JPH0787604A

JPH0787604A - 電気車駆動装置

Info

Publication number: JPH0787604A
Application number: JP22888993A
Authority: JP
Inventors: Taizo Miyazaki; 泰三宮崎; Ryozo Masaki; 良三正木; Nobuyoshi Muto; 信義武藤; Fumio Tajima; 文男田島
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-09-14
Filing date: 1993-09-14
Publication date: 1995-03-31

Abstract

(57)【要約】【目的】電力変換手段の故障時でも安定し信頼性の高
い運転の継続ができ、大形化することなく電流リップル
の悪影響を抑制でき、故障部品の交換が容易な電動車駆
動装置を実現する。【構成】電気車の駆動力発生手段103の巻線に独立に
電力を供給する複数の電力変換手段102と、いずれかの
電力変換手段102の故障時には、故障した電力変換手段1
02を除く他の電力変換手段102の組合わせを決定するデ
ータベース106とを有し、データベース106が、駆動力発
生手段103を安定駆動させる複数の電力変換手段102の動
作組合せ情報を保持して、動作させるべき電力変換手段
102の組合せを決定する。駆動力発生手段102の内部モデ
ルに基づき、補正信号を作成し外乱による出力への影響
を所定倍してフィードバックする。電力変換手段102を
駆動力発生手段103に着脱可能に取付け、電力変換手段1
02と駆動力発生手段103の冷却手段を共通化した構成で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バッテリーにより駆動
される電気車の駆動装置に関し、特に信頼性及び保守性
を高めた電気車駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来において、バッテリーで駆動する電
気車制御装置としては、例えば、（１）特開平３−２５
１００２号公報や、（２）特開昭６３−３０５７９２号
公報や、（３）特開昭６４−５５０７６号公報に開示さ
れたものが知られている。上記（１）の公報記載の電気
車制御装置は、１つのインバータを用いて１つのモータ
を制御し、自動車を簡単な駆動システムにより駆動する
構成である。また、上記（２）及び（３）の公報記載の
電気車制御装置は、交流モータを複数の電力変換手段に
より駆動する構成であり、特に、上記（２）の公報記載
の電気車制御装置では、交流モータの複数の巻線を分割
し、それぞれの巻線を各電力変換手段により駆動する構
成とされており、大容量化に適する構造となっている。
また、上記（３）の公報記載の電気車制御装置では、複
数電力変換手段を用いた場合に生じる電流リップルの悪
影響を抑制することを主目的とした構成とされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た（１）〜（３）の公報記載の従来技術においては、以
下のような点が考慮されていない。すなわち、上記
（１）の公報によれば、モータを駆動する電力変換手段
のパワー素子が故障した場合には、モータが駆動でき
ず、自動車を走行させることができない。また、上記
（２）の公報によれば、複数の電力変換手段で駆動する
ことにより大容量のモータの駆動を可能とするものであ
るが、複数の電力変換手段のパワー素子が故障したの際
の運転継続については考慮されていない。

【０００４】さらに、上記（３）の公報によれば、複数
の電力変換手段を用いた時に発生しやすくなる電流リッ
プルを抑制するものであるが、これによれば大きなリア
クトルが必要となり、電気車の軽量化が阻害されるとい
う不具合がある。さらに、一般的な交流モータ駆動装置
においても、パワー素子の故障時には、どこを交換すれ
ば良いのかがわかりにくく、また、パワー素子の交換も
工具無しでは行なえないという問題があった。電気車は
電気及び機械の専門家ではない人々も利用するため、保
守性の向上を図ることが望ましい。

【０００５】本発明の第１の目的は、電気自動車の電力
変換手段の故障時でも、急激なトルク変動を伴わず安定
し信頼性の高い運転の継続が可能となる電気車駆動装置
を実現することである。本発明の第２の目的は、全体の
装置を大形化することなく、複数の電力変換手段を用い
た際に発生しやすい電流リップルの悪影響を抑制し、乗
り心地が良好な電気車駆動装置を実現することである。
本発明の第３の目的は、電力変換手段のパワー素子故障
時に、故障部品の交換が容易な電気車駆動装置を実現す
ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記第１の目
的を達成するため、次のように構成される。電気車駆動
装置は、駆動力を独立的に発生させる複数の巻線を有
し、電気車を走行駆動する駆動力発生手段と、電力を供
給する電力供給手段と、この電力供給手段からの電力を
変換し、駆動力発生手段の各々の巻線に独立的に供給す
る複数の電力変換手段と、複数の電力変換手段を各々制
御する制御手段とを備えた電気車駆動装置であって、制
御手段は、複数の電力変換手段の故障を検出する故障検
出手段と、複数の電力変換手段のうち、駆動力発生手段
の安定した運転継続が可能となる電力変換手段の組合せ
情報を有するデータベースと、いずれかの電力変換手段
の故障時にデータベースの中から故障した電力変換手段
を含まない電力変換手段の組合せ情報を抽出し、この抽
出情報に従って電力変換手段を動作させる電力変換制御
手段とを備える。

【０００７】好ましくは、上記電気車駆動装置におい
て、データベースは、複数の電力変換手段のうち、駆動
力発生手段の安定した運転継続が可能となる電力変換手
段の組合せ情報と、現在の電力変換手段の故障状態に応
じて、次に起こり得る他の電力変換手段の故障時に安定
した運転継続が可能になる電力変換手段の組合せ情報を
絞り込む絞り込み情報とを有し、他の電力変換手段の故
障時には、電力変換制御手段は、故障検出手段の出力と
現在の電力変換手段の故障状態とを用いて、データベー
スの中から双方の故障した電力変換手段を含まない電力
変換手段の組合せ情報を抽出し、この抽出情報に従って
動作させるべき電力変換手段を決定する。

【０００８】また、上記第２の目的を達成するため、駆
動力を独立的に発生させる複数の巻線を有し、電気車を
走行駆動する駆動力発生手段と、電力を供給する電力供
給手段と、この電力供給手段からの電力を変換し、駆動
力発生手段の各々の巻線に独立的に供給する複数の電力
変換手段と、複数の電力変換手段を各々制御する制御手
段とを備えた電気車駆動装置であって、駆動力発生手段
に供給される電流を検出する電流センサと、駆動力発生
手段の制御特性を変化させる制御器と、電流センサの信
号と電流指令信号との差を演算し、制御器及び駆動力発
生手段を経た電流出力を出力する差分手段とを備え、駆
動力発生手段の複数の巻線を、一定角度ごとに角度をず
らした配置に変換し、電流センサ出力及び駆動力発生手
段の内部モデルに基づいて、補正信号を作成して、制御
器により差分手段の出力を加減算する。

【０００９】また、駆動力発生手段に供給される電流を
検出する電流センサと、駆動力発生手段の制御特性を変
化させる制御器と、電流センサの信号と電流指令信号と
の差を演算し、制御器及び駆動力発生手段を経た電流出
力を出力する差分手段とを備え、駆動力発生手段の内部
モデルに基づいて、差分手段により、制御器の出力に内
部モデルを適用した信号と、電流センサの信号との差分
を演算し、所定倍して電流指令信号と加減算する。

