KR101314413B1

KR101314413B1 - 구동 제어 시스템

Info

Publication number: KR101314413B1
Application number: KR1020117023652A
Authority: KR
Inventors: 마사미치 사카네; 겐타 가네코
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2009-04-08
Filing date: 2009-04-08
Publication date: 2013-10-04
Also published as: EP2418116A1; CN102387933A; MX2011010534A; ES2525210T3; US8587243B2; JPWO2010116417A1; AU2009343996C1; US20120019183A1; EP2418116B1; KR20110125267A; AU2009343996B2; AU2009343996A1; EP2418116A4; JP4776743B2; CN102387933B; WO2010116417A1

Abstract

영구 자석을 내장한 전동기(15)와 전기차의 구동 기구부(29) 사이에는 전동기(15)로부터 구동 기구부(29)로의 구동력 전달을 차단하는 회전 차단기(28)가 마련된다. 제2 제어부(16)는 직류 전압 또는 교류 전압을 임의의 주파수의 교류 전압으로 변환하여 전동기(15)를 구동하는 전력 변환기(21) 및 전력 변환기(21)를 제어하는 제1 제어부(22)를 가지는 전력 변환부(10)의 동작 상태, 전동기(15) 및 회전 차단기(28)의 동작 상태 및 자기의 동작 상태에 기초하여, 회전 차단기(28)를 제어한다.

Description

구동 제어 시스템{DRIVE CONTROL SYSTEM}

본 발명은 영구 자석을 내장한 전동기(영구 자석식 전동기)와, 이 영구 자석식 전동기에 의해 구동되는 구동 제어 장치를 구비한 구동 제어 시스템에 관한 것이다.

영구 자석식 전동기(이하, 특별히 구별을 필요로 할 때 이외는 단순히 「전동기」라고 기재함)는 종래부터 각종 분야에서 넓게 사용되고 있는 유도 전동기와 비교하여, 회전자에 내장된 영구 자석에 의한 자속이 확립되어 있으므로 여자(勵磁) 전류가 불필요하거나, 유도 전동기와 같이 회전자 도체에 전류가 흐르지 않기 때문에, 2차 동손(銅損)이 발생하지 않는 등의 측면에서, 고효율인 전동기로서 알려져 있다. 전기차에는 종래 유도 전동기가 사용되어 왔지만, 최근 효율의 향상, 소형 고출력화, 냉각 구조의 간소화를 도모하기 위해 영구 자석식 동기 전동기의 적용이 검토되고 있다.

일반적으로, 전동기 및 구동 제어 장치가 탑재된 복수의 차량을 연결한 편성을 이루어서 주행하는 전기차에 있어서는 주행 중에 일부의 차량에 있어서 구동 제어 장치가, 예를 들어 단락(短絡) 고장을 일으켜서 기능 정지로 되어, 이 구동 제어 장치에 접속되는 전동기가 운전 불능으로 된 경우에도, 다른 건전(健全)한 구동 제어 장치 및 전동기에 의해 전기차는 주행을 계속하는 것이 가능하다. 그 결과, 고장난 구동 제어 장치에 접속된 전동기는 차바퀴측으로부터 계속 구동되므로, 단락 고장을 일으킨 구동 제어 장치의 고장 부위(단락 개소(箇所))에는 전동기의 유기 전압에 의한 단락 전류가 계속 흐르게 된다.

이 때문에, 이 상태를 방치하면, 단락 전류 또는 단락 전류에 의한 발열 등에 의해 구동 제어 장치의 고장 부위의 손상을 더욱 확대시키거나, 당해 고장 부위 또는 전동기의 발열이나 소실을 초래할 우려가 있어서 바람직하지 않다.

이와 같은 케이스에 대한 대처로서 전기차의 주행 중에 전동기를 구동 제어하는 구동 제어 장치 내의 인버터가 고장난 경우에 있어서, 전동기의 유기 전압에 의해 인버터의 손상을 확대하지 않도록, 인버터와 전동기 사이의 접속을 전기적으로 분리하는 전동기측 개폐부인 전동기 개방 접촉기를 마련하여, 제어부가 인버터의 고장을 검출한 경우에는, 제어부가 이 접촉기를 오프로 하여 인버터와 전동기를 분리하는 방법이 개시되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 1).

특허 문헌 1 : 일본 특개평 8-182105호 공보

그렇지만, 인버터의 고장 시에 제어부가 접촉기를 오프로 한 경우에도, 접촉기의 고장에 의해 접촉기에 내장되는 접점이 오프될 수 없는 경우나, 단락 전류의 크기가 접촉기의 차단 능력을 넘고 있은 경우 등에서 접촉기를 오프해도 아크 전류가 계속되는 것 등에 의해 단락 전류의 차단이 불가능하게 된다.

또, 접촉기와 전동기 사이에서 지락(地絡)이 발생한 경우나, 전동기 내부의 코일 권선 사이에서 단락(층간 단락) 또는 지락이 발생한 경우에, 인버터와 전동기 사이에 위치하는 상기의 접촉기를 오프해도 단락 회로는 해소되지 않기 때문에, 전동기 내부의 유기 전압에 수반하는 단락 전류를 차단하는 것은 불가능하다.

그 외, 제어부 자신이 고장나거나 인버터에 장착되어 있는 센서가 고장나는 경우나, 복수의 고장이 동일한 시기에 복합적으로 발생하는 것도 생각할 수 있다. 이러한 불편 사상(事象)에 대한 대처가 상기 특허 문헌 1에 개시된 방법으로는 불가능하다.

또, 영구 자석식 전동기에서, 전술한 바와 같은 종래의 전동기에는 없는 특징이 있기 때문에, 불편이 일어난 경우, 종래의 전동기에서는 예상할 수 없는 피해가 발생할 가능성이 있다. 이 때문에, 영구 자석식 전동기를 가지는 구동 제어 시스템에 있어서는 상정되는 여러 가지 불편 사상에 대처할 수 있는 기능을 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기에 감안하여 이루어진 것이며, 영구 자석식 전동기를 가지는 구동 제어 시스템에 있어서, 구동 제어 장치 및 전동기에 상정되는 여러 가지 불편 사상에 종합적으로 대처할 수 있는 구동 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 구동 제어 시스템은, 영구 자석을 내장한 전동기와, 이 전동기를 제어하는 구동 제어 장치를 가지고, 이러한 구동 제어 장치 및 전동기를 탑재한 전기차에 적용되는 구동 제어 시스템에 있어서, 상기 전동기와 상기 전기차의 구동 기구부 사이에는 상기 전동기로부터 상기 구동 기구부로의 구동력 전달을 차단하는 회전 차단기가 마련되고, 상기 구동 제어 장치는 직류 전압 또는 교류 전압을 임의의 주파수의 교류 전압으로 변환하여 상기 전동기를 구동하는 전력 변환기, 및 이 전력 변환기를 제어하는 제1 제어부를 가지는 전력 변환부와; 상기 전력 변환부, 상기 전동기 및 상기 회전 차단기의 동작 상태 및 자기(自己)의 동작 상태에 기초하여, 상기 회전 차단기를 제어하는 제2 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 구동 제어 시스템에 의하면, 영구 자석식 전동기(전동기)를 제어하는 구동 제어 장치는 전동기로부터의 구동력 전달을 차단하는 회전 차단기를 제어할 때에, 전동기 및 전동기를 구동하는 전력 변환부의 동작 상태, 회전 차단기의 동작 상태, 및 회전 차단기를 제어하는 제2 제어부 자신의 동작 상태에 기초하여 회전 차단기를 제어하는 것으로 하고 있으므로, 구동 제어 장치 및 전동기에 상정되는 여러 가지 불편 사상에 종합적으로 대처할 수 있는 구동 제어 시스템을 제공할 수 있다고 하는 효과가 얻어진다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 구동 제어 시스템의 일 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2는 실시 형태 1에 따른 제2 제어부의 일 구성예를 나타내는 도면이다.
도 3은 실시 형태 1에 있어서 고장 모드를 나타내는 도표이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태 2에 따른 제2 제어부의 일 구성예를 나타내는 도면이다.
도 5는 실시 형태 2에 있어서 단선(斷線) 모드를 나타내는 도표이다.

