WO2019130563A1 - 電気車制御装置 - Google Patents

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徹大 菅原
将 加藤
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Definitions

  • the present invention relates to an electric vehicle control apparatus applied to an electric vehicle in which one inverter drives a plurality of induction motors and the plurality of induction motors drive the same.
  • a motor is connected and connected to a wheel axle mounted on a truck of an electric vehicle via a gear and a coupling. It controls the torque generated by the motor to drive the electric car. Moreover, it is common to use an induction motor as a motor.
  • Patent Document 2 when the rotational speed of the motor detected by the speed detector exceeds the maximum speed setting value, the operation of the inverter is stopped to suppress an abnormal increase in the rotational speed of the motor.
  • An electric vehicle control system is disclosed.
  • a coupling which is a connecting member for connecting between an induction motor and a gear, may come off during traveling.
  • an electric vehicle driven by a plurality of induction motors is pulled by the induction motor which is not disengaged even if the coupling of some of the induction motors is disengaged.
  • the present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to obtain an electric vehicle control device capable of detecting the disengagement of the coupling by an easy method.
  • the present invention is a total of a plurality of induction motors, one inverter for driving a plurality of induction motors, and a motor current flowing in each induction motor. Based on a current detector that detects a total current, a current command value calculated based on a torque command value, a voltage command value calculated based on a detected total current, and a calculated voltage command value and a detected total current And a controller for controlling the inverter based on the calculated speed estimated value.
  • the driving control system controls the traveling of the electric car.
  • the control device calculates a torque estimated value based on the total current and the voltage command value, and is provided between the induction motor and the drive mechanism of the electric vehicle based on the calculated torque estimated value and the torque command value.
  • a coupling removal detection unit is provided to detect coupling removal.
  • the present invention in the electric vehicle control device, it is possible to detect the disengagement of the coupling by an easy method.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the control device according to Embodiment 1 different from FIG.
  • Block diagram showing the detailed configuration of the control device according to the second embodiment Flowchart showing the operation flow of the coupling removal detection in the second embodiment
  • Block diagram showing the detailed configuration of the control device according to the third embodiment Flowchart showing the operation flow of the coupling removal detection in the third embodiment
  • a block diagram showing an example of a hardware configuration for realizing the function of the coupling loss detection unit in the first, second and third embodiments A block diagram showing another example of a hardware configuration for realizing the function of the coupling loss detection unit in the first, second and third embodiments
  • connection an electric vehicle control device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
  • the present invention is not limited by the following embodiments. Also, in the following description, physical connection and electrical connection are simply referred to as “connection” without distinction.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electric vehicle drive system 80 including the electric vehicle control device according to the first embodiment.
  • FIG. 1 shows an example of application to a DC electric vehicle.
  • the electric vehicle drive system 80 according to the first embodiment includes an input circuit 3, a first drive group 50, and a second drive group 52.
  • the first drive group 50 constitutes a first drive control system
  • the second drive group 52 constitutes a second drive control system.
  • the first drive group 50 and the second drive group 52 control the traveling of the electric vehicle.
  • the positive side of the input circuit 3 is connected to the overhead wire 11 via the pantograph 15, and the negative side of the input circuit 3 is in contact with the rail 18 via the wheels 16.
  • the first drive group 50 and the second drive group 52 are connected in parallel to the output side of the input circuit 3.
  • one electric circuit is configured among the overhead wire 11, the pantograph 15, the input circuit 3, the first drive group 50, the wheel 16 and the rail 18.
  • another electric circuit is configured among the overhead wire 11, the pantograph 15, the input circuit 3, the second drive group 52, the wheel 16 and the rail 18.
  • Power from the overhead wire 11 is supplied to the input circuit 3 via the pantograph 15. Further, the electric power from the overhead wire 11 through the pantograph 15 and the input circuit 3 is supplied to the first drive group 50 and the second drive group 52.
  • the input circuit 3 has a breaker 22, a filter capacitor 24 and a voltage detector 26.
  • the circuit breaker 22 opens and closes the connection between the overhead wire 11 and the first drive group 50 and the second drive group 52.
  • the filter capacitor 24 smoothes and stores the power supplied from the overhead wire 11.
  • the voltage detector 26 detects the voltage of the filter capacitor 24.
  • the first drive group 50 includes an inverter 1, two induction motors 2, a control device 4, and a current detector 5.
  • the connection terminal on the high potential side of the inverter 1 is connected to the pantograph 15 via the circuit breaker 22 of the input circuit 3, and the connection terminal on the low potential side of the inverter 1 is electrically connected to the wheel 16 through the input circuit 3.
  • the inverter 1 is a power conversion device that converts direct current supplied from the input circuit 3 into alternating current of variable voltage and variable frequency.
  • the two induction motors 2 are connected to the AC side of the inverter 1.
  • the side on which the input circuit 3 is present is referred to as the “DC side”
  • the side on which the induction motor 2 is present is referred to as the “AC side”.
  • the inverter 1 drives two induction motors 2.
  • the two induction motors 2 apply a driving force to the electric vehicle.
  • the current detector 5 is disposed between the inverter 1 and the connection point 9 of the two induction motors 2.
  • the current detector 5 detects total currents i u , i v and i w which are the sum of motor currents flowing in each of the two induction motors 2.
  • the motor current is a phase current flowing in each phase of one induction motor 2.
  • the total current i u , i v , i w detected by the current detector 5 is input to the control device 4.
  • a filter capacitor voltage v FC which is a detected value of the voltage detector 26 is input to the control device 4.
  • Control device 4 generates a gate drive signal for driving switching element 1a of inverter 1 based on the information of total current i u , i v , i w , rotational speed ⁇ d and filter capacitor voltage v FC. Output to the inverter 1.
  • the control device 4 generates a PWM signal for pulse width modulation (PWM) control of the inverter 1 which is a power conversion device.
  • PWM pulse width modulation
  • the second drive group 52 is also configured similarly to the first drive group 50.
  • the components of the second drive group 52 are the same as those of the first drive group 50, and the description here is omitted.
  • FIG. 1 shows an application example to a DC electric vehicle
  • the present invention is also applicable to an AC electric vehicle.
  • the configuration of the input circuit 3 is different, the basic configuration of the control device 4 is equivalent.
  • FIG. 1 illustrates two drive groups including the first drive group 50 and the second drive group 52, it is needless to say that the present invention can be applied to three or more drive groups.
  • FIG. 1 shows an example in which two induction motors 2 are connected to one inverter 1, the present invention is not limited to this example. In a vehicle on which the induction motor 2 is mounted, it is general that one vehicle has two carriages, and two carriage motors are mounted on one carriage. Therefore, in the general configuration, when one control device 4 is mounted on one vehicle, the four induction motors 2 are driven by the one control device 4.
  • the electric vehicle drive system 80 according to the first embodiment is configured such that one inverter 1 drives a plurality of induction motors 2 that drive the electric vehicle.
  • the control device 4 constitutes an electric vehicle control device according to the first embodiment.
  • the electric vehicle drive system 80 according to the first embodiment is not provided with a speed sensor for detecting the rotational speed of the induction motor 2. That is, the control device 4 according to the first embodiment is a control device that performs so-called speed sensorless control that does not use the detection value of the speed sensor for control.
  • the function of the control device 4 is the same in each drive group. Therefore, in the following, description will be given focusing on one control device 4 that controls one drive group.
  • FIG. 2 is a view showing a schematic configuration of a drive mechanism between the wheel 16 of the electric vehicle and the induction motor 2.
  • a coupling 54 as a connecting member is provided on the rotation shaft 53 of the induction motor 2 and is connected to the motor side gear 55.
  • the motor-side gear 55 is disposed so as to mesh with the wheel-side gear 56.
  • the wheel gear 56 is fixed to the axle 57.
  • the motor side gear 55 and the wheel side gear 56 constitute a gear of an electric car.
  • Wheels 16 are connected to the axles 57.
  • a mechanism that transmits the mechanical output of the induction motor 2 to the wheel 16 via the axle 57 is provided.
  • the electric car drives the wheels 16 to rotate and travels on the rails 18 in contact with the wheels 16.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a detailed configuration of the control device 4 according to the first embodiment.
  • the same or equivalent parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
  • the control device 4 has a gate drive circuit 8, a voltage control unit 30, and a coupling removal detection unit 40.
  • the gate drive circuit 8 generates a gate drive signal for driving the switching element 1 a of the inverter 1 and outputs the gate drive signal to the inverter 1.
  • the voltage control unit 30 generates a PWM signal for PWM control of the inverter 1 and outputs the PWM signal to the gate drive circuit 8.
  • the coupling removal detecting unit 40 detects whether or not coupling removal has occurred in the induction motor 2 to be driven.
  • Voltage control unit 30 includes torque command value calculation unit 31, current command value calculation unit 32, voltage command value calculation unit 33, integrator 34, PWM control unit 35, coordinate conversion unit 36, and speed estimation unit. And 38.
  • the coordinate conversion unit 36 converts the total current i u , i v , i w detected by the current detector 5 into current values of d axis and q axis which are two axes of the rotating coordinate system.
  • the converted current values are the d-axis current id and the q-axis current iq .
  • the d axis is an axis called a magnetic flux axis
  • the q axis is an axis called a torque axis.
  • the d axis and the q axis are each in a vector orthogonal relationship.
  • the conversion processing by the coordinate conversion unit 36 is known, and the description here is omitted.
  • the d-axis current id and the q-axis current iq converted by the coordinate conversion unit 36 are input to the voltage command value calculation unit 33, the speed estimation unit 38, and the coupling loss detection unit 40.
  • the start command C s is input to the torque command value calculation unit 31.
  • the start command C s is a command that is output when the traveling of the electric vehicle is started.
  • Torque command value calculating unit 31 a trigger input of a start command C s, and calculates the torque command value T m *.
  • the torque command value T m * is a command value of torque to be output to the induction motor 2.