【００１０】また、駆動力発生手段に供給される電流を
検出する電流センサと、駆動力発生手段の制御特性を変
化させる制御器と、電流センサの信号と電流指令信号と
の差を演算し、制御器および駆動力発生手段を経た電流
出力を出力する差分手段とを備え、駆動力発生手段の内
部モデルに基づいて、差分手段により、制御器の最終段
出力に内部モデルを適用した信号と、電流センサの信号
との差分を演算し、所定倍して少なくとも１つ以上の制
御器出力と加減算を行なう。

【００１１】また、駆動力発生手段に供給される電流を
検出する電流センサと、駆動力発生手段の制御特性を変
化させる少なくとも１つ以上の制御器と、電流センサの
信号と電流指令信号との差を演算し、制御器および駆動
力発生手段を経た電流出力を出力する差分手段とを備
え、駆動力発生手段の内部モデルに基づいて、差分手段
により、制御器の最終段出力に内部モデルを適用した信
号と、電流センサの信号との差分を演算し、所定倍して
電流指令信号および少なくとも１つ以上の制御器出力と
加減算を行なう。

【００１２】また、駆動力発生手段に供給される電流を
検出する電流センサと、駆動力発生手段の制御特性を変
化させる少なくとも１つ以上の制御器と、電流センサの
信号と電流指令信号との差を演算し、制御器および駆動
力発生手段を経た電流出力を出力する差分手段とを備
え、駆動力発生手段の内部モデルに基づいて、差分手段
により、制御器の最終段出力に内部モデルを適用した信
号と、電流センサの信号との差分を演算し、所定倍して
電流指令信号及び少なくとも１つ以上の制御器出力と加
減算を行なう。

【００１３】また、上記第３の目的を達成する電気車駆
動装置は、駆動力を独立的に発生させる複数の巻線を有
し、電気車を走行駆動する駆動力発生手段と、電力を供
給する電力供給手段と、この電力供給手段からの電力を
変換し、駆動力発生手段の各々の巻線に独立的に供給す
る複数の電力変換手段と、複数の電力変換手段を各々制
御する制御手段とを備えた電気車駆動装置であって、複
数の電力変換手段、若しくは制御手段を、少なくとも１
つのモジュールに構成し、このモジュールは、駆動力発
生手段に着脱可能に装着される。好ましくは、上記電気
車駆動装置において、駆動力発生手段の冷却手段と、電
力変換手段の冷却手段とを共通にした構成とされる。

【００１４】

【作用】上記第１の目的を達成する電気車駆動装置にお
いては、駆動力発生手段の各巻線を駆動するいずれかの
電力変換手段が故障すると、故障した電力変換手段が故
障検出手段により検出され、検出した電力変換手段の故
障情報は、電力変換制御手段により、動作判定データベ
ースに保持されている情報に基づいて電力変換制御手段
により、故障した電力変換手段を除く他の電力変換手段
の組合わせが決定され、この決定された電力変換手段を
用いて駆動力発生手段の各巻線が駆動される。

【００１５】また、この場合に、データベースは、電力
変換手段故障時において、安定運転継続が可能となる電
力変換手段の組合せ情報と、現在の電力変換手段の故障
状態に応じて、次に起こり得る他の電力変換手段の故障
時に安定した運転継続が可能になる電力変換手段の組合
せ情報を絞り込む絞り込み情報とを有しているので、急
激なトルク変動を生じないような運転に移行され、安定
し信頼性の高い駆動力発生手段の運転継続が可能とな
る。

【００１６】上記第２の目的を達成する電気車駆動装置
においては、外乱による出力への影響を所定倍してフィ
ードバックする構成としているので、複数の電力変換手
段を用いた際に発生しやすくなる電流リプルを抑制する
ことが可能となり、したがって、全体の装置を大きくす
ることなく電流リプルに伴うトルク脈動の発生を抑制で
き、電気車の乗り心地性の向上を図ることができる。

【００１７】上記第３の目的を達成する電気車駆動装置
においては、電力変換手段や制御手段が、モジュール化
して駆動力発生手段に装着、または取り外しを可能とさ
れているので、故障時の交換作業が容易となる。また、
駆動力発生手段と電力変換モジュールの冷却手段が共通
化されているので、全体のシステムをより小型化するこ
ともできる。

【００１８】

【実施例】以下に本発明の第１の実施例について図面に
基づき説明する。図１は本発明の第１の実施例である電
気車駆動装置の概略構成図、図２は電力供給手段及び電
力変換手段を示す回路図、図３はモータの固定子に配設
された巻線構成図である。この第１の実施例では、複数
の電力変換手段によりモータを駆動し、複数の電力変換
手段のうちのいずれかが故障した場合でも、電気車とし
ての運転を続行できるようにしたものである。なお、一
部の電力変換手段の故障時でのモータの運転を、以下に
おいては「縮退運転」と称する。

【００１９】図１において、電気車駆動装置１００は、
電力を供給する電力供給手段１０１と、電気自動車等の
電気車のモータ（駆動手段）の駆動力発生手段１０３
と、上記電力供給手段１０１からの電力を駆動力発生手
段１０３に利用可能な携帯に変換して供給する複数の電
力変換手段１０２と、上記電力変換手段１０２を駆動制
御する制御手段１０７とを備える。また、制御手段１０
７には、電力変換制御手段１０４からの指令信号と電力
変換手段１０２からの出力情報とにより、各々の電力変
換手段１０２が正常に動作しているかどうかを判断する
故障検出手段１０５と、電力変換制御手段１０４いずれ
かが故障した時に、故障検出手段１０５の検出データに
基づいて、電力変換制御手段１０４を通じていずれかの
電力変換手段１０２の動作を決定する動作判定データベ
ース１０６とを備える。

【００２０】そして、故障検出手段１０５により故障を
検出するには、例えば、電力変換制御手段１０４からの
指令信号波形と、電力変換手段１０２からの出力信号波
形とを、レベルマッチして比較することにより、電力変
換手段１０２の故障が容易に検出される。また、検出さ
れた電力変換手段１０２の故障情報は、電力変換制御手
段１０４に送られ、故障情報と、動作判定データベース
として制御手段１０６に保持されている情報とを用い
て、電力変換制御手段１０４により、縮退運転時に動作
させる電力変換手段１０２が決定される構成となってい
る。なお、図１中、電力の流れは実線の矢印で、情報の
流れは破線の矢印で示す。

【００２１】さらに、図２に示すように、電力供給手段
１０１が１つのバッテリにより構成され、電力変換手段
１０２がインバータ１〜６により、駆動力発生手段１０
３が３極６相交流モータの固定子巻線ｕ１〜ｕ６、ｖ１
〜ｖ６、ｗ１〜ｗ６により構成されている。上記固定子
ｕ１〜ｕ６、ｖ１〜ｖ６、ｗ１〜ｗ６としては、３極６
相交流モータを用いているので、図３に示すように、各
相毎に、各極に対応して６個ずつ配設されている。

【００２２】また、上記インバータ１〜６は、固定子巻
線ｕ１〜ｕ６、ｖ１〜ｖ６、ｗ１〜ｗ６に対応して、上
記バッテリ１０１との間に独立に接続されている。さら
に、バッテリ１０１と各インバータ１〜６との間には、
それぞれスイッチＳ１〜Ｓ６が介設され、図１に示す電
力変換制御手段１０４により開閉制御される。そして、
上述した６つのインバータ１〜６のうち、いずれかが故
障した場合にはこれを故障検出手段１０５により検出
し、制御手段１０６の動作判定データベースにより動作
決定を行ない、電力変換制御手段１０４により、故障し
たインバータのスイッチ１０７を開くことによって故障
したインバータの使用を中止し、健全なインバータのみ
を用いてモータの運転が続行される。