이하에 첨부 도면 참조하여, 본 발명에 따른 「구동 제어 시스템」의 실시 형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

실시 형태 1.

(구동 제어 시스템의 구성)

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 구동 제어 시스템의 일 구성예를 나타내는 도면이다. 도 1에 있어서, 실시 형태 1에 따른 구동 제어 시스템(100)은 주된 구성부로서 전력 변환기(21) 및 제1 제어부(22)를 구비하는 전력 변환부(10), 전류 검출기(11; 11a, 11b, 11c), 개폐기(12), 전압 검출기(14; 14a, 14b), 전동기(15), 제2 제어부(16), 및 회전 차단기(28)와 구동 기구부(29)를 구비하는 구동부(18)를 구비하여 구성되어 있다. 또한, 구동 제어 시스템(100)에 있어서, 전동기(15) 및 구동부(18)를 제외한 다른 구성부를 총칭하여 「구동 제어 장치」라고 호칭한다.

전력 변환기(21)에는 도시를 생략한 가선(架線)으로부터의 전력이 공급된다. 전력 변환기(21)는 입력된 직류 전압 또는 교류 전압을 임의의 주파수의 교류 전압으로 변환하여 전동기(15)를 구동하는 구성이다. 여기서, 전력 변환기(21)에 입력되는 전압은 궤전(饋電) 설비가 직류인 경우에는 직류 전압이 입력되고, 궤전 설비가 교류인 경우에는 교류 전압이 입력된다. 또한, 전력 변환기(21)의 구성은 직류 궤전 및 교류 궤전 중 어느 경우에 있어서도 기지(旣知)이기 때문에 상세한 설명은 생략한다.

전력 변환기(21)의 출력단측에는 각 상(相)마다 전류 검출기(11; 11a, 11b, 11c)가 마련되어 있고, 검출된 전류(Iu, Iv, Iw)는 제1 제어부(22) 및 제2 제어부(16)에 입력된다. 전류 검출기(11)는 도 1의 구성에서는 각 상마다 마련하고 있지만, 임의의 2상에 마련하는 것도 좋다. 또한, 전류 검출기(11)를 임의의 2상에 마련하는 경우, 전류 검출기를 마련하지 않은 상의 전류는 전류 검출기를 마련하고 있는 다른 2상의 전류로부터 산출할 수 있다.

전류 검출기(11)의 후단에는 전동기(15)에 대한 전력 공급을 개폐하는 개폐기(12)가 마련되어 있다. 개폐기(12)는 제1 제어부(22)로부터의 투입 신호(MKC)가 온으로 되면 투입 코일이 여자되고, 3상에 마련된 주 접점이 투입되는 한편, 투입 신호(MKC)가 오프로 되면 투입 코일로의 여자가 없어지고, 주 접점이 개방되는 구성이다. 개폐기(12)의 주 접점 상태는 접점 상태 신호(MKF)로서 제1 제어부(22) 및 제2 제어부(16)에 입력된다. 이 접점 상태 신호(MKF)는 예를 들어 주 접점에 기계적으로 결합된 보조 접점으로부터의 신호에 의해서도 얻는 것이 가능하다. 또한, 도 1에서, 개폐기(12)를 제어하는 투입 신호(MKC)는 제1 제어부(22)로부터 출력되는 구성으로 하고 있지만, 제2 제어부(22)로부터 출력되는 구성으로 해도 좋다.

개폐기(12)의 후단에는 전동기(15)의 유기 전압을 검출하는 전압 검출기(14; 14a, 14b)가 마련되어 있고, 검출된 선간 전압(Vuv, Vvw)은 제1 제어부(22) 및 제2 제어부(16)에 입력된다. 또, 개폐기(12)의 출력단에는 영구 자석식 전동기인 전동기(15)가 접속되어 있다. 전동기(15)에는 전동기(15)의 온도(코일 온도)를 검출하는 제1 센서(26), 및 전동기(15)의 층간 단락 및 지락(이하 단순히 「단락」이라고 함)을 검출하는 제2 센서(27)가 마련되어 있다. 제1 센서(26)가 검출한 신호(온도 검출 신호(T)) 및 제2 센서(27)가 검출한 신호(단락 신호(S))는 제2 제어부(16)에 입력된다. 또한, 제1 센서(26)로서는 열전쌍(熱電對), 서미스트, 온도 IC 등의 일반적인 온도 센서를 사용할 수 있다. 또, 제2 센서(27)로서는 예를 들어 일본 특개 2000-287411호 공보 등에 개시되어 있는 센서(스테이터 코일(stator coil)의 주변부에 마련된 단락 검지 코일)를 사용할 수 있다.

전동기(15)와 전기차의 차바퀴(3) 사이에는 구동부(18)가 마련되어 있다. 보다 상세하게 설명하면, 구동부(18)를 구성하는 구동 기구부(29)는 차바퀴(3)에 연결되는 구동축(30)에 접속되고, 전동기(15)와 구동 기구부(29)의 사이에는 전동기(15)로부터 구동 기구부(29)로의 구동력 전달을 차단하기 위한 회전 차단기(28)가 마련되어 있다. 회전 차단기(28)가 차단 상태에 있는지의 여부를 나타내는 신호(회전 차단기 상태 신호(G))는 제2 제어부(16)에 입력된다. 한편, 제2 제어부(16)로부터는 회전 차단기(28)에 대해서 회전 차단기(28)를 오프(차단 상태)로 하는 신호(회전 차단기 제어 신호(O))가 출력된다. 또, 제2 제어부(16)로부터는 필요에 따라 회전 차단기(28)를 오프로 하는 제어에 아울러, 전력 변환기(21)의 동작을 정지하기 위한 제어 신호(전력 변환기 정지 신호(C3))가 출력된다.

또, 도 1에 있어서 전동기(15)는 상술한 바와 같은 영구 자석식 전동기를 상정하고 있지만, 로터에 영구 자석을 내장하는 전동기이면 동기 전동기 이외의 것이어도 좋다. 예를 들어, 유도 전동기의 로터에 영구 자석을 매립한 형태의 전동기가 존재하고 있고, 이런 종류의 전동기이면, 본 발명의 기술 사상에 기초한 구성 및 제어 수법의 적용이 가능하다.

여기서, 영구 자석식 전동기의 전동기 이상(층간 단락 및 지락), 및 전력 변환기 이상에 대해서 보충한다. 영구 자석식 전동기의 전동기 이상 및 전력 변환기 이상은 예를 들어 다음과 같은 것이다.

