JP5486336B2 - 車両用電力変換器の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は車両用インバータ、車両用コンバータ及び車両用電源装置等の車両用電力変換器の制御装置に関する。
従来の車両用電力変換器の制御装置は、車両の運転状態を決定するために必要な運転情報により運転状態を決定する車両制御手段と、決定した運転状態に応じて電力変換器を制御する変換器制御手段を、通信手段で接続した構成となっており、車両制御手段は複数台の変換器手段に対して運転状態を連絡することが可能である。これにより、制御手段に共通する入出力情報を車両制御手段に集約し、変換器制御手段と通信手段を用いて送受信することで、入出力情報の配線数を低減することができる。
特願２００９−１４６２８５
特許文献１記載のハブ型ネットワーク通信手段と故障情報連絡用の通信手段により車両制御手段と変換器制御手段を接続する構成では、故障情報を受信した制御手段のマイコンやソフトウェアに異常が発生していた場合、保護動作を実行することができない問題があった。
さらに、故障情報を受信した制御手段が健全である場合でも、故障情報を受信してから保護動作を実行するまで、故障情報の受信処理、保護動作実行処理などのソフトウェア処理の時間だけ遅延が発生する問題もある。
上記課題は、車両制御手段の故障信号通信手段により変換器制御手段のＰＷＭパルス出力手段を停止可能、および変換器制御手段の故障情報連絡用の通信手段により車両制御手段の遮断器制御手段から遮断器開放指令出力可能とすることで解決される。ネットワーク通信手段が故障した場合、車両制御手段がＰＷＭパルス停止が必要となる故障を検知した場合、および変換器制御手段が遮断器開放が必要となる故障を検知した場合において、ネットワーク通信手段を介さずに接続先の制御手段に対して保護動作が可能となる。
以上説明したように、本発明によれば、故障信号通信手段で保護動作を実行することにより、ネットワーク通信手段の健全性が保てない場合、故障情報受信側のマイコンやソフトウェアに異常が発生した場合でも、故障情報を検知した制御手段が接続先の制御手段に保護動作を実行することが可能となる。
車両制御手段が故障信号通信手段により変換器制御手段のＰＷＭパルスを停止することにより、変換器制御手段がＰＷＭパルスを停止できない場合においてもＰＷＭパルス停止が可能となる。
変換器制御手段が故障信号通信手段により車両制御手段の遮断器開放信号を出力することにより、車両制御手段が遮断器開放手段を出力できない場合においても遮断器開放信号の出力が可能となる。
変換器制御手段の故障検出手段が、車両制御手段の遮断器開放信号出力が必要となる故障を検出した場合に、故障検出手段が変換器制御手段のソフトウェア処理を介さずに故障情報連絡用の通信手段により車両制御手段の遮断器開放信号を出力することにより、変換器制御手段のマイコンやソフトウェアに故障が発生した場合、およびソフトウェア処理を介さず高速に保護動作が必要な場合においても遮断器開放信号の出力が可能となる。
図１は本発明の一実施形態による車両用電力変換器の制御装置である。
以下、発明の実施形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態による車両用電力変換器の制御装置を示す。なお、本実施形態では２台のインバータ装置を駆動する場合について説明する。
本実施形態において、車両制御手段１は、マイコン１０、車両情報制御装置インタフェース１１、イーサネット（登録商標）インタフェース１２、スイッチングハブ１３、デジタル出力インタフェース１４、故障検出手段１５からなり、車両情報制御装置インタフェース１１に車両情報制御装置３より出力される運転指令２２を入力し、故障検出手段１５に断流器４の接点信号２４及び変換制御手段２ａ、２ｂの故障信号３３ａ、３３ｂを入力する。
マイコン１０は、運転指令２２、接点信号２４および故障信号３３ａ、３３ｂより断流器状態、制御指令を決定する。ここで決定した断流器状態によりデジタル出力インタフェース１４から断流器４に駆動信号２３を出力し、決定した制御指令をイーサネットインタフェース１２、スイッチングハブ１３を介してイーサネット信号３２ａ、３２ｂを変換器制御手段２ａ、２ｂのイーサネットインタフェース１９ａ、１９ｂに出力する。