  • the torque command value T m * calculated by the torque command value calculation unit 31 is input to the current command value calculation unit 32.
  • the current command value calculation unit 32 calculates the q-axis current command value i q * , which is the current command value of the torque axis, and the d-axis current command value i, which is the current command value of the magnetic flux axis. Calculate d * .
  • the calculation processing in the current command value calculation unit 32 is known, and the description here is omitted.
  • Q-axis current command value current command value calculating section 32 calculates i q * and d-axis current command value i d * is input to the voltage command value calculating unit 33.
  • Voltage command value calculation unit 33 calculates d-axis current command value id * and q-axis current command value iq * calculated by current command value calculation unit 32, and d-axis current i which is an output of coordinate conversion unit 36.
  • the d- axis voltage command value v d * and the q-axis voltage command value v q * are calculated based on the d and q-axis current iq .
  • the voltage command value is a command value of the voltage output from the inverter 1. In the case of vector control, it is a general method to divide and calculate in the d-axis direction and the q-axis direction.
  • the calculation processing in the voltage command value calculation unit 33 is known, and the description here is omitted.
  • the d-axis voltage command value v d * and the q-axis voltage command value v q * calculated by the voltage command value calculation unit 33 are input to the PWM control unit 35, the speed estimation unit 38, and the coupling loss detection unit 40. Ru.
  • the speed estimation unit 38 calculates the estimated speed value ⁇ e by calculation based on the d-axis current id and the q-axis current i q , and the d-axis voltage command value v d * and the q-axis voltage command value v q *. .
  • the estimated speed value ⁇ e calculated by the speed estimation unit 38 is input to the integrator 34.
  • the integrator 34 obtains an angular frequency by internal calculation based on the input estimated speed value ⁇ e , integrates the obtained angular frequency, and calculates the phase ⁇ i .
  • the angular frequency can be generated by adding the slip speed of the induction motor 2 to the speed estimated value ⁇ e .
  • Phase theta i of the integrator 34 is calculated includes a PWM control unit 35, is inputted to the coordinate transformation unit 36. In the coordinate transformation unit 36, the phase theta i is used when calculating the d-axis current i d and the q-axis current i q.
  • the PWM control unit 35 performs PWM control of the switching element 1 a of the inverter 1 based on the phase ⁇ i , the d-axis voltage command value v d * and the q-axis voltage command value v q * , and the filter capacitor voltage v FC . Generate a PWM signal.
  • the generation process of the PWM signal is known, and the description here is omitted.
  • the coupling removal detecting unit 40 includes a torque estimating unit 41, a deviation calculating unit 42, and a determining unit 43.
  • the coupling removal detection unit 40 is a detection unit that detects removal of the coupling 54 provided on the rotation shaft 53 of the induction motor 2.
  • the torque command value T m * calculated based on the start command C s and the total current i u , i v , i w detected by the current detector 5 between the torque estimate T e is calculated based on, it appears differences can detect coupling off. This difference is particularly noticeable at startup.
  • the start time includes not only the case where the vehicle is shifted from the stopped state to the traveling state, but also the case where the vehicle is accelerated again from the coasting state. Also, the difference referred to herein is not a difference caused by chance or an error but a significant difference.
  • the coupling removal detection unit 40 shown in FIG. 3 is configured using this principle.
  • the torque estimation unit 41 and the d-axis current i d and the q-axis current i q that has been converted by the coordinate conversion unit 36, the d-axis voltage command value calculated by the voltage command value calculator 33 v d * and the q-axis voltage
  • the command value v q * and the start command C s are input.
  • Torque estimating unit 41 when the start command C s is input, a d-axis current i d and the q-axis current i q, the d-axis voltage command value v d *, q-axis voltage command value v q * and the based on, it calculates the torque estimated value T e.
  • the estimated torque value Te is not an externally input or designated value, but an estimated torque value calculated by a control parameter in the controller 4.
  • Torque estimate T e of the torque estimation unit 41 computed is input to the deviation calculation unit 42.
  • a torque command value T m * is input to the deviation calculation unit 42.
  • the deviation calculation unit 42 calculates the absolute value
  • of the deviation is input to the determination unit 43.
  • the reference value T s is input to the determination unit 43.
  • the reference value T s is a threshold for detecting coupling loss.
  • Determining unit 43 the absolute value of the deviation
  • Determining unit 43 outputs a detection signal H d out to determine the coupling out occurs.
  • the deviation detection signal Hd is output to the gate drive circuit 8.
  • the deviation detection signal Hd is a control signal for forcibly stopping the operation of the gate drive circuit 8. While the disconnection detection signal Hd is output, the gate drive circuit 8 stops the output of the gate drive signal to the inverter 1 even if the PWM signal from the PWM control unit 35 is input.
  • a start command C s to torque estimation unit 41 may be configured to enter a start command C s to the determination unit 43.
  • the torque estimation unit 41 processing by the deviation calculation unit 42 and the judging unit 43 is made at all times.
  • the determination result of the determination unit 43 is outputted to the gate driver circuit 8.
  • the determination unit 43 according to the input of the start command C s starts operating, the determination result of the determination unit 43 is outputted to the gate driver circuit 8.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an operation flow of the coupling removal detection in the first embodiment.
  • the processes of steps S101 and S102 are performed by the torque estimation unit 41
  • the process of step S103 is performed by the deviation calculation unit 42
  • the processes of steps S104 to S107 are performed by the determination unit 43.
  • step S101 it is determined whether a start command C s has been received. If the start command C s has not been received (step S101, No), the process of step S101 is repeated. If receiving the activation command C s (step S101, Yes), the process proceeds to step S102.
  • step S102 an estimated torque value Te is calculated.
  • step S103 a deviation ⁇ T between the estimated torque value Te and the torque command value Tm * is calculated.
  • step S104 the absolute value of the calculated deviation [Delta] T in step S103
  • step S105 the absolute value
  • the process proceeds to step S106.
  • step S106 it is determined that "coupling is not present", and the process flow of FIG. 4 ends.
  • step S105 the absolute value
  • step S107 it is determined that "coupling is not lost", and the processing flow of FIG. 4 is ended.
  • step S105 when the absolute value
  • the coupling loss of the induction motor 2 is detected based on the torque command value T m * and the torque estimated value T e.
  • the method according to the first embodiment may use the command information on torque “torque command value T m * ” and the estimated information on torque “torque estimated value T e ”, so that the decoupling of the induction motor 2 can be performed by a simple method. It becomes possible to detect.
  • the coupling removal of a part of the induction motor 2 is detected, and the coupling removal is detected.
  • Drive of the drive group can be stopped. Thereby, even if the drive of only one drive group including the induction motor 2 in the coupling-off state is stopped, the operation of the electric vehicle can be continued by the other drive group.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the control device 4 according to the first embodiment which is different from FIG.
  • the difference from FIG. 3 is an output destination of out detecting signal H d. That is, in FIG. 3, whereas the outputs of the out detecting signal H d to the gate drive circuit 8, FIG. 5, and outputs a disconnection detection signal H d in breaker 22. Breaker has been received out detecting signal H d 22, by opening the contacts, not shown, to cut off the electric power supplied from the overhead wire 11.
  • the configuration of FIG. 3 has the advantage that the operation of the electric vehicle can be continued.
  • the configuration of FIG. 5 since the drive of only one drive group including the induction motor 2 in the coupling-off state can not be stopped, the operation of the electric vehicle can not be continued.
  • the configuration of FIG. 5 since the power supply can be shut off on the side closer to the overhead wire 11, there is an advantage that the operation of the electric vehicle can be stopped promptly.
  • the configuration of FIG. 5 is effective for avoiding such a situation.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a detailed configuration of the control device 4A according to the second embodiment.
  • the control device 4A according to the second embodiment includes a voltage control unit 30A and a coupling removal detection unit 40A.
  • the torque estimating unit 41 is changed to the speed converting unit 44, and the deviation calculating unit 42 is converted to the deviation calculating unit 45.
  • the determination unit 43 is changed to the determination unit 46.
  • the remaining configuration is the same as or equivalent to the configuration of the first embodiment except for input / output signals, and the same or equivalent components are denoted by the same reference numerals and redundant description will be omitted. The input and output signals will be described later.
  • the coupling removal detection unit 40A is a detection unit that detects removal of the coupling 54 provided on the rotation shaft 53 of the induction motor 2.
  • speed estimation calculated based on the actual rotation speed of the induction motor 2 and the total current i u , i v , i w detected by the current detector 5
  • the coupling loss detection unit 40A shown in FIG. 5 is configured using this principle.
  • a vehicle speed V s which is vehicle speed information from the outside, is input to the speed conversion unit 44.
  • the vehicle speed information may use information on traveling speed managed by the train, or may use actual detection information on the traveling speed.
  • the speed conversion unit 44 converts the vehicle speed V s into a converted speed ⁇ c .
  • the converted speed ⁇ c is a converted value obtained by converting the vehicle speed V s into the rotational speed of the induction motor 2.
  • the conversion speed ⁇ c calculated by the speed conversion unit 44 is input to the deviation calculation unit 45.
  • the deviation calculation unit 45 in addition to the conversion speed omega c, the speed estimated value omega e is inputted.
  • the deviation calculating unit 45 calculates the absolute value
  • of the deviation is input to the determination unit 46.
  • the reference value ⁇ s is input to the determination unit 46 in addition to the absolute value
  • the reference value ⁇ s is a threshold for detecting coupling loss.
  • Determination unit 46 the absolute value of the deviation
  • the disconnection detection signal Hd is output to the gate drive circuit 8, but may be output to the circuit breaker 22 as shown in FIG.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an operation flow of the coupling removal detection in the second embodiment.
  • the processing of steps S201 and S202 is performed by the speed conversion unit 44
  • the processing of step S203 is performed by the deviation calculation unit 45
  • the processing of steps S204 to S207 is performed by the determination unit 46.