【００２３】ところが、ただ単に、故障したインバータ
のみを切り放すだけでは、モータに急激なトルク変化が
発生してしまい、電気車の運転操作性が悪化する可能性
があるために、モータに急激なトルク変化を与えないで
モータ運転の続行を可能とすることが必要となる。この
ため、本実施例では、６つのインバータ１〜６のうちの
いずれかが故障した場合でも、モータ運転を可能とする
動作可能なインバータの組合せを、予めデータベースと
して制御手段１０６のメモリに保持しておき、インバー
タの故障時にはこのデータベースに従って、各スイッチ
Ｓ１〜Ｓ６及び各インバータ１〜６の動作を決定するよ
うにしている。

【００２４】以下に、故障時の各スイッチＳ１〜Ｓ６お
よび各インバータ１〜６の決定方法について説明する。
上述したように、モータが３相６極の誘導電動機の場合
には、固定子巻線とししては、図３に示すように、ｕ、
ｖ、ｗの３相毎に、各極に対応した６つの固定子巻線ｕ
１〜６、ｖ１〜６、ｗ１〜６が配置されている。なお、
固定子巻線ｕ１〜ｕ６、ｖ１〜ｖ６、ｗ１〜ｗ６は、図
３に示すように、幾何学的位置を表わすので、以下の説
明では、固定子巻線及びインバータの番号に対応して、
便宜上「付番」と称して説明する。

【００２５】まず、例えば、各相６つの巻線ｕ１〜ｕ
６、ｖ１〜ｖ６、ｗ１〜ｗ６のうち、ｕ１を駆動するイ
ンバータ１のパワー素子が故障した場合について説明す
る。この場合、モータは、付番２、４、６の巻線のみに
接続されたインバータ２、４、６を同位相で動作させる
ことにより安定な動作が可能である。つまり、この場合
には、固定子巻線ｕ２、ｖ２、ｗ２、ｕ４、ｖ４、ｗ
４、ｕ６、ｖ６、ｗ６を利用してモータ運転が可能であ
る。

【００２６】このとき、付番１、３、５の巻線は使用さ
れず、イマジナリーポールとなって特性的には故障前と
ほとんど同じになる。異なるのは発生トルクが約半分に
なることだけであり、急加速時、急な登坂時を別にすれ
ば、縮退運転時のぎくしゃく感や、操作性の悪化といっ
たデメリットがなくなる。また、急加速時等でも、縮退
運転に移行する際に車速の不連続性が発生しないため、
運転者の意図したトルクは出せなくなるものの、急減速
等を伴わず、スムーズに縮退運転に移行できる。

【００２７】次に、巻線ｕ１に加え、巻線ｗ２を駆動す
るインバータ２のパワー素子が故障した場合について考
える。この場合には、付番３、６に接続されたインバー
タ３、６を動作させることで回転が可能である。すなわ
ち、ｕ３、ｖ３、ｗ３、ｕ６、ｖ６、ｗ６を運転に使用
する。この時も電気角と機械角間との関係は、故障前の
モータと変わらないため、トルクが約３分の１になるこ
とを除けば、特性はほとんど故障前と変わらない。誘導
電動機の場合、この特性変化の状態は図４のように滑ら
かなトルク特性となる。

【００２８】同様に考えると、縮退運転により、モータ
を安定に回転させるためには、次の付番の組合わせでイ
ンバータを動作させなければならないことがわかる。す
なわち（１、−２、３、−４、５、−６）、（１、３、
５）、（２、４、６）、（１、４）、（２、５）、
（３、６）の組合せとなる。ここで−がついているのは
逆位相で動作させるという意味である。したがって、図
１に示す制御手段１０７内の動作判定データベース１０
６に上記情報を保持させ、これに基づいて各インバータ
１〜６を動作させれば安全な縮退運転が可能になる。図
５（ａ）〜（ｃ）に上記縮退運転の制御の概念を示す。
いずれかのインバータ１〜６のパワー素子が故障した場
合には、図５に示すように、まず、故障検出手段１０５
により、故障したインバータ１〜６の位置が検出され
る。その後、故障検出手段１０５から故障位置情報を付
番として電力変換制御手段１０４に転送される。図５の
（ａ）は、インバータ２が故障している状態を示す。こ
の状態においては、インバータ２が故障しているので、
図５の（ｂ）に示すように、付番２の情報が電力変換制
御手段１０４に転送される。

【００２９】電力変換制御手段１０４は、制御手段１０
７の動作判定データベース情報のうち、故障した付番を
含まず、かつ最も多くの付番を要素として持つものを選
ぶ。すなわち、この例では、図５の（ｃ）に示すよう
に、付番組合せ（１、３、５）、（１、４）、（３、
６）がモータを動作させることができる組合せとして選
び出されるが、そのうち（１、３、５）が最も多くの付
番を含むことから、動作させる付番として（１、３、
５）が選ばれる。このようにして電力変換制御手段１０
４により、まず、付番２に相当するインバータ２のスイ
ッチＳ２を開き、インバータ４、６の動作はさせない。
その上でインバータ１、３、５を動作させて縮退運転を
行なうことにより安定したモータ運転が行なえる。

【００３０】上述した説明では、モータとして３相６極
誘導電動機を用いた縮退運転法について説明したが、同
様な考え方により単相の８極のモータでも、また同期電
動機でも、全く同様に適用できる。また、上記実施例で
はモータの電気角と機械角間の関係を変えないために、
各相の同じ付番の巻線を１つのインバータを用いて動作
させているが、別の縮退運転も可能である。例えば、ｕ
１をｕ相、ｕ３をｖ相、ｕ５をｗ相としても、特性変化
は大きいが、モータを安定して回転できる。

【００３１】さらに、上記のような縮退をも考慮して、
各巻線の１つ毎にインバータを取り付けて駆動すること
も可能である。この場合も縮退方法としては、図５で示
したものと全く同じ方法を用いることができる。なお、
上記実施例では１つのバッテリによりモータの運転を行
なう構成であるが、バッテリ自体の故障時にもモータ運
転を継続できるように、図６に示すように、各インバー
タ１〜６毎に独立したバッテリＢ１〜Ｂ６を接続した構
成とすることもでき、バッテリＢ１〜Ｂ６とインバータ
１〜６との接続方法はこれに限られない。

【００３２】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。上述したように、いずれかのインバータのパワー
素子が故障した場合には、故障したインバータに接続さ
れた巻線とこれに組合わされる巻線がモータ運転に際し
て用いられないが、続いて他のインバータのパワー素子
に故障が発生すると、モータ運転を行なう巻線の組み合
わせが変更され、一度使用停止された巻線を復活して使
用する必要が生ずる。このため、第２の実施例では、一
度使用停止された巻線を復活して使用できるようにした
ものである。