次に、２台の変換器制御手段２ａ、２ｂは、マイコン１６ａ、１６ｂ、アナログ入力インタフェース１７ａ、１７ｂ、故障検出手段１８ａ、１８ｂ、イーサネットインタフェース１９ａ、１９ｂ、パルスインタフェース２０ａ、２０ｂ、ロジック回路２１ａ、２１ｂからなり、マイコン１６ａ、１６ｂはイーサネットインタフェース１９ａ、１９ｂを介してイーサネット信号３２ａ、３２ｂから制御指令を取り込む。
マイコン１６ａ、１６ｂは、ロジック回路２１ａ、２１ｂを介してＰＷＭパルス信号３０ａ、３０ｂを出力し、インバータ装置５ａ、５ｂを駆動する。これにより３相誘導電動機６ａ、６ｂの回転速度が制御される。３相誘導電動機６ａ、６ｂの回転速度をパルス発生器７ａ、７ｂで速度に比例したパルス列２９ａ、２９ｂに変換し、パルスインタフェース２０ａ、２０ｂを介してマイコン１６ａ、１６ｂに入力する。速度センサレス制御の場合は、電動機電流より電動機の回転速度を推定するため、パルス発生器７ａ、７ｂを省略することが可能である。
また、電流検出器８ｕａ、８ｖａ、８ｗａ及び８ｕｂ、８ｖｂ、８ｗｂで検出した電動機電流２６ａ、２７ａ、２８ａ及び２６ｂ、２７ｂ、２８ｂと、電圧検出器９ａ、９ｂで検出したインバータ装置５ａ、５ｂの直流電源電圧２５ａ、２５ｂはアナログ入力インタフェース１７ａ、１７ｂを介してマイコン１６ａ、１６ｂに入力する。電動機電流は、２相分の電流値を足し合わせ反転させることにより残り１相の電流値を得られるため、電流検出器は１電動機あたり２個に省略可能である。
車両制御手段１のマイコン１０は、イーサネット信号３２ａ、３２ｂの通信周期、受信データの誤り検出符号から変換器制御手段２ａ、２ｂの健全性を確認し、変換器制御手段２ａ、２ｂの異常を確認した場合、デジタル出力インタフェース１４を介して断流器４の駆動信号２３を遮断してインバータ装置５ａ、５ｂに供給する電源を切り離すと共に、故障検出手段１５を介して故障信号３４ａ、３４ｂを出力する。
変換器制御手段２ａ、２ｂのマイコン１６ａ、１６ｂは、イーサネット信号３２ａ、３２ｂの通信周期、受信データの誤り検出符号から車両制御手段１の健全性を確認し、車両制御手段１の異常を確認した場合、ＰＷＭパルス信号３０ａ、３０ｂを停止すると共に、故障検出手段１８ａ、１８ｂを介して故障信号３３ａ、３３ｂを出力する。
車両制御手段１および変換器制御手段２ａ、２ｂが健全で、イーサネット信号３２ａ、３２ｂに断線などのネットワーク故障が発生した場合においても、車両制御手段１および変換器制御手段２ａ、２ｂはイーサネット信号３２ａ、３２ｂの通信周期、受信データの誤り検出符号から接続先の制御手段と判断して故障検出手段１５、１８ａ、１８ｂを介して故障信号３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂを出力することで保護動作が可能である。
変換器制御手段２ａ、２ｂは、ＰＷＭパルス信号３０ａ、３０ｂとＰＷＭパルスフィードバック信号３１ａ、３１ｂをロジック回路２１ａ、２１ｂで比較することでＰＷＭパルス信号の健全性を確認し、ＰＷＭパルス信号の異常を検知した場合、ロジック回路２１ａ、２１ｂによりＰＷＭパルス信号３０ａ、３０ｂを停止すると共に、故障検出手段１８ａ、１８ｂを介して故障信号３３ａ、３３ｂを出力する。
車両制御手段１は、故障検出手段１５に変換器制御手段２ａ、２ｂの故障信号３３ａ、３３ｂを入力し、故障検出手段１５はデジタル出力インタフェース１４を介して断流器４の駆動信号２３を遮断してインバータ装置５ａ、５ｂに供給する電源を切り離す。
変換器制御手段２ａ、２ｂは、故障検出手段１８ａ、１８ｂに車両制御手段１の故障信号３４ａ、３４ｂを入力し、該当インバータ装置５ａ、５ｂのＰＷＭパルス信号３０ａ、３０ｂを停止する。
１ 車両制御手段
２ａ 変換器制御手段
２ｂ 変換器制御手段
３ 車両情報制御装置
４ 断流器
５ａ インバータ装置
６ａ ３相誘導電動機
６ｂ ３相誘導電動機
７ａ パルス発生器
７ｂ パルス発生器
８ｕａ 電流検出器
８ｖａ 電流検出器
８ｗａ 電流検出器
８ｕｂ 電流検出器
８ｖｂ 電流検出器
８ｗｂ 電流検出器
９ａ 電圧検出器
９ｂ 電圧検出器
１０ マイコン