  • step S201 it is determined whether a start command C s has been received. If not received the start command C s (step S201, No), it repeats the processing in step S201. If receiving the activation command C s (step S201, Yes), the process proceeds to step S202.
  • step S202 the vehicle speed V s is converted to the converted speed ⁇ c .
  • step S203 the deviation ⁇ between the estimated speed value ⁇ e and the converted speed ⁇ c is calculated.
  • step S204 the absolute value
  • the reference value ⁇ s is set as a determination value for preventing false detection due to noise or the like. That is, the reference value ⁇ s is a setting value provided to improve the accuracy of the coupling removal detection.
  • step S205 when the absolute value
  • step S206 it is determined that "coupling is not present", and the processing flow of FIG. 7 ends.
  • step S207 it is determined that "coupling is not lost", and the processing flow of FIG. 7 is ended.
  • step S205 the case where the absolute value
  • the coupling loss of the induction motor 2 can be detected based on the vehicle speed V s and the estimated speed value ⁇ e. . Since the method according to the second embodiment may use input information on the speed of the vehicle speed V s and estimated information on the speed of the speed estimated value ⁇ e, the coupling loss of the induction motor 2 is detected by a simple method. It becomes possible.
  • the coupling removal of a part of the induction motor 2 is detected, and the coupling removal is detected.
  • Drive of the drive group can be stopped. Thereby, even if the drive of only one drive group including the induction motor 2 in the coupling-off state is stopped, the operation of the electric vehicle can be continued by the other drive group.
  • FIG. 6 and outputs a disconnection detection signal H d to the gate drive circuit 8, as in FIG. 5, may output a disconnection detection signal H d in breaker 22.
  • a disconnection detection signal H d By outputting the disconnection detection signal Hd to the circuit breaker 22, the effect of the configuration shown in FIG. 5 described in the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a detailed configuration of the control device 4B according to the third embodiment.
  • the control device 4B according to the third embodiment includes a voltage control unit 30B and a coupling removal detection unit 40B.
  • the speed conversion unit 44 is changed to a current value conversion unit 47, and the deviation calculation unit 45 is a deviation calculation unit 48.
  • the determination unit 46 is changed to the determination unit 49.
  • the control device 4B instead of providing the current detector 5 between the inverter 1 and the connection point 9, the current detector 5a, between the connection point 9 and the induction motor 2 5b is provided.
  • the coordinate conversion unit 36 is replaced with coordinate conversion units 36a and 36b, and an adder 39 is further added.
  • the induction motor on the side of the current detector 5a is described as the induction motor 2a
  • the induction motor on the side of the current detector 5b is described as the induction motor 2b.
  • the other configuration is the same as or equivalent to the configuration of the second embodiment, and the same or equivalent configuration parts are assigned the same reference numerals and redundant descriptions will be omitted.
  • the current detector 5a detects individual motor currents i u1 , i v1 and i w1 flowing to the induction motor 2a.
  • the current detector 5b detects individual motor currents i u2 , i v2 and i w2 flowing to the induction motor 2 b.
  • the detected values of the motor currents i u1 , i v1 and i w1 detected by the current detector 5 a are input to the coordinate conversion unit 36 a.
  • the coordinate conversion unit 36a converts the motor currents i u1 , i v1 , i w1 detected by the current detector 5 a into current values of d axis and q axis.
  • the converted current values are the d-axis current id1 and the q-axis current iq1 .
  • the d-axis current id1 and the q-axis current iq1 converted by the coordinate conversion unit 36 a are input to the adder 39.
  • the q-axis current iq1 of the d-axis current id1 and the q-axis current iq1 is input to the deviation calculation unit 48 of the coupling loss detection unit 40B.
  • the detected values of the motor currents i u2 , i v2 and i w2 detected by the current detector 5 b are input to the coordinate conversion unit 36 b.
  • the coordinate conversion unit 36 b converts the motor currents i u2 , i v2 and i w2 detected by the current detector 5 b into d-axis and q-axis current values.
  • the converted current values are the d-axis current id2 and the q-axis current iq2 .
  • the d-axis current id2 and the q-axis current iq2 converted by the coordinate conversion unit 36b are input to the adder 39.
  • the q-axis current iq2 of the d-axis current id2 and the q-axis current iq2 is input to the deviation calculation unit 48 of the coupling loss detection unit 40B.
  • the adder 39 adds the d-axis current id1 and the d-axis current id2 and adds the q-axis current iq1 and the q-axis current iq2 , and adds the sum to the voltage command value calculation unit 33 , And the speed estimation unit 38.
  • the output of the adder 39, a motor current flowing in the induction motor 2a, a motor current flowing in the induction motor 2b is summed d-axis current i d and the q-axis current i q.
  • the coupling removal detection unit 40B is a detection unit that detects removal of the coupling 54 provided on the rotation shaft 53 of the induction motor 2. When driving the induction motor 2 with the coupling 54 removed, it is between the actual motor current flowing through the individual induction motor 2 and the q-axis current command value iq * calculated based on the torque command value T m * There is a difference that can detect the coupling loss. This difference is particularly noticeable at startup. Also, this difference appears notably in the current component in the q-axis direction.
  • the coupling removal detection unit 40B shown in FIG. 8 is configured using this principle.
  • the current value conversion portion 47, a q-axis current command value i q * calculated by the current command value calculating section 32, and a start command C s is inputted.
  • the current value conversion unit 47 derives the q-axis current command value i q * , which is a command value in the q-axis direction of two motor currents flowing through the induction motors 2a and 2b. It converts into q-axis current command value iq1 * per any one of motor 2a or induction motor 2b.
  • the q-axis current command value iq 1 * converted by the current value conversion unit 47 is input to the deviation calculation unit 48.
  • Deviation calculation unit 48 receives, in addition to q-axis current command value i q1 * , q-axis current i q1 converted by coordinate conversion unit 36 a and q-axis current i q2 converted by coordinate conversion unit 36 b. Ru. Deviation calculation unit 48, the absolute value of the deviation between the q-axis current command value i q1 * and the q-axis current i q1
  • ⁇ I 1 Calculate the absolute value
  • of the deviation is input to the determination unit 49.
  • the determination unit 49 the absolute value of the deviation
  • the reference value I s is a threshold for detecting the coupling loss.
  • the determination unit 49 compares each of the deviation absolute values
  • the determination unit 49 determines the coupling out occurs in the induction motor 2b detection signal H d of the gate drive circuit Output to 8.
  • the disconnection detection signal Hd is output to the gate drive circuit 8, but may be output to the circuit breaker 22 as shown in FIG. 5.
  • the q-axis current command value iq * is input to the current value conversion unit 47, and the q-axis current command value iq1 * , the q-axis current iq1 and the q-axis current iq2 are input to the deviation calculation unit 48.
  • the d-axis current command value id * is input to the current value conversion unit 47, and the d-axis current command value id1 * , the d-axis current id1 and the d-axis current id2 are input to the deviation calculation unit 48.
  • the command value and the current value of the d-axis current may be used for the determination of the coupling loss.
  • a start command C s to the current value conversion portion 47 may be configured to enter a start command C s to the determining unit 49.
  • processing by the current value conversion portion 47, the error calculator 48 and determining unit 49 is constantly performed. Then, according to the input of the start command C s, the determination result of the determination unit 49 is outputted to the gate driver circuit 8.
  • processing by the current value conversion portion 47 and a deviation computing unit 48 is performed at all times. Then, the determination unit 49 according to the input of the start command C s starts operating, the determination result of the determination unit 49 is outputted to the gate driver circuit 8.
  • FIG. 9 is a flowchart showing an operation flow of the coupling removal detection in the third embodiment.
  • the processes of steps S301 and S302 are performed by the current value conversion unit 47
  • the process of step S303 is performed by the deviation calculation unit 48
  • the processes of steps S304 to S307 are performed by the determination unit 49.
  • step S301 it is determined whether the start command C s has been received. If not received the start command C s (step S301, No), it repeats the processing in step S301. If receiving the activation command C s (step S301, Yes), the process proceeds to step S302.
  • step S302 q axis current command value i q * is converted to i q1 * q-axis current command value per unit.
  • step S303 deviations ⁇ I 1 and ⁇ I 2 between each of the q-axis current command values iq1 * and iq2 * and each of the q-axis currents iq1 and iq2 calculated based on the detected values are calculated.
  • step S304 the absolute values
  • step S305 if at least one of the absolute values
  • step S305 if both of the absolute values
  • step S307 it is determined that "coupling is not lost", and the processing flow of FIG. 9 is ended.
  • step S305 when the absolute values
  • the case where it is equal to s may be determined as “No”, and the process may move to step S307. That is, when the absolute values
  • the q-axis current i q1 , i calculated based on the detection value of each motor current flowing to each of the induction motors 2a and 2b.
  • the coupling loss of the induction motor 2 can be detected based on q2 and the q-axis current command value iq1 * per unit calculated based on the q-axis current command value iq * .
  • the q-axis currents iq1 and iq2 can be calculated using the detected values of the currents flowing through the respective induction motors 2a and 2b.
  • the method of the third embodiment may use the control parameter of q-axis current command value i q * and the detection information of current detectors 5a and 5b, so the coupling removal of induction motor 2 can be simplified. It becomes possible to detect by the method.
  • the coupling removal of the induction motors 2a and 2b is detected, and the driving of the drive group including the induction motor 2a or 2b whose coupling removal is detected is stopped. be able to. Thus, even if the drive of only one drive group including the induction motors 2a and 2b in the coupling-off state is stopped, the operation of the electric vehicle can be continued by the other drive group.
  • the electric vehicle control device according to the third embodiment, it becomes possible to specify which of the induction motors 2a and 2b is out of the coupling. As a result, compared to the electric vehicle control device according to the first and second embodiments, the effect of facilitating the failure search and maintenance work can be obtained.
  • a processor 100 performing calculation and a program read by the processor 100. May be stored in the memory 102 and an interface 104 for inputting and outputting signals.