(1) 전동기에 있어서 이상

(가) 단락: 전동기의 철심에 감겨진 코일 권선의 턴 사이에서 소선(素線) 절연 파괴가 일어나고, 코일 권선 내에서 단락 회로가 형성된 상태

(나) 지락: 전동기의 철심에 감겨진 코일 권선과 당해 철심 사이에서 절연 파괴가 일어나고, 코일 권선과 상기 철심이 통전(通電)되고 있는 상태

(2) 전력 변환기의 이상

(가) 동작 불량: 전력 변환기 내에 탑재된 복수의 스위칭 소자 중 적어도 1개가 동작 불능으로 된 상태

(나) 소자 단락: 전력 변환기 내에 탑재된 복수의 스위칭 소자 중 적어도 1개가 단락되어 있는 상태

또한, 이하에 상술하는 제2 제어부는 이들 전동기 및 전력 변환기의 이상에 대해서도 효과적으로 대처할 수 있도록 구성되어 있다.

(제2 제어부의 구성)

도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 제2 제어부(16)의 일 구성예를 나타내는 도면이다. 도 2에 있어서, 제2 제어부(16)는 상태 판정부(35) 및 차단기 제어부(70)를 구비하고 있다. 또, 상태 판정부(35)는 전류 검출부(40), 전압 검출부(42), 온도 검출부(43), 회전 차단기 상태 검출부(44), 단락 검출부(45), 개폐기 상태 검출부(46), 제어부 상태 검출부(47, 48), 전류 검출부(40)의 후단에 배치되는 전류 판정부(50), 전압 검출부(42)의 후단에 배치되는 전압 판정부(51), 온도 검출부(43)의 후단에 배치되는 온도 판정부(52), 및 전류 판정부(50), 전압 판정부(51), 온도 판정부(52), 회전 차단기 상태 검출부(44), 단락 검출부(45), 개폐기 상태 검출부(46), 및 제어부 상태 검출부(47, 48)로부터의 신호에 기초하여 동작하는 이상 판정부(60)를 구비하고 있다.

전류 검출부(40)는 검출 전류(I; Iu, Iv, Iw)를 입력으로 하여 전류의 유무를 검출함과 아울러, 검출한 전류값의 정보를 전류 판정부(50)에 출력한다. 전압 검출부(42)는 검출 전압(V; Vuv, Vvw)을 입력으로 하여 전압의 유무를 검출함과 아울러, 검출한 전압값의 정보를 전압 판정부(51)에 출력한다. 온도 검출부(43)는 제1 센서(26)가 검출한 온도 검출 신호(T)를 입력으로 하고, 온도 검출 신호(T)에 기초하여 생성한 온도 정보를 온도 판정부(52)에 출력한다. 회전 차단기 상태 검출부(44)는 회전 차단기(28)가 차단 상태에 있는지의 여부를 나타내는 회전 차단기 상태 신호(G)를 입력으로 하고, 회전 차단기(28)가 동작 중인지의 여부, 및 회전 차단기(28)가 정상적인지의 여부를 판정한 판정 신호(g)를 생성하여 이상 판정부(60)에 출력한다. 단락 검출부(45)는 제2 센서(27)가 검출한 단락 신호(S)에 기초하여, 다른 판정 신호와 동일한 신호 형식으로 변환한 단락 신호(s)를 생성하여 이상 판정부(60)에 출력한다.

개폐기 상태 검출부(46)는 개폐기(12)로부터의 접점 상태 신호(MKF)를 입력으로 하고, 개폐기(12)가 정상적인지의 여부를 판정한 판정 신호(mkf)를 생성하여 이상 판정부(60)에 출력한다. 제어부 상태 검출부(47)는 제1 제어부(22)에 대해서 마련된 상태 검출부이며, 제1 제어부(22)가 정상인 경우에 출력되는 상태 신호(C1)를 입력으로 하고, 제1 제어부(22)가 정상적인지의 여부를 나타내는 상태 신호(c1)를 생성하여 이상 판정부(60)에 출력한다. 제어부 상태 검출부(48)는 제2 제어부(16), 즉 자기의 동작 상태를 검출하기 위한 상태 검출부이며, 자기의 동작 상태가 이상인지를 나타내는 상태 신호(w1)를 이상 판정부(60)에 출력한다. 또한, 자기의 동작 상태가 이상인지의 여부를 진단하는 기능에 대해서는 공지된 기술(예를 들어 와치 독 회로 등)을 사용하는 것에 의해 실현 가능하다.

전류 판정부(50)는 전류 검출부(40)의 출력을 소정의 판정값과 비교한 판정 신호(i)를 생성하여 이상 판정부(60)에 출력한다. 예를 들어, 각 상에 흐르는 전류의 적어도 하나가 판정값 이상인 경우, 전류 판정부(50)는 검출 전류의 이상을 나타내는 판정 신호(i)를 생성하여 출력한다. 여기서, 검출 전류의 이상으로서는 개폐기(12)를 오프해도 상관없이 전류가 계속 흐르고 있는 상태를 상정하고 있고, 예를 들어 개폐기(12)에 이상이 생겼거나, 또는 전류가 너무 커서 개폐기(12)에서 전류의 차단이 불가능한 경우 등이 생각된다. 또한, 본 실시 형태에서는 후자의 경우를 포함하여 개폐기(12)의 이상으로서 파악하는 것으로 한다.

전압 판정부(51)는 전압 검출부(42)의 출력을 소정의 판정값과 비교한 판정 신호(v)를 생성하여 이상 판정부(60)에 출력한다. 예를 들어, 각 선간 전압의 적어도 하나가 판정값 이상인 경우, 전압 판정부(51)는 검출 전압의 이상을 나타내는 판정 신호(v)를 생성하여 출력한다. 또한, 상기 판정값을 전력 변환기(21)에 대한 입력 허용 전압에 설정하면, 전동기(15)의 유기 전압에 의한 전력 변환기(21)의 손상을 억제하는 것이 가능하게 된다.

여기서, 검출 전압을 이상으로서 판정하는 경우에 대해서, 전기차가 어느 속도로 타행 중의 경우를 일례로서 설명한다. 전력 변환부(10)가 오프로 제어되어 있는 상태에 있어서, 전동기(15)는 차바퀴(3)에 의해 회전되고 있는 상태이며, 전동기(15)의 로터는 회전하고 있다. 이 때문에 전동기(15)의 입력측 단자에는 전동기(15)에 의한 유기 전압이 나타난다. 여기서, 전동기(15)의 스테이터 코일의 구성은 잘 알려져 있는 바와 같이 권수(卷數)가 동일한 각 상(相) 코일이 스테이터 철심 내의 슬롯에 균일하게 수납되어 있다. 이 때문에, 전동기(15)의 유기 전압에 의한 각 선간 전압은 통상 시에는 대칭형의 교류 전압으로 된다.

그런데 전동기(15) 내부의 스테이터 코일의 일부에 층간 단락이나 지락이 발생하면, 등가적으로 각 상 코일의 권수가 다르기 때문에 유기 전압은 대칭형의 교류 전압은 아니게 되어, 불평형인 교류 전압으로 된다. 즉, 전력 변환부(10)가 오프로 제어되어 있는 상태에서의 유기 전압을 관측하여 정상 시에 생기는 유기 전압과 비교하는 것에 의해, 전동기(15)의 이상 검출이 가능하게 된다.