【００３３】すなわち、上述した３相６極モータにおい
て、まず、ｕ１を駆動するパワー素子、次に、ｗ２を駆
動するパワー素子が故障した場合、インバータ３に注目
すると、最初は一旦機能を停止し、次に復活する必要が
ある。ところで、３相８極モータの場合、故障したイン
バータが２個までなら、故障したインバータの機能を一
旦停止し、その後さらに復活するようなインバータが必
ずしも出現しないが、その他の場合には、一旦機能を停
止したインバータを復活する必要のある場合があり、以
下、３相８極モータの場合を例に採って説明する。な
お、動作判定データベースを図７の（ａ）に、階層化動
作判定データベースを図７の（ｂ）に示す。

【００３４】例えば、３相８極モータにおいて、付番１
が故障したとき、動作させる付番の組合せは（２、４、
６、８）となる。その後、さらに付番２が故障した場
合、（３、７）又は（４、８）で動作させることができ
る。もし、（３、７）の組合せで動作させるとすると、
付番３や付番７は一旦機能を停止した後、復活すること
になるが、（４、８）の組合せで動作させるとそのよう
なことがない。

【００３５】このような故障により運転モードを変更す
る際には、その切り替えの時間が短い程、またモータ内
磁束変化が少ない程、運転モードの変更に好適であるた
め、一度機能を停止したインバータが修理完了までは復
活することはない場合には、そうでない場合と比べて、
内部磁束変化が少ないため、この場合には、付番（４、
８）で動作させることが望ましいこともある。そこで、
動作判定データベースを階層化することで最適な付番の
組合せを電力変換制御手段１０４に提供するようにする
こともできる。このような場合のデータベースの一例を
図７の（ｂ）に示す。

【００３６】図７の（ｂ）に示すデータベースは、現在
用いている付番の組合せ情報によって、次の縮退運転を
行なう付番の組合せを拘束する考え方である。例えば、
付番（２、４、６、８）で運転しているとき、次の故障
時には付番（２、６）、又は付番（４、８）で運転する
という情報をもデータベース内に所有する。例えば、も
しも、付番１、２,４の順で故障した場合には、付番
（３、７）で動作する。この時には、一度機能を停止し
たインバータをもう一度復活させることになる。

【００３７】上記の例では２回の縮退動作ならば、いっ
たん機能を停止し、その後さらに復活するインバータは
存在しない。一般的に２のｎ乗の極数を持つモータの場
合には、ｎ−１回の縮退動作の間、インバータを復活さ
せる必要がない。一旦機能を停止し、その後さらに復活
するインバータが存在しないような最大縮退動作数を
α、極数をｍとすると、α／ｍは、極数ｍが２のｎ乗の
時極大となる。これは他の極数のモータに比べてより効
果的な縮退動作を行なわせることができることを意味
し、このような縮退運転を実現するためには２のｎ乗の
極数を持つモータが適している。

【００３８】次に、本発明の第３の実施例について説明
する。第３の実施例は、電流リップルの影響を抑制した
モータの運転を行なうようにしたものである。まず、上
述したように、モータの巻線を複数の電力変換手段（イ
ンバータ）により駆動する際に、電流リップルが発生し
やすくなることについて説明する。図８の（ａ）及び
（ｂ）は、複数の電力変換手段を用いた際に電流リップ
ルが発生しやすくなることの説明図であり、単一のイン
バータを用いた時のモータの巻線ｕ１、ｕ２にかかる電
圧、及びそれらの差を表わし、ここではＰＷＭ変調をす
ることを前提としている。

【００３９】この場合、巻線ｕ１に印加される電圧と、
巻線ｕ２に印加される電圧は、配線長と配線内抵抗によ
る電圧降下を考慮しなければ全く同じである。そのた
め、巻線ｕ１に印加される電圧と巻線ｕ２に印加される
電圧との差は、ほとんど０であり、巻線ｕ１とｕ２との
磁気的結合を介して互いに与える影響は、全くない。図
８の（ｃ）及び（ｄ）は、２個のインバータを用いた時
のモータの巻線ｕ１、ｕ２に印加される電圧、及びそれ
らの差を表わしている。ここでは、インバータ１、２に
全く同じオンオフ信号を送ったとしても、パワー素子の
応答時間にばらつきがあるため巻線ｕ１の電圧と、巻線
ｕ２の電圧とは完全には一致せず、スイッチング時間の
ずれ分だけ異なってくる。このとき、巻線ｕ１に印加さ
れる電圧と巻線ｕ２に印加される電圧との差は、図８の
（ｄ）に示すように高周波のパルス列となる。巻線ｕ
１、巻線ｕ２はモータ内で磁気的に結合されているので
互いに干渉し、電流外乱となる。その結果、電流リップ
ルの発生、電流制御系の制御特性の劣化、トルク脈動の
発生といった問題を生じる。

【００４０】これらの問題を解決する手段のひとつとし
て、ローパスフィルタを取り付けるという方法がある
が、大電流を扱うことになるためにローパスフィルタが
回路的には巨大なものになる。使用可能な空間容積に限
りのある電気車ではこの方法は事実上不可能である。ま
た、トルク脈動を抑えればよいという考えによれば、前
述の特開昭６４−５５０７６号公報のように、一定角
度、巻線をシフトさせるという方法がある。以降、この
方法を「シフト巻線方式」と記す。ただし、この公知例
では、巻線同士の磁気的結合による悪影響を緩和するた
め、多数の結合リアクトルを必要とする。電気車におい
ては上述した理由からこの公知例を用いることも難し
い。

【００４１】そこで、本実施例では、この問題を以下の
２つの手段で解決する。１つの手段としては、シフト巻
線方式モータを用い、そのモータの内部モデルに基づき
磁気的結合による巻線間相互干渉を抑制する方法であ
る。他の１つの手段としては、電流の外乱分だけを抽出
し、所定倍してフィードバックを行なう方法である。本
実施例では、前者の手段について説明し、次の実施例に
おいて後者の手段について説明する。

【００４２】一般に、シフト巻線方式モータは、３相２
巻線誘導電動機の場合を例にとると図９の（ａ）のよう
にモデル化できる。なお、１３１、１３２は固定子巻線
を、１３３は回転子巻線を表わしている。このモデル
は、図９の（ｂ）及び次式（１）で表わされる行列式に
よって、図９の（ｃ）のように２相のモデルに変換でき
る。なお、（１）式において、Ｘは状態量を表わし、具
体的には電流ｉ、電圧ｖを代表する。

【００４３】

【数１】

【００４４】さらに、式（１）を次式（２）のように書
き直すと、行列Ｃが２相−３相変換を行なう行列とな
る。ここで添え字３ｐは３相の状態量を、また、２ｐは
２相の状態量を表わす。

【００４５】

【数２】

【００４６】上記式（２）の行列Ｃの転置行列を用いた
３相−２相変換によって、３相固定子巻線１３１、１３
２は、図９の（ｃ）に示すように、２相固定子巻線１４
１、１４２に、また、３相回転子巻線１３３は２相回転
子巻線１４３に移される。

【００４７】２相モデルで表わされるモータについて、
固定子巻線の座標系を回転磁界と同期した回転座標系
に、また、回転子巻線の座標系をモータの回転速度と同
期した回転座標系にとると、電圧−電流との間に次式
（３）に示すような関係式が成り立つ。

【００４８】

【数３】

【００４９】ここで、Ｒは巻線抵抗、Ｌは巻線の自己イ
ンダクタンス、Ｍは相互インダクタンスを示す。また、
添え字の１、２は各固定子巻線毎につけた連番である。
ωrは回転子の回転速度である。この電圧−電流間の関
係を表わす行列をＭとして上記式（３）を書き直すと、
次式（４）のようになる。