  • the processor 100 may be an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, a central processing unit (CPU), or a digital signal processor (DSP).
  • the memory 102 may be a nonvolatile or volatile semiconductor memory, such as a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), a flash memory, an erasable programmable ROM (EPROM), or an electrically EPROM (registered trademark).
  • RAM random access memory
  • ROM read only memory
  • EPROM erasable programmable ROM
  • EPROM erasable programmable ROM
  • electrically EPROM registered trademark
  • Magnetic disks flexible disks, optical disks, compact disks, mini disks, and DVDs (Digital Versatile Disc).
  • the memory 102 stores programs for executing the functions of the coupling removal detecting unit 40, the coupling removal detecting unit 40A, and the coupling removal detecting unit 40B.
  • the processor 100 transmits and receives necessary information via the interface 104, and the processor 100 executes a program stored in the memory 102 to perform various kinds of arithmetic processing described in the first, second, and third embodiments. Run.
  • the processing result by the processor 100 can be stored in the memory 102.
  • the processor 100 and the memory 102 shown in FIG. 10 may be replaced with the processing circuit 103 as shown in FIG.
  • the processing circuit 103 may be a single circuit, a complex circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an application specific integrated circuit (ASIC), a field-programmable gate array (FPGA), or a combination thereof. .

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Abstract

複数台の誘導モータ（２）と、複数台の誘導モータ（２）を駆動する１つのインバータ（１）と、インバータ（１）を制御する制御装置（４）と、を有する駆動制御系によって電気車は走行制御される。制御装置（４）は、誘導モータ（２）の起動時に、トータル電流と電圧指令値とに基づいてトルク推定値を算出し、算出したトルク推定値とトルク指令値とに基づいて、誘導モータ（２）と電気車の駆動機構との間に設けられたカップリング（５４）の外れを検出するカップリング外れ検出部（４０）を備える。

Description

電気車制御装置
　本発明は、１つのインバータが複数台の誘導モータを駆動し、複数台の誘導モータによって駆動される電気車に適用される電気車制御装置に関する。
　従来の電気車制御装置は、一般的には、下記特許文献１に示されるように、電動車の台車に搭載された車輪の車軸に歯車及びカップリングを介してモータが連結され、連結されたモータが発生するトルクを制御して電気車を駆動する構成である。また、モータとしては、誘導モータを用いるのが一般的である。
　下記特許文献２には、速度検出器により検出されたモータの回転速度が最大速度設定値を超えた場合に、インバータの動作を停止することで、モータの回転速度の異常な上昇を抑えるようにした電気車制御装置が開示されている。
特開２０１１－１７３４４１号公報 特開２０１４－１５８４１９号公報
　電気車において、誘導モータと歯車との間を連結するための連結部材であるカップリングは、走行中に外れる場合がある。一方、複数台の誘導モータによって駆動される電気車は、一部の誘導モータのカップリングが外れていても、カップリングが外れていない誘導モータに牽引される。
　上記特許文献２のように、速度検出器の検出値を利用する制御であれば、誘導モータが接続される各軸の回転速度を個々に検出できる。このため、各軸の回転速度差を検出することで、カップリングの外れを容易に検出することができる。これに対し、速度検出器の検出値を制御に利用しない、いわゆる速度センサレス制御の電気車制御装置では、誘導モータが接続される各軸の回転速度を個別に検出できない。このため、速度センサレス制御の電気車制御装置において、カップリングの外れを容易な手法で検出する技術が求められている。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、カップリングの外れを容易な手法で検出することができる電気車制御装置を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明では、複数台の誘導モータと、複数台の誘導モータを駆動する１つのインバータと、各々の誘導モータに流れるモータ電流の合計であるトータル電流を検出する電流検出器と、トルク指令値に基づいて算出した電流指令値、検出されたトータル電流に基づいて算出した電圧指令値、並びに、算出した電圧指令値及び検出したトータル電流に基づいて算出した速度推定値に基づいてインバータを制御する制御装置と、を有する駆動制御系が備えられる。駆動制御系によって電気車は走行制御される。制御装置は、トータル電流と電圧指令値とに基づいてトルク推定値を算出し、算出したトルク推定値とトルク指令値とに基づいて、誘導モータと電気車の駆動機構との間に設けられたカップリングの外れを検出するカップリング外れ検出部を備える。
　本発明によれば、電気車制御装置において、カップリングの外れを容易な手法で検出することができるという効果を奏する。
実施の形態１に係る電気車制御装置を含む電気車駆動システムの構成図 電気車の車輪と誘導モータとの間の駆動機構の概略構成を示す図 実施の形態１に係る制御装置の詳細構成を示すブロック図 実施の形態１におけるカップリング外れ検出の動作フローを示すフローチャート 実施の形態１に係る制御装置の図３とは異なる構成例を示すブロック図 実施の形態２に係る制御装置の詳細構成を示すブロック図 実施の形態２におけるカップリング外れ検出の動作フローを示すフローチャート 実施の形態３に係る制御装置の詳細構成を示すブロック図 実施の形態３におけるカップリング外れ検出の動作フローを示すフローチャート 実施の形態１、２及び３におけるカップリング外れ検出部の機能を実現するハードウェア構成の一例を示すブロック図 実施の形態１、２及び３におけるカップリング外れ検出部の機能を実現するハードウェア構成の他の例を示すブロック図
　以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態に係る電気車制御装置について詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により、本発明が限定されるものではない。また、以下の説明では、物理的な接続と電気的な接続とを区別せずに、単に「接続」と称する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る電気車制御装置を含む電気車駆動システム８０の構成図である。図１は、直流電気車への適用例である。図１に示すように、実施の形態１に係る電気車駆動システム８０は、入力回路３と、第１の駆動群５０と、第２の駆動群５２とを有する。第１の駆動群５０は第１の駆動制御系を構成し、第２の駆動群５２は第２の駆動制御系を構成する。第１の駆動群５０及び第２の駆動群５２は、電気車の走行を制御する。
　入力回路３の入力側において、入力回路３の正側はパンタグラフ１５を介して架線１１に接続され、入力回路３の負側は車輪１６を介してレール１８に接している。第１の駆動群５０及び第２の駆動群５２は、入力回路３の出力側に並列に接続される。これらの接続により、架線１１、パンタグラフ１５、入力回路３、第１の駆動群５０、車輪１６及びレール１８の間で１つの電気回路が構成される。また、架線１１、パンタグラフ１５、入力回路３、第２の駆動群５２、車輪１６及びレール１８の間でもう１つの電気回路が構成される。
　入力回路３には、パンタグラフ１５を介して架線１１からの電力が供給される。また、パンタグラフ１５及び入力回路３を介した架線１１からの電力は、第１の駆動群５０と、第２の駆動群５２とに供給される。
　入力回路３は、遮断器２２と、フィルタコンデンサ２４と、電圧検出器２６とを有する。遮断器２２は、架線１１と、第１の駆動群５０及び第２の駆動群５２との間の接続を開閉する。フィルタコンデンサ２４は、架線１１から供給される電力を平滑して蓄積する。電圧検出器２６は、フィルタコンデンサ２４の電圧を検出する。
　第１の駆動群５０は、インバータ１と、２台の誘導モータ２と、制御装置４と、電流検出器５とを有する。