도 2로 돌아와, 온도 판정부(52)는 온도 검출부(43)로부터의 온도 정보를 계속적으로 모니터하고, 예를 들어 온도의 상승률이 어느 판정값을 넘은 경우, 온도 이상을 나타내는 판정 신호(t)를 생성하여 이상 판정부(60)에 출력한다.

이상 판정부(60)는 전류 판정부(50)로부터의 판정 신호(i), 전압 판정부(51)로부터의 판정 신호(v), 온도 판정부(52)로부터의 판정 신호(t), 회전 차단기 상태 검출부(44)로부터의 판정 신호(g), 단락 검출부(45)로부터의 단락 신호(s), 개폐기 상태 검출부(46)로부터의 판정 신호(mkf), 제어부 상태 검출부(47)로부터 상태 신호(c1), 및 제어부 상태 검출부(48)로부터 상태 신호(w1)를 입력으로 하고, 후술하는 고장 모드에 따라서 구동 제어 시스템(100)의 이상을 판정하고, 이상으로 판정한 경우에는 이상 신호(w2)를 생성하여 차단기 제어부(70)에 출력한다.

차단기 제어부(70)는 상태 판정부(35)로부터의 이상 신호(w2)를 수령한 경우, 회전 차단기 제어 신호(O)에 기초하여 회전 차단기(28)를 오프로 제어하여 차바퀴(3)와 전동기(15)를 차단 상태로 제어한다. 또한, 차단기 제어부(70)에 입력되는 제어 신호(C2)는 외부 장치(예를 들어 운전대 등)로부터의 제어 지령에 기초한 제어 신호이며, 본 실시 형태에서는 제1 제어부(22)를 통하여 입력되는 구성으로 하고 있다.

도 3은 실시 형태 1에 있어서 고장 모드를 나타내는 도표이다. 도 3에 나타내는 도표에서는 표 측면에 이상 판정 항목, 표 머리에 고장 모드를 나타내고 있다. 또, 표 안의 「○」표는 이상 판정 항목이 정상적인 것을 나타내고, 표 안의 「×」표는 이상 판정 항목에 이상이 발생하고 있는 것을 나타내고 있다. 한편, 최하부의 행에서는 회전 차단기의 개폐 상태로서 회전 차단기가 개(開)로 되는 것을 나타내고 있다. 즉, 도 3에 나타내는 도표는 회전 차단기를 「개」로 제어하는 조건을 나타낸 것이다.

고장 모드 1 ~ 4는 해칭(hatching)으로 표시된 이상 판정 항목 중 하나라도 「×」로 되면 회전 차단기를 「개」로 제어하는 고장 모드이다. 즉, 이러한 고장 모드에서는 전력 변환부 및 개폐기에 이상이 없고, 또한 검출 전류 및 검출 전압에 이상이 없는 경우에도, 제2 제어부 또는 회전 차단기 중 어느 쪽에 이상이 있고, 또 제2 제어부 및 회전 차단기에 이상이 없는 경우에도, 전동기 온도(코일 온도)에 이상이 있거나, 전동기가 단락 상태에 있는 경우에는, 회전 차단기를 「개」로 제어한다. 또한, 제2 제어부 또는 회전 차단기 중 어느 쪽에 이상이 있는 경우에, 회전 차단기를 「개」로 제어하는 기능은 페일 세이프(fail-safe) 기능으로서 마련하는 것이다. 이 페일 세이프 기능에 따른 구체적인 실현 수단을 일례로서 든다면, 제2 제어부 자신이 정상인 경우에는, 회전 차단기를 「폐(閉)」로 제어하는 회전 차단기 제어 신호(O)를 계속 출력하고 제2 제어부에 이상이 생긴 경우에는, 회전 차단기에 대한 회전 차단기 제어 신호(O)의 출력이 끊어지고, 회전 차단기가 「개」로 제어되는 구성이면 좋다. 또, 회전 차단기가 정상인 경우에, 회전 차단기 상태 신호(G)를 계속 출력하는 것으로 하고, 회전 차단기 상태 신호(G)의 출력이 정지한 경우, 회전 차단기에 이상이 생긴 것으로 하여, 회전 차단기에 대한 회전 차단기 제어 신호(O)의 출력이 정지하는 구성이면 좋다.

한편, 고장 모드 5 ~ 7는 해칭으로 표시된 이상 판정 항목 이외에 기초하여서 결정되는 고장 모드이다. 즉, 이러한 고장 모드에서는 제2 제어부, 회전 차단기 및 전동기 온도에도 이상이 없고, 또한 전동기가 단락 상태가 아닌 경우에도, 전력 변환부, 개폐기, 검출 전류, 또는 검출 전압 중에서 2개 이상으로 이상이 있는 경우에는, 회전 차단기를 「개」로 제어한다. 또한, 8개의 이상 판정 항목(제2 제어부, 회전 차단기, 전동기 온도, 전동기 단락 상태, 전력 변환부, 개폐기, 검출 전류, 및 검출 전압)에 있어서, 3개 이상(以上)을 이상(異常)으로 판정한 경우에는, 고장 모드를 판정하는 일 없이 회전 차단기를 「개」로 제어하는 것으로 하면, 고장 모드의 판정 처리를 스킵할 수 있으므로, 회전 차단기를 「개」로 제어하는 처리를 신속화할 수 있다고 하는 효과가 얻어진다.

다음에, 각 고장 모드에 대해서 설명한다.

<고장 모드 1, 2>

페일 세이프의 사고방식에 의해, 실시 형태 1에 따른 제어 기능의 주요부인 회전 차단기 및 제2 제어부가 고장난 경우는, 그 시점에서 개(開) 동작이 가능하도록 해 두는 모드이다.

<고장 모드 3>

전동기의 코일 내부에서 단락이 발생하면, 전동기가 회전되고 있는 한, 단락 전류에 의한 발열에 의해 코일이 용단(溶斷)될 때까지, 단락 전류를 억제할 수 없다. 또한, 단락 전류에 의해 코일 주변이 소실될 가능성이 있기 때문에, 단락이 생긴 경우는 즉석에서 전동기의 회전을 정지할 필요가 있다. 이들에 감안하여 마련된 모드이다.

<고장 모드 4>

전동기의 온도가 설정값보다 높아지면, 발화에 도달할 가능성이 있어서, 전동기의 부하를 억제하기 위해, 회전 차단기를 개(開)로 할 필요가 있다. 왜냐하면, 전동기 코일 내부에서 단락이 일어나서, 단락 전류에 기인하는 온도 상승이 있는 경우는, 전력 공급을 정지해도 온도 상승을 막을 수 없다. 또, 이 모드는 단락 검출에 실패한 경우의 2중 보호로 된다. 이러한 관점에 의해, 전동기 온도 이상의 경우는 본 이상만으로 회전 차단기를 「개」로 제어한다.