【００５０】

【数４】

【００５１】３相２巻線モータの電流と電圧について、
上記式（２）と（４）とにより次式（５）が導かれる。

【００５２】

【数５】

【００５３】なお、Ｖは電圧ベクトル、Ｉは電流ベクト
ルを表わす。そこで、モータモデルは上記式（５）によ
って表わされるため、このモデルに基づき、相互干渉分
を補正してやればよい。

【００５４】上記モデルは非常に複雑に見えるが、行列
内に０因子が多く、対称度が高いため、実際の計算結果
は意外と単純となる。３相２巻線誘導電動機において、
ｕ１相の電圧、電流間の関係をブロック線図で書き表わ
したものを図１０に示す。図１０において、１５１はシ
フトしていない巻線モータにおける、電圧−電流変換要
素である。また、図１０で示すｕ１相においては、ｕ２
相の電流と、ｖ２相の電流との相互干渉１５２と１５３
による影響が生じることがわかる。なお、ここで破線内
部１５４はモータ内部での現象を表わしている。

【００５５】このような他の相からの相互干渉を打ち消
すためには、図１１に示すように、干渉分を打ち消すブ
ロック１５５、１５６を制御器１５７内に設ければよ
い。以下、このブロックのことを「非干渉化要素」と称
する。これまで２巻線の場合について述べたが、一般的
に本制御方式は図１０のような構成となる。なお、ここ
では固定子の各相、各巻線に通し番号をつけて一般化し
ている。例えば、ｕ１を１、ｖ１を２、．．．ｗ２を６
とすれば、図１１から図１２の形に変換できる。また、
図１２のＭは各巻線間の相互干渉度を表わしている。Ｍ
の添え字をｉとｊとすると（つまり、Ｍｉｊ）、この添
え字は、巻線ｉとｊとを表わす。したがって、Ｍｉｊ
は、巻線ｉとｊとの相互干渉度を示す。これは、ｉpに
影響を与える他巻線からの干渉を非干渉化要素１５８で
補正することで除去する構成である。また、非干渉化要
素の後にローパスフィルタ１５９が設けられているが、
これは以下の理由によるものである。非干渉化要素は内
部にラプラス演算子ｓを含む。これは純粋微分要素が必
要であることを意味する。しかし、純粋微分要素は高周
波のノイズを拾って、不安定になりやすい。そのため、
ローパスフィルタ１５９を用いて高周波ノイズに影響さ
れないようにしている。

【００５６】次に、本発明の第４の実施例について説明
する。以上述べた例は、トルク脈動を抑制する例であっ
たが、第４の実施例では、トルク脈動の原因となる電流
リップルを制御することによって直接抑制する例につい
て述べる。なお、図１３は現在広く用いられている電流
制御系の基本構成図を示す。ここで、ｕは入力信号、ｒ
は外乱、ｙは出力信号、１６１は制御器、１６２は実モ
ータを表わす。

【００５７】図１３に示す電流制御系の基本構成におい
ては、外乱ｒに対する出力信号ｙの影響を抑制する手段
として、外乱オブザーバが知られている。しかし、外乱
オブザーバは高周波の外乱に対処できない不具合があ
る。そこで、図１４に示すような、外乱フィードバック
制御系を構築する必要がある。これは次のような構成に
なっている。すなわち、図１４に示すように、制御器１
６１の出力は、２つに分岐し、一方は実モータ１６２
へ、もう一方はモータのモデル１６３に入力される。こ
の出力の差をゲイン要素１６４により、そのゲインだけ
増幅して入力信号ｕへフィードバックする。ここで、実
モータ伝達関数Ｇ２とモータモデルＧ２’とは一致す
る。この時の出力差は、外乱ｒにＧ２をかけたものであ
り、外乱ｒによる出力変動（ｒ・Ｇ２）を意味する。し
たがって、この制御系は出力変動の大きさに比例して、
入力信号ｕを変更することを意味する。

【００５８】ゲインＫは、できるだけ１に近ければ近い
ほど、外乱ｒの抑制効果が大きくなるが、その反面位相
余裕が少なくなり不安定となる。そのため安定性を確保
できる範囲で１に近い値に設定するのがよい。この例に
おいては、外乱オブザーバと異なり、内部に微分器を含
まない。また、フィードバックされるのはゲインだけで
あるので、外乱抑制効果は外乱オブザーバに及ばないも
のの遥かに高周波にまで対応できる。

【００５９】なお、上記した構成の他に、図１５に示す
ように、入力信号ｕだけではなく、制御器出力にゲイン
要素１７２を介して出力変動をフィードバックする方法
も考えられる。この方法では、制御器１６１が一次の時
には図１４に示す構成と等価であるが、それ以上の次数
になると、図１５に示す構成の方がより高周波領域にま
で対処することができ、有利となる。

【００６０】さらに、図１６に示すように、制御器が多
数接続されている場合には、各制御器１８１、１８２、
１８３の間にゲイン要素１７１、１７２、１７３、１７
４を介して出力変動をフィードバックする構成も可能で
ある。これらのゲインは試行錯誤的に求めるが、高速な
計算機が利用可能な現状ではそれほど困難ではない。

【００６１】次に、本発明の第５の実施例について説明
する。第５の実施例では、電力変換手段のパワー素子の
故障時に、故障部品の交換が容易となる構造とするため
に、図１７にその概要を示すように、インバータを、モ
ータ内に組み込めるようにモジュール構造としている。
すなわち、モータ２００には複数のインバータモジュー
ル２０２やコントローラ２０５を挿入する複数の装着部
２０１が設けられている。インバータモジュール２０２
にはコネクタ２０３が設けられ、その装着部２０１には
モータ２００の各巻線ｕ１〜ｕ６、ｖ１〜ｖ６、ｗ１〜
ｗ６に接続されたコネクタ２０３の受け部（図示省略）
が設けられ、インバータモジュール２０２を装着部２０
１内に装着するとモータ２００と電気的に接続される。
同様に、制御手段１０７が内部に設けられたコントロー
ラ２０５も装着部２０１内に着脱可能に設けられてい
る。なお、インバータモジュール２０２の接続構造につ
いては後述する。

【００６２】また、コントローラ２０５には、電源入力
コネクタ２０４が設けられ、この電源入力コネクタ２０
４を通じてモータ２００及びインバータモジュール２０
２の電源が供給される。さらに、コントローラ２０５に
は、インディケータ情報を外部に取り出すインディケー
タ情報出力端子２０７が設けられている。さらに、イン
バータモジュール２０２には、コントローラ２０５自体
及び各インバータ１〜６の状態を表示するディスプレイ
（インディケータ）２０６が設けられている。なお、イ
ンバータ状態表示ディスプレー２０６は、モータ２００
に一体に設けるようにしてもよく、モータ２００側と電
気車の運転席の双方に設けるようにしてもよい。また、
インバータモジュール２０２内には、自己診断ユニット
を備えることも、保守性の向上のために有効である。な
ぜなら、健全なインバータと故障しているインバータと
の区別が、分解すること無く、モジュールのまま、ある
いは簡単な測定器具を用いるだけで容易に判断可能とな
るからである。