　インバータ１における高電位側の接続端は入力回路３の遮断器２２を介してパンタグラフ１５に接続され、インバータ１における低電位側の接続端は入力回路３を通じて車輪１６に電気的に接続される。インバータ１は、入力回路３から供給される直流を可変電圧可変周波数の交流に変換する電力変換装置である。インバータ１の交流側には、２台の誘導モータ２が接続される。なお、インバータ１において、入力回路３がある側を「直流側」と呼び、誘導モータ２がある側を「交流側」と呼ぶ。インバータ１は２台の誘導モータ２を駆動する。２台の誘導モータ２は、電気車に駆動力を付与する。
　電流検出器５は、インバータ１と２台の誘導モータ２の接続点９との間に配置される。電流検出器５は、２台の誘導モータ２の各々に流れるモータ電流の合計であるトータル電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを検出する。モータ電流は、１台の誘導モータ２の各相に流れる相電流である。電流検出器５が検出したトータル電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗは、制御装置４に入力される。
　制御装置４には、上述したトータル電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗに加え、電圧検出器２６の検出値であるフィルタコンデンサ電圧ｖＦＣが入力される。制御装置４は、トータル電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ、回転速度ωｄ及びフィルタコンデンサ電圧ｖＦＣの情報を基に、インバータ１のスイッチング素子１ａを駆動するためのゲート駆動信号を生成してインバータ１に出力する。制御装置４の内部では、電力変換装置であるインバータ１をパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＰＷＭ）制御するためのＰＷＭ信号が生成される。ゲート駆動信号は、ＰＷＭ信号を用いて生成される。
　第２の駆動群５２も第１の駆動群５０と同様に構成される。第２の駆動群５２の各構成要素は、第１の駆動群５０のものと同一であり、ここでの説明は割愛する。
　なお、図１は、直流電気車への適用例であるが、交流電気車にも適用可能である。交流電気車の場合、入力回路３の構成が異なるが、制御装置４の基本的な構成は同等である。また、図１では、第１の駆動群５０及び第２の駆動群５２からなる２つの駆動群を例示しているが、３つ以上の駆動群に適用できることは言うまでもない。また、図１では、１つのインバータ１に２台の誘導モータ２が接続される例を示しているが、この例に限定されない。誘導モータ２が搭載される車両では、１両の車両が２台の台車を有し、１台の台車に２台の誘導モータが搭載される構成が一般的である。よって、この一般的な構成において、１両の車両に１つの制御装置４が搭載される場合には、１つの制御装置４によって、４台の誘導モータ２が駆動される。
　上述のように、実施の形態１に係る電気車駆動システム８０は、電気車を駆動する複数台の誘導モータ２を１つのインバータ１が駆動する構成である。制御装置４は、実施の形態１に係る電気車制御装置を構成する。また、実施の形態１に係る電気車駆動システム８０には、誘導モータ２の回転速度を検出する速度センサは設けられていない。すなわち、実施の形態１に係る制御装置４は、速度センサの検出値を制御に使用しない、いわゆる速度センサレス制御を行う制御装置である。なお、制御装置４の機能は、各駆動群において同一である。このため、以下では、１つの駆動群を制御する１つの制御装置４に着目して説明する。
　図２は、電気車の車輪１６と誘導モータ２との間の駆動機構の概略構成を示す図である。図２に示すように、誘導モータ２の回転軸５３には、連結部材としてのカップリング５４が設けられ、モータ側歯車５５と接続される。モータ側歯車５５には、車輪側歯車５６が噛み合うように配置される。車輪側歯車５６は、車軸５７に固定されている。モータ側歯車５５と車輪側歯車５６とは、電気車の歯車を構成する。車軸５７には、車輪１６が接続されている。このように、誘導モータ２の出力側には、誘導モータ２の機械出力を、車軸５７を経由して車輪１６に伝える機構部が設けられている。電気車は、車輪１６を回転駆動させ、車輪１６が接するレール１８上を走行する。
　図３は、実施の形態１に係る制御装置４の詳細構成を示すブロック図である。図３において、図１に示すものと同一又は同等の部位には、同一の符号を付して示している。
　制御装置４は、ゲート駆動回路８と、電圧制御部３０と、カップリング外れ検出部４０とを有する。
　ゲート駆動回路８は、インバータ１のスイッチング素子１ａを駆動するためのゲート駆動信号を生成してインバータ１に出力する。電圧制御部３０は、インバータ１をＰＷＭ制御するためのＰＷＭ信号を生成してゲート駆動回路８に出力する。カップリング外れ検出部４０は、駆動対象の誘導モータ２にカップリング外れが生じているか否かを検出する。
　電圧制御部３０は、トルク指令値演算部３１と、電流指令値演算部３２と、電圧指令値演算部３３と、積分器３４と、ＰＷＭ制御部３５と、座標変換部３６と、速度推定部３８とを有する。
　座標変換部３６は、電流検出器５により検出されたトータル電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを回転座標系の２軸であるｄ軸及びｑ軸の電流値に変換する。変換された電流値は、ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑである。ｄ軸は磁束軸と称される軸であり、ｑ軸はトルク軸と称される軸である。ｄ軸及びｑ軸は、各々がベクトル的に直交関係にある。座標変換部３６による変換処理は公知であり、ここでの説明は割愛する。座標変換部３６によって変換されたｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑは、電圧指令値演算部３３と、速度推定部３８と、カップリング外れ検出部４０とに入力される。
　トルク指令値演算部３１には、起動指令Ｃｓが入力される。起動指令Ｃｓは、電気車の走行を開始するときに出力される指令である。トルク指令値演算部３１は、起動指令Ｃｓの入力をトリガに、トルク指令値Ｔｍ ＊を演算する。トルク指令値Ｔｍ ＊は、誘導モータ２に出力させるトルクの指令値である。
　電流指令値演算部３２には、トルク指令値演算部３１により演算されたトルク指令値Ｔｍ ＊が入力される。電流指令値演算部３２は、トルク指令値Ｔｍ ＊に基づいて、トルク軸の電流指令値であるｑ軸電流指令値ｉｑ ＊と、磁束軸の電流指令値であるｄ軸電流指令値ｉｄ ＊とを演算する。電流指令値演算部３２における演算処理は公知であり、ここでの説明は割愛する。電流指令値演算部３２が演算したｑ軸電流指令値ｉｑ ＊及びｄ軸電流指令値ｉｄ ＊は、電圧指令値演算部３３に入力される。
　電圧指令値演算部３３は、電流指令値演算部３２により演算されたｄ軸電流指令値ｉｄ ＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ ＊、並びに、座標変換部３６の出力であるｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑに基づいて、ｄ軸電圧指令値ｖｄ ＊及びｑ軸電圧指令値ｖｑ ＊を演算する。電圧指令値は、インバータ１が出力する電圧の指令値である。ベクトル制御の場合、ｄ軸方向とｑ軸方向とに分けて演算するのが一般的な手法である。電圧指令値演算部３３における演算処理は公知であり、ここでの説明は割愛する。電圧指令値演算部３３が演算したｄ軸電圧指令値ｖｄ ＊及びｑ軸電圧指令値ｖｑ ＊は、ＰＷＭ制御部３５と、速度推定部３８と、カップリング外れ検出部４０とに入力される。
　速度推定部３８には、座標変換部３６によって変換されたｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑと、電圧指令値演算部３３によって演算されたｄ軸電圧指令値ｖｄ ＊及びｑ軸電圧指令値ｖｑ ＊とが入力される。速度推定部３８は、ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑ、並びに、ｄ軸電圧指令値ｖｄ ＊及びｑ軸電圧指令値ｖｑ ＊に基づいて、速度推定値ωｅを演算により求める。速度推定部３８により演算された速度推定値ωｅは、積分器３４に入力される。なお、速度推定値ωｅの算出手法は公知であり、ここでの詳細な説明は割愛する。具体的な算出手法については、例えば特許第４４３７６２９号公報に開示されており、当該公報の内容を参照されたい。
　積分器３４は、入力された速度推定値ωｅに基づき、内部演算で角周波数を求め、求めた角周波数を積分して位相θｉを演算する。角周波数は、速度推定値ωｅに誘導モータ２のすべり速度を加算することで生成することができる。積分器３４が演算した位相θｉは、ＰＷＭ制御部３５と、座標変換部３６とに入力される。座標変換部３６において、位相θｉは、ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑを演算する際に用いられる。
　ＰＷＭ制御部３５は、位相θｉ、ｄ軸電圧指令値ｖｄ ＊及びｑ軸電圧指令値ｖｑ ＊、並びにフィルタコンデンサ電圧ｖＦＣに基づいて、インバータ１のスイッチング素子１ａをＰＷＭ制御するためのＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭ信号の生成処理は公知であり、ここでの説明は割愛する。
　次に、カップリング外れ検出部４０について説明する。カップリング外れ検出部４０は、図３に示すように、トルク推定部４１と、偏差演算部４２と、判定部４３とを有する。
　カップリング外れ検出部４０は、誘導モータ２の回転軸５３に設けられるカップリング５４の外れを検出する検出部である。カップリング５４が外れた誘導モータ２を駆動する場合、起動指令Ｃｓに基づいて算出されるトルク指令値Ｔｍ ＊と、電流検出器５で検出されたトータル電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗに基づいて算出されるトルク推定値Ｔｅとの間には、カップリング外れを検出できる差異が現れる。この差異は、特に起動時において顕著である。なお、起動時とは、車両を停止状態から走行状態に移行する場合のみならず、惰行状態から再加速する場合も含んでいる。また、ここで言う差異とは、偶然又は誤差で生じた差異ではなく、有意な差異である。図３に示すカップリング外れ検出部４０は、この原理を用いて構成されている。