<고장 모드 5>

개폐기가 고장나도 전력 변환부가 정상적이면, 그 시점에서는 아무 문제 없다. 그러나 전력 변환부 또는 전동기에 있어서, 전기적인 이상 상태(검출 전압이 설정값보다 크거나, 검출 전압 파형이 정의한 파형과 다르거나, 검출 전류가 설정값보다 큼)가 일어난 경우는, 전력 변환부 및 전동기의 추가 손상을 막기 위해, 전동기의 회전을 정지할 필요가 있다. 또, 이러한 전기적 이상이 하나라도 발생한 경우 기기 손상의 가능성이 있기 때문에, 개폐기가 고장난 경우에는, 검출 전류 또는 검출 전압 중 어느 하나가 이상이면 회전 차단기를 「개」로 제어한다.

<고장 모드 6>

전력 변환부에 이상이 발생한 경우, 통상, 개폐기는 「개」로 제어된다. 그렇지만 개폐기가 「개」로 된 경우, 상기 고장 모드 5에 기재한 바와 같은 검출 전류 또는 검출 전압의 이상이 있으면, 개폐기의 개 동작이 실패하거나, 전동기가 단락될 가능성이 있다. 이 때문에, 전력 변환부에 이상이 발생한 경우, 고장 모드 5와 동일하게, 검출 전류 또는 검출 전압 중 어느 하나가 이상이면 회전 차단기를 「개」로 제어한다. 또한, 개폐기가 개 동작에 실패하는 경우도 고려하여, 제1 제어부 또는 제2 제어부로부터의 지령에 의해 개로 되어야 할 상태 하에서 개 상태로 되지 않은 상태를 판별할 수 있도록, 개폐기로부터의 개 동작 신호(접점 상태 신호(MKF))가 제2 제어부에 입력되는 구성으로 하고 있는 것은 전술한 대로이다.

<고장 모드 7>

전력 변환부 및 개폐기가 고장난 경우, 상기 고장 모드 6에서 설명한 개폐기의 개 동작이 실패한 상태로 된다. 따라서 전력 변환부 및 개폐기가 고장난 경우에는, 회전 차단기를 「개」로 제어한다.

또한, 도 3에 나타내는 고장 모드의 사고방식 및 이상 판정 항목은 일례를 나타내는 것이며, 이들로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 고장 모드 5 ~ 7을 정의하지 않고, 고장 모드 1 ~ 4만으로 대처하는 것도 가능하다. 이 경우, 도 1에 있어서, 전류 검출기(11) 및 전압 검출기(14)를 마련할 필요가 없고, 또 도 2에 있어서, 전압 검출부(42) 및 전압 판정부(51), 전류 검출부(40) 및 전류 판정부(50), 개폐기 상태 검출부(46), 및 제어부 상태 검출부(47)의 생략이 가능하게 된다. 또한, 도 1에 있어서, 개폐기(12)를 생략해도 상관없다(이 경우, 도 2에 있어서, 개폐기 상태 검출부(46)의 생략이 가능). 개폐기(12)가 아니라도 전동기(15)와 차바퀴(3)의 접속을 회전 차단기(28)에서 차단 가능하고, 전동기(15)가 차바퀴(3)측으로부터 계속 구동되는 일은 없다.

고장 모드 3, 4를 정의하지 않고, 고장 모드 1, 2, 5 ~ 7로 대처하는 것도 가능하다. 이 경우, 도 1에 있어서, 제1 센서(26) 및 제2 센서(27)를 마련할 필요가 없고, 또 도 2에 있어서, 온도 검출부(43), 온도 판정부(52), 및 단락 검출부(45)의 생략이 가능하게 된다. 또한, 전술한 바와 같게 전력 변환기(21)가 오프로 제어되어 있는 상태일 때에, 전압 검출기(14)에서 계측되는 전압은 전동기(15)의 회전에 의해 발생하는 유기 전압이기 때문에, 이 유기 전압의 불평형 상태를 관측함으로써, 전동기(15)의 이상 검출이 가능하게 된다. 즉, 제1 센서(26) 및 제2 센서(27), 및 온도 검출부(43), 온도 판정부(52) 및 단락 검출부(45)를 구비하지 않아도 전동기(15)의 이상 검출은 가능하게 된다.

또, 도 3에 있어서, 고장 모드 3 또는 고장 모드 4 중 어느 하나를 생략해도 좋다. 예를 들어, 고장 모드 4를 생략하는 경우, 도 1에 있어서, 제1 센서(26)를 마련할 필요가 없고, 또 도 2에 있어서, 온도 검출부(43) 및 온도 판정부(52)의 생략이 가능하게 된다. 또, 고장 모드 3을 생략하는 경우, 도 1에 있어서, 제2 센서(27)를 마련할 필요가 없고, 또 도 2에 있어서, 단락 검출부(45)의 생략이 가능하게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 실시 형태 1의 구동 제어 시스템에 의하면, 전동기로부터의 구동력 전달을 차단하는 회전 차단기를 제어할 때에, 전동기 및 전동기를 구동하는 전력 변환부의 동작 상태, 회전 차단기의 동작 상태, 및 회전 차단기를 제어하는 제2 제어부 자신의 동작 상태에 기초하여 회전 차단기를 제어하는 것으로 하고 있으므로, 전동기를 제어하는 구동 제어 장치 및 전동기에 상정되는 여러 가지 불편 사상에 종합적으로 대처하는 것이 가능하게 된다.

실시 형태 2.

도 4는 본 발명의 실시 형태 2에 따른 제2 제어부의 일 구성예를 나타내는 도면이다. 도 4에 있어서, 실시 형태 2에 따른 제2 제어부(16)는 상태 판정부(35)의 입력단에 단선 검출부(38)를 구비함과 아울러, 단선 검출부(38)가 검출한 단선 신호(b)가 차단기 제어부(70)에 입력되는 구성이다. 또한, 그 외의 구성에 대해서는 도 2에 나타낸 실시 형태 1에 있어서 제2 제어부(16)의 구성과 동일 또는 동등하여, 동일 부호를 부여하여 나타냄과 아울러, 당해 구성부에 관한 상세한 설명은 생략한다.

단선 검출부(38)는 검출 전류(I), 검출 전압(V), 온도 검출 신호(T), 회전 차단기 상태 신호(G), 단락 신호(S), 접점 상태 신호(MKF), 및 상태 신호(C1)를 상시 또는 정기적으로 감시한다. 단선 검출부(38)는 이러한 신호가 두절된 경우에, 당해 신호선에 단선이 발생했다고 판정하고, 후술하는 단선 모드에 따라, 단선 신호(b)를 생성하여 차단기 제어부(70)에 출력한다. 또한, 신호의 두절에는 단선 이외에도 기기의 고장 등도 생각할 수 있지만, 단선 검출부(38)에 의한 처리에서는 기기의 고장 등도 포함하여 단선으로서 취급하는 것으로 한다.

도 5는 실시 형태 2에 있어서 단선 모드를 나타내는 도표이다. 도 5에 나타내는 도표에서는 표 측면에 검출 대상, 표 머리에 단선 모드를 나타내고 있다. 또, 표 안의 「○」표는 검출 대상이 정상적인 것을 나타내고, 표 안의 「×」표는 검출 대상에 단선이 발생하고 있는 것을 나타내고 있다. 한편, 최하부의 행에서는 회전 차단기의 개폐 상태로서 회전 차단기가 개로 되는 것을 나타내고 있다. 즉, 도 5에 나타내는 도표는 회전 차단기를 「개」로 제어하는 조건을 나타낸 것이다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 실시 형태 2에 있어서 단선 모드로서 단선 모드 1 ~ 4가 정의되어 있다. 단선 모드 1은 전류 검출기 및 전압 검출기로부터의 신호선에 단선이 생긴 경우의 모드이다. 이하 동일하게 단선 모드 2는 개폐기 및 전력 변환부로부터의 신호선에 단선이 생긴 경우의 모드이며, 단선 모드 3은 온도 검출기 및 단락 검출기로부터의 신호선에 단선이 생긴 경우의 모드이며, 단선 모드 4는 회전 차단기 및 개폐기로부터의 신호선에 단선이 생긴 경우의 모드이다.