【００６３】このように、着脱可能なインバータモジュ
ール２０２、電源入力の共通化、インバータ状態インデ
ィケータ等を備えることにより次のような利点が生じ
る。まず、故障したパワー半導体の交換が容易である。
図１７ではインバータモジュール２０２はモータ２００
のケーシング表面に装着されているので、モータ２００
内部にインバータが埋め込まれる方式とは異なり、イン
バータモジュール２０２の交換が非常に容易である。ま
た、インバータ状態を表示するインディケータを装備す
ることで、故障箇所とその状態が容易にわかる。そのた
め、交換すべきモジュールがすぐにわかり、修理が非常
に容易となる。このことは保守性の向上を意味する。イ
ンディケータ情報は、インディケータ情報出力端子を通
じて、外部に取り出し可能である。そのため運転席から
でも故障状態をモニターすることもできる。

【００６４】また、モジュールを取り付けるだけで電気
的配線が完了するので、露出する配線数が少ない。この
ことは電磁ノイズを低減できるという利点を生じる。ま
た、モータとインバータという２大ノイズ発生源がひと
つのケーシングに納まっているため、モータのケーシン
グにノイズ対策を行なえば大部分のノイズ対策が完了す
る。全体としての配線長も短くなるため、軽量化でき
る。

【００６５】さらに、モータの冷却装置とインバータの
冷却装置とを兼用することも可能になるため、全体的な
小型、軽量化に適している。例えば、図１７は比較的低
出力の空冷モータを図示しているが、インバータモジュ
ール２０２の冷却フィン２０８が、モータ２００の冷却
フィン２０９の一部となっている。これはモータ冷却用
の空冷設備１つで、モータ及びインバータの双方の冷却
を行なうことを意図したものである。また、モータとイ
ンバータモジュールの電源を共通化することで、外部配
線が少なくなり、保守性、安全性が向上し、小型軽量化
に貢献する。

【００６６】次に、インバータモジュールをモータの着
脱構造について説明する。この実施例においては、イン
バータモジュールを装着した際に、モータ本体とインバ
ータモジュールとの結線が完了する構造としたものであ
る。図１８の（ａ）〜（ｃ）にその一例を示す。図１８
の（ａ）は、インバータモジュールの装着時の状態を示
す平面図、図１８の（ｂ）は、インバータモジュール取
り外し時の状態を示す平面図、図１８の（ｃ）は内部構
成図である。

【００６７】図１８の（ａ）〜（ｃ）に示すように、イ
ンバータモジュール２０２の表面には着脱つまみ２１１
が設けられ、インバータモジュール２０２内には側方に
出没する雄コネクタ２１２が設けられ、これらの間がコ
ネクティングロッド２１３により連結されている。ま
た、雄コネクタ２１２の各端子には摺動リング２１４が
電気的に接続され、この摺動動リング２１４がインバー
タ１〜６等の各素子に電気的に接続されている。

【００６８】そして、着脱つまみ２１１を「はずす」側
にした時には、雄コネクタ２１２がインバータモジュー
ル２０２内に完全に格納され、取り外しが可能になる構
造となっている。着脱つまみ２１１を「つける」側にし
た時には、雄コネクタ２１２が突出し、モータ２００と
の電気的接続が完了する。したがって、この実施例で
は、雄コネクタ２１２が出没する構造であるので、完全
に電気的接続が絶たれるまでは取り外しができないこと
になり、感電の可能性が非常に少なく、また、故障しに
くい。なお、この上記実施例では、故障しにくい構造と
したが、フロッピーディスクやビデオテープのように、
はめ込むだけで使用可能となる構造とすることも可能で
ある。

【００６９】次に、インバータモジュールの着脱構造の
他の実施例について説明する。この他の実施例において
は、図１９の（ａ）及び（ｂ）に示すように、メインス
イッチ（図示省略）がオフにならないと、各種モジュー
ルの装着又は取り外しができない構成としたものであ
る。なお、図１９の（ａ）が装着時を、図１９の（ｂ）
が取り外し時を示している。この実施例の着脱構造で
は、インバータモジュール２０２を上部から押える押さ
え蓋２２１と、この押え蓋２２１を拘束する拘束装置２
２２とを備えている。押え蓋２２１は、インバータモジ
ュール２０２の上方に配置され、上方へ開閉可能にモー
タ側に設けられ、押え蓋２２１の基端部には図２０に示
す拘束装置２２２が接続されている。

【００７０】拘束装置２２２は、ピン２２３、バネ２２
４、ワイヤ２２５、ワイヤ鞘２２７、切欠部２２９等か
ら構成され、ワイヤ２２５の一端２２６がピン２２３の
側面に接触し、他端がメインスイッチ２２８に連結され
ている。そして、メインスイッチ２２８がオンの時、ワ
イヤ２２５が押し出されてワイヤ端２２６が突出し、こ
れによりピン２２３の側面に設けられた切欠部２２９内
に係合され、ピン２２３の動きが拘束され、押さえ蓋２
２１がインバータモジュール２０２を押えた状態に拘束
される。

【００７１】メインスイッチ２２８がオフの時、ワイヤ
２２５が引き出される。そして、ワイヤ端２２６が切欠
部２２９内から外れてワイヤ鞘２２７内に収容される。
これにより、ピン２２３が自由に動けるようになり、押
さえ蓋２２１が動くことができるようになり、インバー
タモジュール２０２の取外しが可能な状態となる。した
がって、この実施例においては、上記構成とすることに
より、メインスイッチがオフのときのみ、モジュールの
着脱が可能になる。例え、モータが駆動していない状態
であったとしても、巻線を励磁するために電流を流して
いるという状態が生じるが、このような時でも、気づか
ずモジュールの着脱を行なうと、自己誘導起電力によっ
て回路内に大きな電流が流れ、パワー素子を劣化させて
しまう可能性があるが、そのような事態を確実に回避す
ることができる。さらに安全を期するためには、メイン
スイッチにローパスフィルタ回路を備え、メインスイッ
チの開閉時にも電流の急激な立ち上がり、または、立ち
下がりが起こらないようにすることももちろん可能であ
る。

【００７２】次に、モジュールの着脱構造のその他の実
施例について説明する。この実施例では、上記実施例に
加え、図２１に示すように、モジュールを着脱する操作
を行なうと、メインスイッチが自動的にオフとなる構成
としたものである。すなわち、上述した実施例の図２０
に示すピン２２３に設けられた切欠部２２９の形状を図
２１に示すように、ピンとの当接面が上方に向い浅くな
るテーパ状に形成されている。そして、モジュール着脱
のために押さえ蓋２２１を開くと、ピン２２３が下方へ
押し込まれ、切欠部２２９のテーパ面によりワイヤ端２
２６が押される。その結果、ワイヤ２２５の他端により
スイッチ２２８が押され、スイッチが切れるようになっ
ている。なお、この構成では、電源のシャットオフが常
にメインスイッチによって行なわれるものとする。

【００７３】したがって、本実施例では、メインスイッ
チにローパスフィルタ回路を備え、メインスイッチの開
閉時に大電流が流れないようになっている場合に都合が
よい。また、メインスイッチ開閉時の安全性さえ確保で
きていれば、余分な操作なしで、インバータモジュール
の着脱を行なえるので取扱いが容易になる。