　トルク推定部４１には、座標変換部３６によって変換されたｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑと、電圧指令値演算部３３によって演算されたｄ軸電圧指令値ｖｄ ＊及びｑ軸電圧指令値ｖｑ ＊と、起動指令Ｃｓとが入力される。トルク推定部４１は、起動指令Ｃｓが入力されると、ｄ軸電流ｉｄと、ｑ軸電流ｉｑと、ｄ軸電圧指令値ｖｄ ＊と、ｑ軸電圧指令値ｖｑ ＊とに基づいて、トルク推定値Ｔｅを演算する。トルク推定値Ｔｅは、外部から入力又は指示される値ではなく、制御装置４の内部の制御パラメータによって演算されるトルクの推定値である。トルク推定部４１が演算したトルク推定値Ｔｅは、偏差演算部４２に入力される。
　偏差演算部４２には、トルク推定値Ｔｅに加え、トルク指令値Ｔｍ ＊が入力される。偏差演算部４２は、トルク指令値Ｔｍ ＊とトルク推定値Ｔｅとの偏差の絶対値｜ΔＴ｜を演算する。偏差の絶対値｜ΔＴ｜は、判定部４３に入力される。
　判定部４３には、偏差の絶対値｜ΔＴ｜に加え、基準値Ｔｓが入力される。基準値Ｔｓは、カップリング外れを検出するための閾値である。判定部４３は、偏差の絶対値｜ΔＴ｜を基準値Ｔｓと比較し、偏差の絶対値｜ΔＴ｜が基準値Ｔｓよりも大きいときにカップリング外れが生じていると判定する。判定部４３は、カップリング外れが生じていると判定すると外れ検出信号Ｈｄを出力する。外れ検出信号Ｈｄは、ゲート駆動回路８に出力される。外れ検出信号Ｈｄは、ゲート駆動回路８の動作を強制的に停止させる制御信号である。外れ検出信号Ｈｄが出力されている間、ゲート駆動回路８は、ＰＷＭ制御部３５からのＰＷＭ信号が入力されていても、インバータ１へのゲート駆動信号の出力を停止する。
　なお、上記のカップリング外れ検出部４０では、起動指令Ｃｓをトルク推定部４１に入力しているが、起動指令Ｃｓを判定部４３に入力するように構成してもよい。この構成の場合、起動指令Ｃｓの入力に関わらず、トルク推定部４１、偏差演算部４２及び判定部４３による処理が常時行われる。そして、起動指令Ｃｓの入力に合わせて、判定部４３の判定結果がゲート駆動回路８に出力される。或いは、起動指令Ｃｓの入力に関わらず、トルク推定部４１及び偏差演算部４２による処理が常時行われる。そして、起動指令Ｃｓの入力に合わせて判定部４３が動作を開始し、判定部４３の判定結果がゲート駆動回路８に出力される。
　次に、実施の形態１におけるカップリング外れ検出の動作について、図３及び図４を参照して説明する。図４は、実施の形態１におけるカップリング外れ検出の動作フローを示すフローチャートである。図４において、ステップＳ１０１及びステップＳ１０２の処理は、トルク推定部４１によって実行され、ステップＳ１０３の処理は偏差演算部４２によって実行され、ステップＳ１０４からステップＳ１０７の処理は判定部４３によって実行される。
　ステップＳ１０１では、起動指令Ｃｓを受信したか否かが判定される。起動指令Ｃｓを受信していなければ（ステップＳ１０１，Ｎｏ）、ステップＳ１０１の処理を繰り返す。起動指令Ｃｓを受信していれば（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２に移行する。
　ステップＳ１０２では、トルク推定値Ｔｅが算出される。ステップＳ１０３では、トルク推定値Ｔｅとトルク指令値Ｔｍ ＊との偏差ΔＴが算出される。ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で算出された偏差ΔＴの絶対値｜ΔＴ｜が基準値Ｔｓと比較される。
　ここで、絶対値｜ΔＴ｜が基準値Ｔｓ以上である場合（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、「カップリング外れ有り」と判定され、図４の処理フローを終える。
　一方、絶対値｜ΔＴ｜が基準値Ｔｓ未満である場合（ステップＳ１０５，Ｎｏ）、ステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、「カップリング外れ無し」と判定され、図４の処理フローを終える。
　なお、上記のステップＳ１０５の判定処理では、絶対値｜ΔＴ｜と基準値Ｔｓとが等しい場合を“Ｙｅｓ”と判定してステップＳ１０６に移行しているが、“Ｎｏ”と判定してステップＳ１０７に移行してもよい。すなわち、絶対値｜ΔＴ｜と基準値Ｔｓとが等しい場合を“Ｙｅｓ”又は“Ｎｏ”の何れで判定してもよい。
　以上の説明のように、実施の形態１に係る電気車制御装置によれば、トルク指令値Ｔｍ ＊と、トルク推定値Ｔｅとに基づいて、誘導モータ２のカップリング外れを検出することができる。実施の形態１の手法は、トルク指令値Ｔｍ ＊というトルクに関する指令情報と、トルク推定値Ｔｅというトルクに関する推定情報とを用いればよいので、誘導モータ２のカップリング外れを簡易な手法で検出することが可能となる。
　また、実施の形態１に係る電気車制御装置によれば、複数台の誘導モータ２のうちで、一部の誘導モータ２のカップリング外れを検出し、カップリング外れが検出された誘導モータ２を含む駆動群の駆動を停止することができる。これにより、カップリング外れ状態にある誘導モータ２を含む１つの駆動群のみの駆動を停止しても、他の駆動群により電気車の運行を継続することができる。
　図５は、実施の形態１に係る制御装置４の図３とは異なる構成例を示すブロック図である。図３との相違点は、外れ検出信号Ｈｄの出力先である。すなわち、図３では、外れ検出信号Ｈｄをゲート駆動回路８に出力しているのに対し、図５では、外れ検出信号Ｈｄを遮断器２２に出力している。外れ検出信号Ｈｄを受信した遮断器２２は、図示しない接点を開放することで、架線１１から供給される電力を遮断する。
　図３の構成は、電気車の運行を継続できるという利点がある。一方、図５の構成では、カップリング外れ状態にある誘導モータ２を含む１つの駆動群のみの駆動を停止することはできないので、電気車の運行を継続することはできない。しかしながら、図５の構成では、架線１１により近い側で電力供給を遮断できるので、電気車の運行を迅速に停止できるという利点がある。電気車において、車両の駆動に寄与できる誘導モータ２の数が少なくなる場合、１台の誘導モータ２にかかる負担が増大する。このため、各誘導モータ２に意図しない大きな電流が流れる可能性がある。図５の構成は、このような状況の回避に有効である。
実施の形態２．
　図６は、実施の形態２に係る制御装置４Ａの詳細構成を示すブロック図である。実施の形態２に係る制御装置４Ａは、電圧制御部３０Ａと、カップリング外れ検出部４０Ａとを備える。
　カップリング外れ検出部４０Ａでは、図３に示す実施の形態１のカップリング外れ検出部４０の構成において、トルク推定部４１が速度換算部４４に変更され、偏差演算部４２が偏差演算部４５に変更され、判定部４３が判定部４６に変更されている。なお、その他の構成については、入出力信号を除き、実施の形態１の構成と同一又は同等であり、同一又は同等の構成部には同一の符号を付して重複する説明は割愛する。また、入出力信号については、後述する。
　カップリング外れ検出部４０Ａは、誘導モータ２の回転軸５３に設けられるカップリング５４の外れを検出する検出部である。カップリング５４が外れた誘導モータ２を駆動する場合、誘導モータ２の実際の回転速度と、電流検出器５で検出されたトータル電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗに基づいて算出される速度推定値ωｅとの間には、カップリング外れを検出できる差異が現れる。この差異は、特に起動時において顕著である。図５に示すカップリング外れ検出部４０Ａは、この原理を用いて構成されている。
　速度換算部４４には、外部からの車両速度情報である車両速度Ｖｓが入力される。車両速度情報は、列車によって管理されている走行速度の情報を利用してもよいし、走行速度に関する実際の検出情報を利用してもよい。速度換算部４４は、車両速度Ｖｓを換算速度ωｃに換算する。換算速度ωｃは、車両速度Ｖｓを誘導モータ２の回転速度に換算した換算値である。速度換算部４４が演算した換算速度ωｃは、偏差演算部４５に入力される。
　偏差演算部４５には、換算速度ωｃに加え、速度推定値ωｅが入力される。偏差演算部４５は、換算速度ωｃと、速度推定値ωｅとの偏差の絶対値｜Δω｜を演算する。偏差の絶対値｜Δω｜は、判定部４６に入力される。
　判定部４６には、偏差の絶対値｜Δω｜に加え、基準値ωｓが入力される。基準値ωｓは、カップリング外れを検出するための閾値である。判定部４６は、偏差の絶対値｜Δω｜を基準値ωｓと比較し、偏差の絶対値｜Δω｜が基準値ωｓよりも大きいときにカップリング外れが生じていると判定して外れ検出信号Ｈｄをゲート駆動回路８に出力する。なお、図６では、外れ検出信号Ｈｄは、ゲート駆動回路８に出力されるが、図５のように、遮断器２２に出力されてもよい。
　なお、上記のカップリング外れ検出部４０Ａでは、起動指令Ｃｓを速度換算部４４に入力しているが、起動指令Ｃｓを判定部４６に入力するように構成してもよい。この構成の場合、起動指令Ｃｓの入力に関わらず、速度換算部４４、偏差演算部４５及び判定部４６による処理が常時行われる。そして、起動指令Ｃｓの入力に合わせて、判定部４６の判定結果がゲート駆動回路８に出力される。或いは、起動指令Ｃｓの入力に関わらず、速度換算部４４及び偏差演算部４５による処理が常時行われる。そして、起動指令Ｃｓの入力に合わせて判定部４６が動作を開始し、判定部４６の判定結果がゲート駆動回路８に出力される。
　次に、実施の形態２におけるカップリング外れ検出の動作について、図６及び図７を参照して説明する。図７は、実施の形態２におけるカップリング外れ検出の動作フローを示すフローチャートである。図７において、ステップＳ２０１及びステップＳ２０２の処理は速度換算部４４によって実行され、ステップＳ２０３の処理は偏差演算部４５によって実行され、ステップＳ２０４からステップＳ２０７の処理は判定部４６によって実行される。