또한, 각 검출 항목 중 2개소에 단선이 생긴 경우에는, 상기 단선 모드 1 ~ 4의 경우만 회전 차단기를 「개」로 하는 제어를 행하는 것으로 한다. 또, 1개소에만 단선이 생긴 경우에, 회전 차단기를 「개」로 하는 제어는 행하지 않는다. 반대로 3개소 이상에 단선이 생긴 경우에는, 상기 단선 모드를 판정하는 일 없이 회전 차단기를 「개」로 제어한다. 이 경우, 단선 모드인지 여부의 판정 처리를 스킵할 수 있으므로, 회전 차단기를 「개」로 제어하는 처리를 신속화할 수 있다고 하는 효과가 얻어진다.

다음에, 각 단선 모드에 대해서 설명한다.

<단선 모드 1>

고장 모드 5의 항에서 설명한 바와 같이, 전력 변환부 또는 전동기에 있어서 전기적인 이상 상태가 발생한 경우는, 전력 변환부 및 전동기의 손상을 막기 위해, 전동기의 회전을 정지할 필요가 있다. 이 때문에, 전류 검출기 및 전압 검출기로부터의 신호선에 단선이 생긴 경우에는, 전기적인 이상 상태를 검출하는 기능이 손상되므로, 회전 차단기를 「개」로 하는 제어를 행한다.

<단선 모드 2>

고장 모드 6의 항에서 설명한 바와 같이, 전력 변환부에 이상이 발생한 경우에, 개폐기는 「개」로 제어된다. 그렇지만 개폐기에 이상이 있으면 개폐기의 개 동작에 실패하여, 개폐기가 「개」로 되지 않는 경우가 있다. 이 경우, 차바퀴에 의해 구동되는 전동기에 의한 유기 전압이 전력 변환부에 인가되고, 전력 변환부가 손상할 우려가 있다. 이 때문에, 개폐기 및 전력 변환부로부터의 신호선에 단선이 생긴 경우에는, 회전 차단기를 「개」로 하는 제어를 행한다.

<단선 모드 3>

고장 모드 3의 항에서 설명한 바와 같이, 전동기의 코일 내부에서 단락이 발생하면, 전동기가 회전되고 있는 한, 단락 전류에 의한 발열에 의해 코일이 용단될 때까지, 단락 전류를 억제할 수 없다. 한편, 온도 검출기 또는 단락 검출기 중 어느 하나의 기능에 의해 전동기의 발열 현상을 검출 또는 억제할 수 있지만, 이러한 양자의 기능이 결핍된 경우에, 전동기의 발열 현상을 검출하여, 억제하는 것은 불가능하다. 이 때문에, 온도 검출기 및 단락 검출기로부터의 신호선에 단선이 생긴 경우에는, 회전 차단기를 「개」로 하는 제어를 행한다.

<단선 모드 4>

상기 단선 모드 3에서 설명한 바와 같이, 전동기의 코일 내부에서 단락이 발생한 경우에는, 전동기가 회전되고 있는 한, 단락 전류를 억제할 수 없다. 한편, 회전 차단기 및 개폐기의 기능이 결핍된 경우, 전력 변환부와 차바퀴 사이의 접속을 기계적으로 절단하는 수단이 없다. 이 때문에, 회전 차단기 및 개폐기로부터의 신호선에 단선이 생긴 경우에는, 회전 차단기를 「개」로 하는 제어를 행한다.

또한, 도 5에 나타내는 단선 모드의 사고방식 및 검출 대상은 일례를 나타내는 것이며, 이들로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 전류 검출기, 전압 검출기, 온도 검출기, 단락 검출기, 또는 개폐기를 마련하지 않은 경우에, 이들 검출기 등으로부터의 신호선을 검출 대상으로 할 필요는 없다.

이상 설명한 바와 같이, 실시 형태 2의 구동 제어 시스템에 의하면, 상태 판정부에 구비되는 단선 검출부는 온도 검출기, 단락 검출기, 전류 검출기 및 전압 검출기로부터 검출한 신호, 및 회전 차단기, 개폐기 및 전력 변환부의 동작 상태를 나타내는 신호를 모니터하고, 전류 검출기 및 전압 검출기로부터의 신호 입력이 두절된 경우, 또는 개폐기 및 전력 변환부로부터의 신호 입력이 두절된 경우, 또는 온도 검출기 및 단락 검출기로부터의 신호 입력이 두절된 경우, 또는 개폐기 및 회전 차단기로부터의 신호 입력이 두절된 경우에, 이들 각 신호를 전송하는 신호선에 단선이 발생한 것을 나타내는 단선 신호를 생성하여 상기 차단기 제어부에 출력함과 아울러, 차단기 제어부는 단선 신호에 기초하여 회전 차단기를 차단하는 신호를 생성하여 회전 차단기에 출력하는 것으로 하고 있으므로, 영구 자석식 전동기를 구비하는 구동 제어 시스템의 신뢰성 향상에 기여하는 것이 가능하게 된다.

[산업상의 사용 가능성]

이상과 같이, 본 발명에 따른 구동 제어 시스템은 구동 제어 장치 및 전동기에 상정되는 여러 가지 불편 사상에 종합적으로 대처할 수 있는 발명으로서 유용하다.

3 차바퀴
10 전력 변환부
11 전류 검출기
12 개폐기
14 전압 검출기
15 전동기
16 제2 제어부
18 구동부
21 전력 변환기
22 제1 제어부
26 제1 센서
27 제2 센서
28 회전 차단기
29 구동 기구부
30 구동축
35 상태 판정부
38 단선 검출부
40 전류 검출부
42 전압 검출부
43 온도 검출부
44 회전 차단기 상태 검출부
45 단락 검출부
46 개폐기 상태 검출부
47, 48 제어부 상태 검출부
50 전류 판정부
51 전압 판정부
52 온도 판정부
60 이상 판정부
70 차단기 제어부
100 구동 제어 시스템