【００７４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、以下のような効果がある。電力変換手段の
故障時には、動作判定データベースに保持されている情
報に基づいて、故障した電力変換手段を除く他の電力変
換手段の組合わせを決定して駆動力発生手段の各巻線が
駆動されるので、駆動力発生手段の運転継続が可能とな
る。さらに、データベースが、次に起こり得る他の電力
変換手段の故障時に安定した運転継続が可能になる電力
変換手段の組合せ情報を絞り込む絞り込み情報とを有し
ているので、急激なトルク変動を生じないような運転に
移行でき、安定し信頼性の高い駆動力発生手段の運転継
続が可能となる。

【００７５】また、外乱による出力への影響を所定倍し
てフィードバックする構成としているので、複数の電力
変換手段を用いた際に発生しやすくなる電流リップルを
抑制することが可能となり、したがって、全体の装置を
大きくすることなく電流リップルに伴うトルク脈動の発
生を抑制でき、電気車の乗り心地性の向上を図ることが
できる。

【００７６】さらに、電力変換手段や制御手段が、モジ
ュール化して駆動力発生手段に装着、または取り外しを
可能とされているので、電力変換手段のパワー素子故障
時に故障部品の交換作業が容易となる。また、駆動力発
生手段と電力変換モジュールの冷却手段が共通化されて
いるので、全体のシステムをより小型化することもでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である電気車駆動装置の
概略構成図である。