　ステップＳ２０１では、起動指令Ｃｓを受信したか否かが判定される。起動指令Ｃｓを受信していなければ（ステップＳ２０１，Ｎｏ）、ステップＳ２０１の処理を繰り返す。起動指令Ｃｓを受信していれば（ステップＳ２０１，Ｙｅｓ）、ステップＳ２０２に移行する。
　ステップＳ２０２では、車両速度Ｖｓが換算速度ωｃに換算される。ステップＳ２０３では、速度推定値ωｅと換算速度ωｃとの偏差Δωが算出される。ステップＳ２０４では、ステップＳ２０３で算出された偏差Δωの絶対値｜Δω｜が基準値ωｓと比較される。基準値ωｓは、ノイズなどによる誤検出を防ぐための判定値として設定される。つまり、基準値ωｓはカップリング外れ検出の精度を向上するために設けられる設定値である。
　ここで、絶対値｜Δω｜が基準値ωｓ以上である場合（ステップＳ２０５，Ｙｅｓ）、ステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６では、「カップリング外れ有り」と判定され、図７の処理フローを終える。
　一方、絶対値｜Δω｜が基準値ωｓ未満である場合（ステップＳ２０５，Ｎｏ）、ステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０７では、「カップリング外れ無し」と判定され、図７の処理フローを終える。
　なお、上記のステップＳ２０５の判定処理では、絶対値｜Δω｜と基準値ωｓとが等しい場合を“Ｙｅｓ”と判定してステップＳ２０６に移行しているが、“Ｎｏ”と判定してステップＳ２０７に移行してもよい。すなわち、絶対値｜Δω｜と基準値ωｓとが等しい場合を“Ｙｅｓ”又は“Ｎｏ”の何れで判定してもよい。
　以上の説明のように、実施の形態２に係る電気車制御装置によれば、車両速度Ｖｓと、速度推定値ωｅと、に基づいて誘導モータ２のカップリング外れを検出することができる。実施の形態２の手法は、車両速度Ｖｓという速度に関する入力情報と、速度推定値ωｅという速度に関する推定情報とを用いればよいので、誘導モータ２のカップリング外れを簡易な手法で検出することが可能となる。
　また、実施の形態２に係る電気車制御装置によれば、複数台の誘導モータ２のうちで、一部の誘導モータ２のカップリング外れを検出し、カップリング外れが検出された誘導モータ２を含む駆動群の駆動を停止することができる。これにより、カップリング外れ状態にある誘導モータ２を含む１つの駆動群のみの駆動を停止しても、他の駆動群により電気車の運行を継続することができる。
　なお、図６では、外れ検出信号Ｈｄをゲート駆動回路８に出力しているが、図５と同様に、外れ検出信号Ｈｄを遮断器２２に出力してもよい。外れ検出信号Ｈｄを遮断器２２に出力することにより、実施の形態１で説明した図５に示す構成の効果を得ることができる。
実施の形態３．
　図８は、実施の形態３に係る制御装置４Ｂの詳細構成を示すブロック図である。実施の形態３に係る制御装置４Ｂは、電圧制御部３０Ｂと、カップリング外れ検出部４０Ｂとを備える。
　カップリング外れ検出部４０Ｂでは、図６に示す実施の形態２のカップリング外れ検出部４０Ａの構成において、速度換算部４４が電流値換算部４７に変更され、偏差演算部４５が偏差演算部４８に変更され、判定部４６が判定部４９に変更されている。
　また、実施の形態３に係る制御装置４Ｂでは、インバータ１と接続点９との間に電流検出器５を設ける構成に代えて、接続点９と誘導モータ２との間に電流検出器５ａ，５ｂを設ける構成としている。この構成に合わせ、電圧制御部３０Ｂでは、座標変換部３６が座標変換部３６ａ，３６ｂに置き換えられ、更に加算器３９が追加されている。また、この構成に合わせ、図８では、電流検出器５ａの側にある誘導モータを誘導モータ２ａと表記し、電流検出器５ｂの側にある誘導モータを誘導モータ２ｂと表記している。
　なお、その他の構成については、実施の形態２の構成と同一又は同等であり、同一又は同等の構成部には同一の符号を付して重複する説明は割愛する。
　図８の構成において、電流検出器５ａは、誘導モータ２ａに流れる個々のモータ電流ｉｕ１，ｉｖ１，ｉｗ１を検出する。電流検出器５ｂは、誘導モータ２ｂに流れる個々のモータ電流ｉｕ２，ｉｖ２，ｉｗ２を検出する。
　座標変換部３６ａには、電流検出器５ａにより検出されたモータ電流ｉｕ１，ｉｖ１，ｉｗ１の検出値が入力される。座標変換部３６ａは、電流検出器５ａにより検出されたモータ電流ｉｕ１，ｉｖ１，ｉｗ１をｄ軸及びｑ軸の電流値に変換する。変換された電流値は、ｄ軸電流ｉｄ１及びｑ軸電流ｉｑ１である。座標変換部３６ａによって変換されたｄ軸電流ｉｄ１及びｑ軸電流ｉｑ１は、加算器３９に入力される。また、ｄ軸電流ｉｄ１及びｑ軸電流ｉｑ１のうちのｑ軸電流ｉｑ１は、カップリング外れ検出部４０Ｂの偏差演算部４８に入力される。
　座標変換部３６ｂには、電流検出器５ｂにより検出されたモータ電流ｉｕ２，ｉｖ２，ｉｗ２の検出値が入力される。座標変換部３６ｂは、電流検出器５ｂにより検出されたモータ電流ｉｕ２，ｉｖ２，ｉｗ２をｄ軸及びｑ軸の電流値に変換する。変換された電流値は、ｄ軸電流ｉｄ２及びｑ軸電流ｉｑ２である。座標変換部３６ｂによって変換されたｄ軸電流ｉｄ２及びｑ軸電流ｉｑ２は、加算器３９に入力される。また、ｄ軸電流ｉｄ２及びｑ軸電流ｉｑ２のうちのｑ軸電流ｉｑ２は、カップリング外れ検出部４０Ｂの偏差演算部４８に入力される。
　加算器３９は、ｄ軸電流ｉｄ１とｄ軸電流ｉｄ２とを加算すると共に、ｑ軸電流ｉｑ１とｑ軸電流ｉｑ２とを加算し、それらの加算値を電圧指令値演算部３３と、速度推定部３８とに出力する。加算器３９の出力は、誘導モータ２ａに流れるモータ電流と、誘導モータ２ｂに流れるモータ電流とが合算されたｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑとなる。
　カップリング外れ検出部４０Ｂは、誘導モータ２の回転軸５３に設けられるカップリング５４の外れを検出する検出部である。カップリング５４が外れた誘導モータ２を駆動する場合、個々の誘導モータ２に流れる実際のモータ電流と、トルク指令値Ｔｍ ＊に基づいて算出されるｑ軸電流指令値ｉｑ ＊との間には、カップリング外れを検出できる差異が現れる。この差異は、特に起動時において顕著である。また、この差異は、特にｑ軸方向の電流成分に顕著に表れる。図８に示すカップリング外れ検出部４０Ｂは、この原理を用いて構成されている。
　電流値換算部４７には、電流指令値演算部３２により演算されたｑ軸電流指令値ｉｑ ＊と、起動指令Ｃｓとが入力される。電流値換算部４７は、起動指令Ｃｓが入力されると、誘導モータ２ａ，２ｂに流れる２台分のモータ電流のｑ軸方向の指令値であるｑ軸電流指令値ｉｑ ＊を、誘導モータ２ａ又は誘導モータ２ｂの何れかの１台当たりのｑ軸電流指令値ｉｑ１ ＊に換算する。電流値換算部４７が換算したｑ軸電流指令値ｉｑ１ ＊は、偏差演算部４８に入力される。
　偏差演算部４８には、ｑ軸電流指令値ｉｑ１ ＊に加え、座標変換部３６ａによって変換されたｑ軸電流ｉｑ１と、座標変換部３６ｂによって変換されたｑ軸電流ｉｑ２とが入力される。偏差演算部４８は、ｑ軸電流指令値ｉｑ１ ＊とｑ軸電流ｉｑ１との偏差の絶対値｜ΔＩ１｜と、ｑ軸電流指令値ｉｑ２ ＊と、ｑ軸電流ｉｑ２との偏差の絶対値｜ΔＩ２｜とを演算する。偏差の絶対値｜ΔＩ１｜，｜ΔＩ２｜は、判定部４９に入力される。
　判定部４９には、偏差の絶対値｜ΔＩ１｜，｜ΔＩ２｜に加え、基準値Ｉｓが入力される。基準値Ｉｓは、カップリング外れを検出するための閾値である。判定部４９は、偏差の絶対値｜ΔＩ１｜，｜ΔＩ２｜の各々を基準値Ｉｓと比較する。判定部４９は、偏差の絶対値｜ΔＩ１｜が基準値Ｉｓよりも大きいときに、誘導モータ２ａにカップリング外れが生じていると判定して外れ検出信号Ｈｄをゲート駆動回路８に出力する。また、判定部４９は、偏差の絶対値｜ΔＩ２｜が基準値Ｉｓよりも大きいときに、誘導モータ２ｂにカップリング外れが生じていると判定して外れ検出信号Ｈｄをゲート駆動回路８に出力する。なお、図８では、外れ検出信号Ｈｄは、ゲート駆動回路８に出力されるが、図５のように、遮断器２２に出力されてもよい。
　図８では、電流値換算部４７にｑ軸電流指令値ｉｑ ＊が入力され、偏差演算部４８にｑ軸電流指令値ｉｑ１ ＊、ｑ軸電流ｉｑ１及びｑ軸電流ｉｑ２が入力される構成であるが、これらの構成に限定されない。これらに加え、電流値換算部４７にｄ軸電流指令値ｉｄ ＊が入力され、偏差演算部４８にｄ軸電流指令値ｉｄ１ ＊、ｄ軸電流ｉｄ１及びｄ軸電流ｉｄ２が入力される構成であってもよい。すなわちｑ軸電流の指令値及び電流値に加え、ｄ軸電流の指令値及び電流値もカップリング外れの判定に用いてもよい。
　また、上記のカップリング外れ検出部４０Ｂでは、起動指令Ｃｓを電流値換算部４７に入力しているが、起動指令Ｃｓを判定部４９に入力するように構成してもよい。この構成の場合、起動指令Ｃｓの入力に関わらず、電流値換算部４７、偏差演算部４８及び判定部４９による処理が常時行われる。そして、起動指令Ｃｓの入力に合わせて、判定部４９の判定結果がゲート駆動回路８に出力される。或いは、起動指令Ｃｓの入力に関わらず、電流値換算部４７及び偏差演算部４８による処理が常時行われる。そして、起動指令Ｃｓの入力に合わせて判定部４９が動作を開始し、判定部４９の判定結果がゲート駆動回路８に出力される。
　次に、実施の形態３におけるカップリング外れ検出の動作について、図８及び図９を参照して説明する。図９は、実施の形態３におけるカップリング外れ検出の動作フローを示すフローチャートである。図９において、ステップＳ３０１及びステップＳ３０２の処理は電流値換算部４７によって実行され、ステップＳ３０３の処理は偏差演算部４８によって実行され、ステップＳ３０４からステップＳ３０７の処理は判定部４９によって実行される。
　ステップＳ３０１では、起動指令Ｃｓを受信したか否かが判定される。起動指令Ｃｓを受信していなければ（ステップＳ３０１，Ｎｏ）、ステップＳ３０１の処理を繰り返す。起動指令Ｃｓを受信していれば（ステップＳ３０１，Ｙｅｓ）、ステップＳ３０２に移行する。
　ステップＳ３０２では、ｑ軸電流指令値ｉｑ ＊が１台当たりのｑ軸電流指令値ｉｑ１ ＊に換算される。ステップＳ３０３では、ｑ軸電流指令値ｉｑ１ ＊，ｉｑ２ ＊の各々と、検出値に基づいて算出されたｑ軸電流ｉｑ１，ｉｑ２の各々との偏差ΔＩ１，ΔＩ２が算出される。ステップＳ３０４では、ステップＳ３０３で算出された偏差ΔＩ１，ΔＩ２の絶対値｜ΔＩ１｜，｜ΔＩ２｜が基準値Ｉｓと比較される。