Claims

삭제
삭제
삭제
영구 자석을 내장한 전동기와, 이 전동기를 제어하는 구동 제어 장치를 가지고, 이러한 구동 제어 장치 및 전동기를 탑재한 전기차에 적용되는 구동 제어 시스템에 있어서,
상기 전동기와 상기 전기차의 구동 기구부 사이에는 상기 전동기로부터 상기 구동 기구부로의 구동력 전달을 차단하는 회전 차단기가 마련되고,
상기 구동 제어 장치는
직류 전압 또는 교류 전압을 임의의 주파수의 교류 전압으로 변환하여 상기 전동기를 구동하는 전력 변환기, 및 이 전력 변환기를 제어하는 제1 제어부를 가지는 전력 변환부와,
상기 전력 변환부, 상기 전동기 및 상기 회전 차단기의 동작 상태 및 자기(自己) 자신의 고장 여부를 나타내는 동작 상태에 기초하여, 상기 회전 차단기를 제어하는 제2 제어부와,
상기 전동기에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출기와,
상기 전동기의 유기 전압을 검출하는 전압 검출기와,
상기 전동기와 상기 전력 변환부의 사이에 접속되고, 상기 전동기로의 전력을 개폐하는 개폐기를 구비하고 있고,
상기 제2 제어부는
상기 전류 검출기 및 상기 전압 검출기로부터 검출한 신호, 및 상기 개폐기, 상기 회전 차단기, 상기 전력 변환부 및 자기의 동작 상태를 나타내는 신호를 모니터하고, 상기 회전 차단기 및 자기의 동작 상태가 정상이고, 또한 상기 전류 검출기 및 상기 전압 검출기로부터 검출한 신호가 정상이고, 또한 상기 전력 변환부 및 상기 개폐기의 동작 상태가 모두 이상인 경우에, 상기 구동 제어 장치에 이상이 발생한 것을 나타내는 판정 신호를 생성하는 상태 판정부와,
상기 판정 신호에 기초하여 상기 회전 차단기를 차단하는 신호를 생성하여 당해 회전 차단기에 출력하는 차단기 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 구동 제어 시스템.
영구 자석을 내장한 전동기와, 이 전동기를 제어하는 구동 제어 장치를 가지고, 이러한 구동 제어 장치 및 전동기를 탑재한 전기차에 적용되는 구동 제어 시스템에 있어서,
상기 전동기와 상기 전기차의 구동 기구부 사이에는 상기 전동기로부터 상기 구동 기구부로의 구동력 전달을 차단하는 회전 차단기가 마련되고,
상기 구동 제어 장치는
직류 전압 또는 교류 전압을 임의의 주파수의 교류 전압으로 변환하여 상기 전동기를 구동하는 전력 변환기, 및 이 전력 변환기를 제어하는 제1 제어부를 가지는 전력 변환부와,
상기 전력 변환부, 상기 전동기 및 상기 회전 차단기의 동작 상태 및 자기(自己) 자신의 고장 여부를 나타내는 동작 상태에 기초하여, 상기 회전 차단기를 제어하는 제2 제어부와,
상기 전동기의 온도를 검출하는 온도 검출기와,
상기 전동기의 코일 권선에 있어서 층간 단락 또는 지락을 검출하는 단락 검출기와,
상기 전동기에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출기와,
상기 전동기의 유기 전압을 검출하는 전압 검출기와,
상기 전동기와 상기 전력 변환부의 사이에 접속되고, 상기 전동기로의 전력을 개폐하는 개폐기를 구비하고 있고,
상기 제2 제어부는
상기 온도 검출기 및 상기 단락 검출기로부터 검출한 신호, 상기 회전 차단기 및 자기의 동작 상태를 나타내는 신호, 상기 전류 검출기 및 상기 전압 검출기로부터 검출한 신호, 및 상기 개폐기 및 상기 전력 변환부의 동작 상태를 나타내는 신호를 모니터하고, 상기 온도 검출기 및 상기 단락 검출기로부터 검출한 신호, 및 상기 회전 차단기 및 자기의 동작 상태를 나타내는 신호 중 적어도 하나에 이상이 있다고 판정한 경우, 상기 전력 변환부, 상기 개폐기, 및 상기 전류 검출기 및 상기 전압 검출기로부터 검출한 신호에 이상이 없어도 상기 구동 제어 장치에 이상이 발생한 것을 나타내는 판정 신호를 생성하는 상태 판정부와,
상기 판정 신호에 기초하여 상기 회전 차단기를 차단하는 신호를 생성하여 당해 회전 차단기에 출력하는 차단기 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 구동 제어 시스템.
영구 자석을 내장한 전동기와, 이 전동기를 제어하는 구동 제어 장치를 가지고, 이러한 구동 제어 장치 및 전동기를 탑재한 전기차에 적용되는 구동 제어 시스템에 있어서,
상기 전동기와 상기 전기차의 구동 기구부 사이에는 상기 전동기로부터 상기 구동 기구부로의 구동력 전달을 차단하는 회전 차단기가 마련되고,
상기 구동 제어 장치는
직류 전압 또는 교류 전압을 임의의 주파수의 교류 전압으로 변환하여 상기 전동기를 구동하는 전력 변환기, 및 이 전력 변환기를 제어하는 제1 제어부를 가지는 전력 변환부와,
상기 전력 변환부, 상기 전동기 및 상기 회전 차단기의 동작 상태 및 자기(自己) 자신의 고장 여부를 나타내는 동작 상태에 기초하여, 상기 회전 차단기를 제어하는 제2 제어부와,
상기 전동기의 온도를 검출하는 온도 검출기와,
상기 전동기의 코일 권선에 있어서 층간 단락 또는 지락을 검출하는 단락 검출기와,
상기 전동기에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출기와,
상기 전동기의 유기 전압을 검출하는 전압 검출기와,
상기 전동기와 상기 전력 변환부의 사이에 접속되고, 상기 전동기로의 전력을 개폐하는 개폐기를 구비하고 있고,
상기 제2 제어부는
상기 온도 검출기 및 상기 단락 검출기로부터 검출한 신호, 상기 회전 차단기 및 자기의 동작 상태를 나타내는 신호, 상기 전류 검출기 및 상기 전압 검출기로부터 검출한 신호, 및 상기 개폐기 및 상기 전력 변환부의 동작 상태를 나타내는 신호를 모니터하고, 상기 온도 검출기 및 상기 단락 검출기로부터 검출한 신호, 및 상기 회전 차단기 및 자기의 동작 상태를 나타내는 신호의 모두가 정상이고, 또한 상기 전력 변환부 또는 상기 개폐기 중 어느 쪽의 동작 상태가 이상이고, 또한 상기 전류 검출기 및 상기 전압 검출기로부터 검출한 신호 중 적어도 하나가 이상인 경우에, 상기 구동 제어 장치에 이상이 발생한 것을 나타내는 판정 신호를 생성하는 상태 판정부와,
상기 판정 신호에 기초하여 상기 회전 차단기를 차단하는 신호를 생성하여 당해 회전 차단기에 출력하는 차단기 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 구동 제어 시스템.
영구 자석을 내장한 전동기와, 이 전동기를 제어하는 구동 제어 장치를 가지고, 이러한 구동 제어 장치 및 전동기를 탑재한 전기차에 적용되는 구동 제어 시스템에 있어서,
상기 전동기와 상기 전기차의 구동 기구부 사이에는 상기 전동기로부터 상기 구동 기구부로의 구동력 전달을 차단하는 회전 차단기가 마련되고,
상기 구동 제어 장치는
직류 전압 또는 교류 전압을 임의의 주파수의 교류 전압으로 변환하여 상기 전동기를 구동하는 전력 변환기, 및 이 전력 변환기를 제어하는 제1 제어부를 가지는 전력 변환부와,
상기 전력 변환부, 상기 전동기 및 상기 회전 차단기의 동작 상태 및 자기(自己) 자신의 고장 여부를 나타내는 동작 상태에 기초하여, 상기 회전 차단기를 제어하는 제2 제어부와,
상기 전동기의 온도를 검출하는 온도 검출기와,
상기 전동기의 코일 권선에 있어서 층간 단락 또는 지락을 검출하는 단락 검출기와,
상기 전동기에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출기와,
상기 전동기의 유기 전압을 검출하는 전압 검출기와,
상기 전동기와 상기 전력 변환부의 사이에 접속되고, 상기 전동기로의 전력을 개폐하는 개폐기를 구비하고 있고,