【図２】図１の例の電力供給手段及び電力変換手段を示
す回路図である。

【図３】モータの固定子に配設された巻線構成図であ
る。

【図４】縮退運転時におけるモータの特性図である。

【図５】縮退運転時の制御方法の説明図である。

【図６】電力供給手段の他の構成例を示す回路図であ
る。

【図７】本発明の第２の実施例における階層化された動
作判定データベースの説明図である。

【図８】本発明の第３の実施例における回路及び波形図
である。

【図９】シフト巻線方式のモータのモデル化を説明する
説明図である。

【図１０】ｕ１相の干渉状態を表わすブロック線図であ
る。

【図１１】巻線同士の干渉を打ち消す非干渉化法を示す
ブロック線図である。

【図１２】図１１の非干渉化法を一般化して表わすブロ
ック線図である。

【図１３】本発明の第４の実施例における電流制御系の
基本構成を示すブロック線図である。

【図１４】外乱フィードバック制御系の基本構成を示す
ブロック線図である。

【図１５】外乱フィードバック制御系の一例を示すブロ
ック線図である。

【図１６】多数の制御器を用いた場合における外乱フィ
ードバック制御系を示す構成図である。

【図１７】本発明の第５の実施例におけるインバータモ
ジュールの概略斜視図である。

【図１８】インバータモジュールの着脱機構を示す構成
図である。

【図１９】インバータモジュールの着脱機構を示す縦断
面図である。

【図２０】着脱機構の拘束装置を示す構成図である。

【図２１】拘束装置の他の例を示す要部の縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１００電気車駆動装置１０１電力供給手段１０２電力変換手段１０３駆動力発生手段１０４電力変換制御手段１０５故障検出手段１０６動作判定データベース１０７制御手段１５７、１６１制御器１８１、１８２制御器１８３制御器１５９ローパスフィルタ２０２、２０５モジュール２０６インディケータ（ディスプレー）２０８、２０９冷却手段２１２コネクタ２２８メインスイッチｕ1〜ｕ6 巻線ｖ1〜ｖ6 巻線ｗ1〜ｗ6 巻線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田島文男茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動力を独立的に発生させる複数の巻線
を有し、電気車を走行駆動する駆動力発生手段と、電力
を供給する電力供給手段と、この電力供給手段からの電
力を変換し、上記駆動力発生手段の各々の巻線に独立的
に供給する複数の電力変換手段と、上記複数の電力変換
手段を各々制御する制御手段とを備えた電気車駆動装置
において、上記制御手段は、上記複数の電力変換手段の故障を検出
する故障検出手段と、上記複数の電力変換手段のうち、
上記駆動力発生手段の安定した運転継続が可能となる上
記電力変換手段の組合せ情報を有するデータベースと、
上記いずれかの電力変換手段の故障時に上記データベー
スの中から故障した電力変換手段を含まない電力変換手
段の組合せ情報を抽出し、この抽出情報に従って上記電
力変換手段を動作させる電力変換制御手段とを備えるこ
とを特徴とする電気車駆動装置。
【請求項２】請求項１記載の電気車駆動装置におい
て、上記データベースは、複数の電力変換手段のうち、
上記駆動力発生手段の安定した運転継続が可能となる上
記電力変換手段の組合せ情報と、現在の電力変換手段の
故障状態に応じて、次に起こり得る他の電力変換手段の
故障時に安定した運転継続が可能になる電力変換手段の
組合せ情報を絞り込む絞り込み情報とを有し、上記他の
電力変換手段の故障時には、上記電力変換制御手段は、
上記故障検出手段の出力と現在の電力変換手段の故障状
態とを用いて、上記データベースの中から上記双方の故
障した電力変換手段を含まない電力変換手段の組合せ情
報を抽出し、この抽出情報に従って動作させるべき電力
変換手段を決定することを特徴とする電気車駆動装置。
【請求項３】請求項１記載の電気車駆動装置におい
て、上記駆動力発生手段の巻線の極数は、２のｎ乗であ
ることを特徴とする電気車駆動装置。
【請求項４】請求項１記載の電気車駆動装置におい
て、上記電力供給手段は、上記複数の電力変換手段に電
力を供給する１つの電力源により構成されることを特徴
とする電気車駆動装置。
【請求項５】請求項１記載の電気車駆動装置におい
て、上記電力供給手段は、上記複数の電力変換手段に独
立的に電力を供給する複数の電力源により構成されるこ
とを特徴とする電気車駆動装置。
【請求項６】請求項１記載の電気車駆動装置におい
て、上記駆動力発生手段に供給される電流を検出する電
流センサと、上記駆動力発生手段の制御特性を変化させ
る制御器と、上記電流センサの信号と電流指令信号との
差を演算し、上記制御器および駆動力発生手段を経た電
流出力を出力する差分手段とを備え、上記駆動力発生手
段の複数の巻線を、一定角度ごとに角度をずらした配置
に変換し、上記電流センサ出力および上記駆動力発生手
段の内部モデルに基づいて、補正信号を作成して、上記
制御器により上記差分手段の出力を加減算することを特
徴とする電気車駆動装置。
【請求項７】請求項６記載の電気車駆動装置におい
て、上記補正信号は、ローパスフィルタを通して上記制
御器内で加減算されることを特徴とする電気車駆動装
置。
【請求項８】駆動力を独立的に発生させる複数の巻線
を有し、電気車を走行駆動する駆動力発生手段と、電力
を供給する電力供給手段と、この電力供給手段からの電
力を変換し、上記駆動力発生手段の各々の巻線に独立的
に供給する複数の電力変換手段と、上記複数の電力変換
手段を各々制御する制御手段とを備えた電気車駆動装置
において、駆動力発生手段に供給される電流を検出する電流センサ
と、上記駆動力発生手段の制御特性を変化させる制御器
と、上記電流センサの信号と電流指令信号との差を演算
し、上記制御器および駆動力発生手段を経た電流出力を
出力する差分手段とを備え、上記駆動力発生手段の内部
モデルに基づいて、上記差分手段により、上記制御器の
出力に上記内部モデルを適用した信号と、上記電流セン
サの信号との差分を演算し、所定倍して電流指令信号と
加減算することを特徴とする電気車駆動装置。
【請求項９】駆動力を独立的に発生させる複数の巻線
を有し、電気車を走行駆動する駆動力発生手段と、電力
を供給する電力供給手段と、この電力供給手段からの電
力を変換し、上記駆動力発生手段の各々の巻線に独立的
に供給する複数の電力変換手段と、上記複数の電力変換
手段を各々制御する制御手段とを備えた電気車駆動装置
において、駆動力発生手段に供給される電流を検出する電流センサ
と、上記駆動力発生手段の制御特性を変化させる制御器
と、上記電流センサの信号と電流指令信号との差を演算
し、上記制御器および駆動力発生手段を経た電流出力を
出力する差分手段とを備え、上記駆動力発生手段の内部
モデルに基づいて、上記差分手段により、上記制御器の
最終段出力に上記内部モデルを適用した信号と、上記電
流センサの信号との差分を演算し、所定倍して少なくと
も１つ以上の上記制御器出力と加減算を行なうことを特
徴とする電気車駆動装置。
【請求項１０】駆動力を独立的に発生させる複数の巻
線を有し、電気車を走行駆動する駆動力発生手段と、電
力を供給する電力供給手段と、この電力供給手段からの
電力を変換し、上記駆動力発生手段の各々の巻線に独立
的に供給する複数の電力変換手段と、上記複数の電力変
換手段を各々制御する制御手段とを備えた電気車駆動装
置において、上記駆動力発生手段に供給される電流を検出する電流セ
ンサと、上記駆動力発生手段の制御特性を変化させる少
なくとも１つ以上の制御器と、上記電流センサの信号と
電流指令信号との差を演算し、上記制御器および駆動力
発生手段を経た電流出力を出力する差分手段とを備え、
上記駆動力発生手段の内部モデルに基づいて、上記差分
手段により、上記制御器の最終段出力に上記内部モデル
を適用した信号と、上記電流センサの信号との差分を演
算し、所定倍して電流指令信号および少なくとも１つ以
上の上記制御器出力と加減算を行なうことを特徴とする
電気車駆動装置。
【請求項１１】駆動力を独立的に発生させる複数の巻
線を有し、電気車を走行駆動する駆動力発生手段と、電
力を供給する電力供給手段と、この電力供給手段からの
電力を変換し、上記駆動力発生手段の各々の巻線に独立
的に供給する複数の電力変換手段と、上記複数の電力変
換手段を各々制御する制御手段とを備えた電気車駆動装
置において、上記電力変換手段は、上記駆動力発生手段のケーシング
表面に着脱自在に取付けられたことを特徴とする電気車
駆動装置。
【請求項１２】請求項１１記載の電気車駆動装置にお
いて、上記駆動力発生手段の冷却手段と、電力変換手段
の冷却手段とを共通にしたことを特徴とする電気車駆動
装置。
【請求項１３】請求項１１記載の電気車駆動装置にお
いて、上記電力変換手段のパワーヘッドの故障、ヒュー
ズ切断、上記電力変換手段の異常発熱、上記電力変換手
段内部の配線短絡等の、少なくともひとつの故障を検出
する電力変換モジュール故障検出手段と、故障状態およ
び故障箇所を表示するインディケータとを備え、このイ
ンディケータが上記駆動力発生手段に配設されることを
特徴とする電気車駆動装置。
【請求項１４】請求項１３記載の電気車駆動装置にお
いて、上記インディケータの情報を外部へ出力する端子
を備えることを特徴とする電気車駆動装置。
【請求項１５】駆動力を独立的に発生させる複数の巻
線を有し、電気車を走行駆動する駆動力発生手段と、電
力を供給する電力供給手段と、この電力供給手段からの
電力を変換し、上記駆動力発生手段の各々の巻線に独立
的に供給する複数の電力変換手段と、上記複数の電力変
換手段を各々制御する制御手段とを備えた電気車駆動装
置において、上記複数の電力変換手段、若しくは上記制御手段を、少
なくとも１つのモジュールに構成し、このモジュール
は、上記駆動力発生手段に着脱可能に装着したことを特
徴とする電気車駆動装置。
【請求項１６】請求項１５記載の電気車駆動装置にお
いて、上記モジュールを装着した際に、上記駆動力発生
手段と電力変換手段、または上記駆動力発生手段と電力
変換手段と制御手段とが、電気的に接続されることを特
徴とする電気車駆動装置。
【請求項１７】請求項１６記載の電気車駆動装置にお
いて、上記モジュールを取り外す際に、上記駆動力発生
手段とモジュールとの電気的接続を行なうコネクタの導
電部位が、外部に露出しないことを特徴とする電気車駆
動装置。
【請求項１８】請求項１６記載の電気車駆動装置にお
いて、上記駆動力発生手段とモジュールに電力を供給す
ることを可能とするメインスイッチを備え、このメイン
スイッチにローパスフィルタ回路を有することを特徴と
する電気車駆動装置。
【請求項１９】請求項１６記載の電気車駆動装置にお
いて、上記駆動力発生手段とモジュールに電力を供給す
るメインスイッチを備え、このメインスイッチがオフ状
態時にのみ、上記モジュールの装着、または取り外しが
可能であることを特徴とする電気車駆動装置。
【請求項２０】請求項１６記載の電気車駆動装置にお
いて、上記駆動力発生手段とモジュールに電力を供給す
るメインスイッチを備え、上記モジュールの装着、また
は取り外し時には自動的にメインスイッチがオフとなる
ことを特徴とする電気車駆動装置。
【請求項２１】請求項１５記載の電気車駆動装置にお
いて、上記駆動力発生手段の冷却手段と、上記電力変換
手段の冷却手段とを共通にしたことを特徴とする電気車
駆動装置。
【請求項２２】請求項１５記載の電気車駆動装置にお
いて、上記電力変換手段のパワーヘッドの故障、上記モ
ジュールのヒューズ切断、上記電力変換手段の異常発
熱、上記電力変換手段内部の配線短絡等の、少なくとも
１つの故障を検出する電力変換モジュール故障検出手段
と、故障状態および故障箇所を表示するインディケータ
とを備え、このインディケータは上記駆動力発生手段に
配設されることを特徴とする電気車駆動装置。
【請求項２３】請求項２２記載の電気車駆動装置にお
いて、インディケータ情報を外部へ出力する端子を設け
たことを特徴とする電気車駆動装置。
【請求項２４】請求項１５記載の電気車駆動装置にお
いて、上記電力変換手段のパワーヘッドの故障、上記モ
ジュールのヒューズ切断、上記電力変換手段の異常発
熱、上記電力変換手段内部の配線短絡等の、少なくとも
１つの故障を検出するモジュール故障検出手段と、故障
状態および故障箇所を表示するインディケータとを備
え、このインディケータを上記モジュールに配設したこ
とを特徴とする電気車駆動装置。
【請求項２５】請求項２４記載の電気車駆動装置にお
いて、インディケータ情報を外部へ出力する端子を設け
たことを特徴とする電気車駆動装置。
【請求項２６】請求項１５記載の電気車駆動装置にお
いて、上記電力変換手段内に、自己診断機能を備えたこ
とを特徴とする電気車駆動装置。