障検知信号を伝送している場合と同様に即座に故障検知から保護動作を行い、より安全性の高い電気車駆動制御装置の保護動作制御を実現することができる。
また、発生した故障検知情報を確実に保護動作部へ伝送できるだけでなく、各種伝送ラインが断線した場合においても高い冗長性を確保することが可能となる。

なお、上記実施の形態では、電気車駆動装置用制御装置の保護動作制御システムに適用した場合について説明したが、シリアル化による時間的遅れを回避すべき他の制御装置の保護動作制御システムにも用いても同様の効果を奏する。

この発明の実施の形態１を示す電気車駆動装置用制御装置の保護動作制御システムの概略構成図である。図１における要部の信号を示す信号波形図である。実施の形態１における信号線断線状態の一例を示す動作説明図である。実施の形態１における信号線断線状態の他の例を示す動作説明図である。実施の形態１における信号線断線状態の更に他の例を示す動作説明図である。

符号の説明

１０故障検知部
１１制御マイコン
１２ａ，１２ｂ故障検知回路
１３ａ，１３ｂ信号線
１４パラレル／シリアル変換回路
１５ａ，１５ｂ論理和回路
１６ａ，１６ｂ信号線
１７，１８信号線
２０保護動作部
２１制御マイコン
２２シリアル／パラレル変換回路
２３ａ，２３ｂ保護動作回路
２４表示回路
２５記憶回路

Claims

制御装置の故障を検知して故障検知信号を出力する故障検知部と、この故障検知部からの複数の故障検知信号を信号線を介して受信し、これらの故障検知信号に対応して所定の保護動作を実行する保護動作部とを備えた制御装置の保護動作制御システムにおいて、
前記故障検知部は、前記制御装置の故障を検知して故障検知信号を出力する複数の故障検知回路と、
前記複数の故障検知信号の論理和をとった論理和信号を第一の信号線を介して送出する論理和回路と、
前記複数の故障検知信号をシリアル信号に変換し第二の信号線を介して送出するパラレル／シリアル変換回路とを備え、
前記保護動作部は、前記第一の信号線を介して伝送された論理和信号により保護動作を行う複数の保護動作回路と、
前記第二の信号線を介して伝送された複数の故障検知信号をパラレル信号に変換するシリアル／パラレル変換回路と、
前記複数の保護動作回路の動作を監視すると共に、前記第一の信号線が断線した場合に前記第二の信号線を介して伝送された前記パラレル信号にもとづき、前記複数の保護動作回路を動作させる制御手段とを備えた
ことを特徴とする制御装置の保護動作制御システム。
前記制御手段は、前記複数の保護動作回路の動作状態と前記パラレル信号の有無にもとづき前記第一及び第二の信号線の断線検知を行うことを特徴とする請求項１記載の制御装置の保護動作制御システム。
前記制御手段は、前記パラレル信号を時系列的に記録する記憶回路を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の制御装置の保護動作制御システム。
前記故障検知部は、前記論理和回路として、前記複数の故障検知信号のうち、重故障に対応する故障検知信号の論理和をとった論理和信号を出力する第一の論理和回路と、軽故障に対応する故障検知信号の論理和をとった論理和信号を出力する第二の論理和回路とを有し、前記第一及び第二の論理和回路の論理和信号を異なる信号線を介して対応する前記複数の保護動作回路に伝送することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の制御装置の保護動作制御システム。