１１ 車両情報制御装置インタフェース
１２ イーサネットインタフェース
１３ スイッチングハブ
１４ デジタル出力インタフェース
１５ 故障検出手段
１６ａ マイコン
１６ｂ マイコン
１７ａ アナログ入力インタフェース
１７ｂ アナログ入力インタフェース
１８ａ 故障検出手段
１８ｂ 故障検出手段
１９ａ イーサネットインタフェース
１９ｂ イーサネットインタフェース
２０ａ パルスインタフェース
２０ｂ パルスインタフェース
２１ａ ロジック回路
２１ｂ ロジック回路
２２ 運転指令
２３ 駆動信号
２４ 接点信号
２５ａ 直流電源電圧
２５ｂ 直流電源電圧
２６ａ 電動機電流
２６ｂ 電動機電流
２７ａ 電動機電流
２７ｂ 電動機電流
２８ａ 電動機電流
２８ｂ 電動機電流
２９ａ パルス列
２９ｂ パルス列
３０ａ ＰＷＭパルス信号
３０ｂ ＰＷＭパルス信号
３１ａ ＰＷＭパルスフィードバック信号
３１ｂ ＰＷＭパルスフィードバック信号
３２ａ イーサネット信号
３２ｂ イーサネット信号
３３ａ 故障信号
３３ｂ 故障信号
３４ａ 故障信号
３４ｂ 故障信号

Claims (6)

  1. 力行又はブレーキの運転指令に基づき車両の電動機の速度を制御するための制御指令を決定する車両制御手段と、
    前記制御指令に基づくＰＷＭパルスにより電力変換器を制御する変換器制御手段と、
    前記車両制御手段による投入・開放指令に基づいて前記電力変換器への電力の供給及び遮断を行う遮断器とを備え、
    前記車両制御手段と前記変換器制御手段をネットワーク通信手段と故障信号通信手段とで各々接続する車両用電力変換器の制御装置において、
    前記車両制御手段と前記変換器制御手段は前記ネットワーク通信手段を介して接続先の前記車両制御手段または前記変換器制御手段の健全性を互いに確認し、
    前記車両制御手段は、接続先の前記変換器制御手段の故障を検出した場合、
    前記電力変換器への電源供給を遮断すると共に、前記故障信号通信手段を介して前記変換器制御手段に対して保護動作指令を出力すること
    を特徴とする車両用電力変換器の制御装置。
  2. 請求項１に記載の車両用電力変換器の制御装置において、
    前記変換器制御手段は、接続先の前記車両制御手段の故障を検出した場合、
    前記ＰＷＭパルスを停止すると共に、前記故障信号通信手段を介して前記車両制御手段に対して保護動作指令を出力すること
    を特徴とする車両用電力変換器の制御装置。
  3. 請求項１または請求項２に記載の車両用電力変換器の制御装置において、
    通信周期と受信データの誤り検出符号とに基づいて前記健全性を確認すること
    を特徴とする車両用電力変換器の制御装置。
  4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の車両用電力変換器の制御装置において、
    前記車両制御手段及び前記変換器制御手段が健全で、かつ、前記通信周期と前記受信データの誤り検出符号とに基づいて前記ネットワーク通信手段の故障を検出した場合、
    前記車両制御手段または前記変換器制御手段が、前記故障通信手段を介して接続先の前記変換器制御手段または前記車両制御手段に対して保護動作指令を出力すること
    を特徴とする車両用電力変換器の制御装置。
  5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の車両用電力変換器の制御装置において、
    前記変換器制御手段は、前記ＰＷＭパルスと前記電力変換器からのフィードバック信号であるＰＷＭパルスフィードバックとを比較することで、前記ＰＷＭパルスの健全性を確認すること
    を特徴とする車両用電力変換器の制御装置。
  6. 請求項５に記載の車両用電力変換器の制御装置において、
    前記変換器制御手段は、前記ＰＷＭパルスの異常を検知した場合、
    前記ＰＷＭパルスを停止すると共に、前記故障信号通信手段を介して前記車両制御手段に対して保護動作指令を出力すること
    を特徴とする車両用電力変換器の制御装置。
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