상기 제2 제어부는
상기 온도 검출기 및 상기 단락 검출기로부터 검출한 신호, 상기 회전 차단기 및 자기의 동작 상태를 나타내는 신호, 상기 전류 검출기 및 상기 전압 검출기로부터 검출한 신호, 및 상기 개폐기 및 상기 전력 변환부의 동작 상태를 나타내는 신호를 모니터하고, 상기 온도 검출기 및 상기 단락 검출기로부터 검출한 신호, 상기 회전 차단기 및 자기의 동작 상태를 나타내는 신호, 및 상기 전류 검출기 및 상기 전압 검출기로부터 검출한 신호의 모두가 정상이고, 또한 상기 전력 변환부 및 상기 개폐기의 동작 상태가 모두 이상인 경우에, 상기 구동 제어 장치에 이상이 발생한 것을 나타내는 판정 신호를 생성하는 상태 판정부와,
상기 판정 신호에 기초하여 상기 회전 차단기를 차단하는 신호를 생성하여 당해 회전 차단기에 출력하는 차단기 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 구동 제어 시스템.
청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 제어부는
상기 온도 검출기 및 상기 단락 검출기로부터 검출한 신호, 상기 회전 차단기 및 자기의 동작 상태를 나타내는 신호, 상기 전류 검출기 및 상기 전압 검출기로부터 검출한 신호, 및 상기 개폐기 및 상기 전력 변환부의 동작 상태를 나타내는 신호를 모니터하고, 이러한 신호 중 3개 이상(以上)을 이상(異常)으로 판정한 경우에, 상기 구동 제어 장치에 이상이 발생한 것을 나타내는 판정 신호를 생성하는 상태 판정부와,
상기 판정 신호에 기초하여 상기 회전 차단기를 차단하는 신호를 생성하여 당해 회전 차단기에 출력하는 차단기 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 구동 제어 시스템.
청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상태 판정부는
상기 온도 검출기, 상기 단락 검출기, 상기 전류 검출기 및 상기 전압 검출기로부터 검출한 신호, 및 상기 회전 차단기, 상기 개폐기 및 상기 전력 변환부의 동작 상태를 나타내는 신호를 모니터하고, 상기 전류 검출기 및 상기 전압 검출기로부터의 신호 입력이 두절된 경우, 또는 상기 개폐기 및 상기 전력 변환부로부터의 신호 입력이 두절된 경우, 또는 상기 온도 검출기 및 상기 단락 검출기로부터의 신호 입력이 두절된 경우, 또는 상기 개폐기 및 상기 회전 차단기로부터의 신호 입력이 두절된 경우에, 상기 각 신호를 전송하는 신호선에 단선이 발생한 것을 나타내는 단선 신호를 생성하여 상기 차단기 제어부에 출력하는 단선 검출부를 구비하고,
상기 차단기 제어부는 상기 단선 신호에 기초하여, 상기 회전 차단기를 차단하는 신호를 생성하여 당해 회전 차단기에 출력하는 것을 특징으로 하는 구동 제어 시스템.
청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상태 판정부는
상기 온도 검출기, 상기 단락 검출기, 상기 전류 검출기 및 상기 전압 검출기로부터 검출한 신호, 및 상기 회전 차단기, 상기 개폐기 및 상기 전력 변환부의 동작 상태를 나타내는 신호를 모니터하고, 이러한 신호 중 3개 이상 신호 입력이 두절된 경우에, 상기 각 신호를 전송하는 신호선에 단선이 발생한 것을 나타내는 단선 신호를 생성하여 상기 차단기 제어부에 출력하는 단선 검출부를 구비하고,
상기 차단기 제어부는 상기 단선 신호에 기초하여, 상기 회전 차단기를 차단하는 신호를 생성하여 당해 회전 차단기에 출력하는 것을 특징으로 하는 구동 제어 시스템.
청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상태 판정부는 상기 전류 검출기로부터 검출한 전류값이 소정의 판정값보다 큰 값인 경우에, 상기 구동 제어 장치에 이상이 발생했다고 판정하는 것을 특징으로 하는 구동 제어 시스템.
청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상태 판정부는 상기 전압 검출기로부터 검출한 전압값이 소정의 판정값보다 큰 값인 경우에, 상기 구동 제어 장치에 이상이 발생했다고 판정하는 것을 특징으로 하는 구동 제어 시스템.
청구항 12에 있어서,
상기 소정의 판정값은 상기 전력 변환기에 대한 입력 허용 전압에 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 구동 제어 시스템.
청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상태 판정부는 상기 온도 검출기가 검출한 검출 온도의 상승률에 기초하여 상기 구동 제어 장치의 이상을 판정하는 것을 특징으로 하는 구동 제어 시스템.
청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상태 판정부는 상기 개폐기로부터의 개(開) 동작 신호에 기초하여, 상기 개폐기가 상기 제1 제어부 또는 상기 제2 제어부로부터의 지령에 의해 개로 되어야 할 상태에 있어서, 상기 개폐기가 개 상태로 되지 않은 상태를 판별하여 상기 판정 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 구동 제어 시스템.
청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전동기에 있어서 단락 상태는 상기 전동기의 철심에 감겨진 코일 권선의 턴 사이에서 소선(素線) 절연 파괴가 일어나고, 상기 코일 권선 내에서 단락 회로가 형성된 상태인 것을 특징으로 하는 구동 제어 시스템.
청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전동기에 있어서 지락 상태는 상기 전동기의 철심에 감겨진 코일 권선과 당해 철심 사이에서 절연 파괴가 일어나고, 상기 코일 권선과 상기 철심이 통전(通電)되고 있는 상태인 것을 특징으로 하는 구동 제어 시스템.
청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전력 변환부의 이상 상태는 상기 전력 변환기 내에 탑재된 복수의 스위칭 소자 중 적어도 1개가 동작 불능으로 된 상태인 것을 특징으로 하는 구동 제어 시스템.
청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전력 변환부의 이상 상태는 상기 전력 변환기 내에 탑재된 복수의 스위칭 소자 중 적어도 1개가 단락 상태로 된 경우인 것을 특징으로 하는 구동 제어 시스템.
청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 제어부에는 외부로부터의 제어 신호가 입력되는 구성으로 되고,
상기 차단기 제어부는 상기 외부로부터의 제어 신호에 기초하여, 상기 회전 차단기를 차단하는 신호를 생성하여 당해 회전 차단기에 출력하는 것을 특징으로 하는 구동 제어 시스템.
청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 제어부는 상기 회전 차단기를 개로 하는 제어에 아울러, 상기 전력 변환기의 동작을 정지하는 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 구동 제어 시스템.
청구항 4 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전 차단기는 상기 제2 제어부로부터의 제어 신호가 두절된 경우에, 상기 전동기로부터 상기 구동 기구부로의 구동력 전달이 차단되는 구성인 것을 특징으로 하는 구동 제어 시스템.