　ここで、絶対値｜ΔＩ１｜及び｜ΔＩ２｜のうちの少なくとも１つが基準値Ｉｓ以上である場合（ステップＳ３０５，Ｙｅｓ）、ステップＳ３０６に進む。ステップＳ３０６では、「カップリング外れ有り」と判定され、図９の処理フローを終える。
　一方、絶対値｜ΔＩ１｜及び｜ΔＩ２｜の双方が基準値Ｉｓ未満である場合（ステップＳ３０５，Ｎｏ）、ステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０７では、「カップリング外れ無し」と判定され、図９の処理フローを終える。
　なお、上記のステップＳ３０５の判定処理では、絶対値｜ΔＩ１｜及び｜ΔＩ２｜が基準値Ｉｓに等しい場合を“Ｙｅｓ”と判定してステップＳ３０６に移行しているが、基準値Ｉｓに等しい場合を“Ｎｏ”と判定してステップＳ３０７に移行してもよい。すなわち、絶対値｜ΔＩ１｜及び｜ΔＩ２｜が基準値Ｉｓに等しい場合を“Ｙｅｓ”又は“Ｎｏ”の何れで判定してもよい。
　以上の説明のように、実施の形態３に係る電気車制御装置によれば、各々の誘導モータ２ａ，２ｂに流れる個々のモータ電流の検出値に基づいて算出されるｑ軸電流ｉｑ１，ｉｑ２と、ｑ軸電流指令値ｉｑ ＊に基づいて算出される１台当たりのｑ軸電流指令値ｉｑ１ ＊と、に基づいて誘導モータ２のカップリング外れを検出することができる。上述の通り、ｑ軸電流ｉｑ１，ｉｑ２は、各々の誘導モータ２ａ，２ｂに流れる電流の検出値を用いて算出することができる。これにより、実施の形態３の手法は、ｑ軸電流指令値ｉｑ ＊という制御パラメータと、電流検出器５ａ，５ｂの検出情報とを用いればよいので、誘導モータ２のカップリング外れを簡易な手法で検出することが可能となる。
　また、実施の形態３に係る電気車制御装置によれば、誘導モータ２ａ，２ｂのカップリング外れを検出し、カップリング外れが検出された誘導モータ２ａ又は２ｂを含む駆動群の駆動を停止することができる。これにより、カップリング外れ状態にある誘導モータ２ａ，２ｂを含む１つの駆動群のみの駆動を停止しても、他の駆動群により電気車の運行を継続することができる。
　また、実施の形態３に係る電気車制御装置によれば、誘導モータ２ａ，２ｂの何れにカップリング外れが生じているかの特定が可能となる。これにより、実施の形態１，２の電気車制御装置に比して、故障探求及び保守作業が容易になるという効果が得られる。
　なお、図８では、外れ検出信号Ｈｄをゲート駆動回路８に出力しているが、図５と同様に、外れ検出信号Ｈｄを遮断器２２に出力してもよい。外れ検出信号Ｈｄを遮断器２２に出力することにより、実施の形態１で説明した図５に示す構成の効果を得ることができる。
　最後に、実施の形態１におけるカップリング外れ検出部４０の機能、実施の形態２におけるカップリング外れ検出部４０Ａの機能、及び実施の形態３におけるカップリング外れ検出部４０Ｂの機能を実現するハードウェア構成について、図１０及び図１１を参照して説明する。
　カップリング外れ検出部４０、カップリング外れ検出部４０Ａ又はカップリング外れ検出部４０Ｂの各機能を実現する場合には、図１０に示すように、演算を行うプロセッサ１００、プロセッサ１００によって読みとられるプログラムが保存されるメモリ１０２、及び信号の入出力を行うインタフェース１０４を含む構成とすることができる。
　プロセッサ１００は、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、又はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）といったものであってもよい。また、メモリ１０２には、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　ＥＰＲＯＭ）（登録商標）といった、不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ）を例示することができる。
　メモリ１０２には、カップリング外れ検出部４０、カップリング外れ検出部４０Ａ又はカップリング外れ検出部４０Ｂの各機能を実行するプログラムが格納されている。プロセッサ１００は、インタフェース１０４を介して必要な情報の授受を行うと共に、メモリ１０２に格納されたプログラムをプロセッサ１００が実行することにより、実施の形態１、２及び３で説明された各種の演算処理を実行する。プロセッサ１００による処理結果は、メモリ１０２に記憶することができる。
　また、図１０に示すプロセッサ１００及びメモリ１０２は、図１１のように処理回路１０３に置き換えてもよい。処理回路１０３は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
　なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１　インバータ、１ａ　スイッチング素子、２，２ａ，２ｂ　誘導モータ、３　入力回路、４，４Ａ，４Ｂ　制御装置、５，５ａ，５ｂ　電流検出器、８　ゲート駆動回路、９　接続点、１１　架線、１５　パンタグラフ、１６　車輪、１８　レール、２２　遮断器、２４　フィルタコンデンサ、２６　電圧検出器、３０，３０Ａ，３０Ｂ　電圧制御部、３１　トルク指令値演算部、３２　電流指令値演算部、３３　電圧指令値演算部、３４　積分器、３５　ＰＷＭ制御部、３６，３６ａ，３６ｂ　座標変換部、３８　速度推定部、３９　加算器、４０，４０Ａ，４０Ｂ　カップリング外れ検出部、４１　トルク推定部、４２，４５，４８　偏差演算部、４３，４６，４９　判定部、４４　速度換算部、４７　電流値換算部、５０　第１の駆動群、５２　第２の駆動群、５３　回転軸、５４　カップリング、５５　モータ側歯車、５６　車輪側歯車、５７　車軸、８０　電気車駆動システム、１００　プロセッサ、１０２　メモリ、１０３　処理回路、１０４　インタフェース。

Claims (6)

  1. 　複数台の誘導モータと、複数台の前記誘導モータを駆動する１つのインバータと、各々の前記誘導モータに流れるモータ電流の合計であるトータル電流を検出する電流検出器と、トルク指令値に基づいて算出した電流指令値、検出された前記トータル電流に基づいて算出した電圧指令値、並びに、算出した前記電圧指令値及び検出した前記トータル電流に基づいて算出した速度推定値に基づいて前記インバータを制御する制御装置と、を有する駆動制御系を備え、前記駆動制御系によって電気車を走行制御する電気車制御装置であって、
    　前記制御装置は、
    　前記トータル電流と前記電圧指令値とに基づいてトルク推定値を算出し、算出した前記トルク推定値と前記トルク指令値とに基づいて、前記誘導モータと前記電気車の駆動機構との間に設けられたカップリングの外れを検出するカップリング外れ検出部を備えたことを特徴とする電気車制御装置。
  2. 　前記カップリング外れ検出部は、
    　前記トルク推定値を推定する推定部と、
    　前記トルク指令値と前記トルク推定値との偏差の絶対値を演算する演算部と、
    　前記偏差の絶対値と基準値とを比較し、前記偏差の絶対値が前記基準値よりも大きいときにカップリング外れが生じていると判定する判定部と、
    　を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電気車制御装置。
  3. 　複数台の誘導モータと、複数台の前記誘導モータを駆動する１つのインバータと、各々の前記誘導モータに流れるモータ電流の合計であるトータル電流を検出する電流検出器と、トルク指令値及び検出された前記トータル電流に基づいて算出した電圧指令値、並びに、算出した前記電圧指令値及び検出した前記トータル電流に基づいて算出した速度推定値に基づいて前記インバータを制御する制御装置と、を有する駆動制御系を備え、前記駆動制御系によって電気車を走行制御する電気車制御装置であって、
    　前記制御装置は、
    　前記電気車の走行速度を用いて算出した前記誘導モータの回転速度と、前記速度推定値とに基づいて、前記誘導モータと前記電気車の駆動機構との間に設けられたカップリングの外れを検出するカップリング外れ検出部を備えたことを特徴とする電気車制御装置。
  4. 　前記カップリング外れ検出部は、
    　前記電気車の走行速度を前記誘導モータの前記回転速度に換算する換算部と、
    　前記回転速度と前記速度推定値との偏差の絶対値を演算する演算部と、
    　前記偏差の絶対値と基準値とを比較し、前記偏差の絶対値が前記基準値よりも大きいときにカップリング外れが生じていると判定する判定部と、
    　を備えたことを特徴とする請求項３に記載の電気車制御装置。
  5. 　複数台の誘導モータと、複数台の前記誘導モータを駆動する１つのインバータと、各々が前記誘導モータに流れる個々のモータ電流を検出する複数の電流検出器と、トルク指令値に基づいて算出した電流指令値、検出された個々の前記モータ電流の加算値に基づいて算出した電圧指令値、並びに、算出した前記電圧指令値及び前記モータ電流の加算値に基づいて算出した速度推定値に基づいて前記インバータを制御する制御装置と、を有する駆動制御系を備え、前記駆動制御系によって電気車を走行制御する電気車制御装置であって、
    　前記制御装置は、
    　各々の誘導モータに流れる個々の前記モータ電流の検出値に基づいて算出されるｑ軸電流と、前記電流指令値のうちのｑ軸電流指令値とに基づいて、各々の前記誘導モータと前記電気車の駆動機構との間に設けられたカップリングの外れを検出するカップリング外れ検出部を備えたことを特徴とする電気車制御装置。
  6. 　前記カップリング外れ検出部は、
    　前記ｑ軸電流指令値を前記誘導モータの１台当たりのｑ軸電流指令値に換算する換算部と、
    　各々の前記誘導モータにおける前記ｑ軸電流と、前記ｑ軸電流指令値との偏差の絶対値を演算する演算部と、
    　前記偏差の絶対値と基準値とを比較し、前記偏差の絶対値が前記基準値よりも大きいときにカップリング外れが生じていると判定する判定部と、
    　を備えたことを特徴とする請求項５に記載の電気車制御装置。
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