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JP2017060312A - Inverter control device - Google Patents

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JP2017060312A JP2015183428A JP2015183428A JP2017060312A JP 2017060312 A JP2017060312 A JP 2017060312A JP 2015183428 A JP2015183428 A JP 2015183428A JP 2015183428 A JP2015183428 A JP 2015183428A JP 2017060312 A JP2017060312 A JP 2017060312A
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宏一 田島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique capable of detecting abnormality in a control system ranging from an inverter control device to an inverter main circuit without using any high rotational speed sensor which may break down with high possibility.SOLUTION: A frequency calculator 116 of a motor control CPU 11 of an inverter control device 10 receives a current detection value of output current of an inverter main circuit 20 from a current detector 42, calculates the frequency of the current based on the current detection value and outputs the frequency of the current to an abnormality determining processor 114. The abnormality determining processor 114 calculates an actual torque estimation value from the frequency of the current, outputs, to a safety output processor 115, an abnormality determination signal which represents abnormality when the absolute value of the difference between the calculated actual torque estimation value and a torque instruction value given from a host controller 30 via an instruction input processor 110 is not less than a threshold value. The safety output processor 115 makes a blocking switch 22 to cut off supply of a gate signal to the inverter main circuit 20 according to the abnormality determination signal representing abnormality.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、インバータ制御装置に関し、特に、電気自動車に搭載されるインバータ制御装置に関する。   The present invention relates to an inverter control device, and more particularly to an inverter control device mounted on an electric vehicle.

電気自動車(以下、車両という)の動力源であるモータを駆動制御するインバータ装置は、一般に、モータに電流を供給するインバータ主回路と、そのインバータ主回路の作動制御を行うインバータ制御装置とを含んでいる。   An inverter device that drives and controls a motor that is a power source of an electric vehicle (hereinafter referred to as a vehicle) generally includes an inverter main circuit that supplies current to the motor and an inverter control device that controls the operation of the inverter main circuit. It is out.

特開2012−178904号公報JP 2012-178904 A

インバータ制御装置からインバータ主回路にわたる制御系に異常が発生すると、モータが異常な動作を行い、車両が運転者の意図しない急激な動作(例えば急加速)を行う虞がある。車両がこのような動作を行うと非常に危険であるため、インバータ制御装置等の異常を検知する技術が種々提案されている。その一例として、モータの回転速度を回転速度センサで検出し、その速度検出結果を用いて異常を検知する技術がある。しかし、回転速度センサは、モータの回転速度を検出するための回転機構を含むことが多く、機械的な故障の発生が懸念される。   If an abnormality occurs in the control system extending from the inverter control device to the inverter main circuit, the motor may perform an abnormal operation, and the vehicle may perform an abrupt operation (for example, rapid acceleration) that is not intended by the driver. Since it is very dangerous if the vehicle performs such an operation, various techniques for detecting an abnormality of the inverter control device or the like have been proposed. As an example, there is a technique in which the rotation speed of a motor is detected by a rotation speed sensor and an abnormality is detected using the speed detection result. However, the rotation speed sensor often includes a rotation mechanism for detecting the rotation speed of the motor, and there is a concern that a mechanical failure may occur.

本発明は以上に説明した課題に鑑みて為されたものであり、故障する可能性の高い回転速度センサを用いずに、インバータ制御装置からインバータ主回路にわたる制御系における異常を検出可能な技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the problems described above, and is a technique capable of detecting an abnormality in a control system from an inverter control device to an inverter main circuit without using a rotation speed sensor that has a high possibility of failure. The purpose is to provide.

上記課題を解決するために本発明のインバータ制御装置は、モータを駆動するインバータ主回路の作動制御を上位コントローラの制御の下に行う装置である。本発明のインバータ制御装置は、インバータ主回路の出力電流の電流検出値に基づいて電流の周波数を算出する周波数演算手段と、周波数演算手段によって算出された電流の周波数と、上位コントローラから与えられるトルク指令値とに基づいて異常の有無を判断する異常判断手段と、を有する。   In order to solve the above problems, an inverter control device of the present invention is a device that performs operation control of an inverter main circuit that drives a motor under the control of a host controller. The inverter control device of the present invention includes a frequency calculation means for calculating a current frequency based on a current detection value of an output current of the inverter main circuit, a current frequency calculated by the frequency calculation means, and a torque applied from a host controller. Abnormality determining means for determining presence / absence of abnormality based on the command value.

電流の周波数は、モータの回転速度に対応する。このため、本発明のインバータ制御装置では、異常の検知にモータの回転速度センサを必要としない。   The frequency of the current corresponds to the rotational speed of the motor. For this reason, in the inverter control apparatus of this invention, the rotational speed sensor of a motor is not required for abnormality detection.

本発明のインバータ制御装置によれば、故障する可能性の高い回転速度センサを用いずに、インバータ制御装置からインバータ主回路にわたる制御系における異常を検出することができる。   According to the inverter control device of the present invention, it is possible to detect an abnormality in the control system extending from the inverter control device to the inverter main circuit without using a rotational speed sensor that has a high possibility of failure.

特許文献1に開示の技術では、トルク指令値からモータへ供給する電流推定値を算出し、その電流推定値と電流検出器の電流検出値とを比較して異常を判断している。これに対して、本実施形態では、トルク指令値と電流の周波数とに基づいて異常を判断している。前述したように、モータに供給する電流の周波数は、当該モータの回転速度に対応するため、実際に回転するモータの状態において異常を判断することができる。このため、車両の急激な加速度の変化を判断することができる。従って、本発明のインバータ制御装置は、特許文献1の技術とは、異なる。   In the technique disclosed in Patent Document 1, an estimated current value to be supplied to a motor is calculated from a torque command value, and an abnormality is determined by comparing the estimated current value with a detected current value of a current detector. On the other hand, in the present embodiment, the abnormality is determined based on the torque command value and the current frequency. As described above, since the frequency of the current supplied to the motor corresponds to the rotational speed of the motor, an abnormality can be determined in the state of the actually rotating motor. For this reason, it is possible to determine a sudden change in acceleration of the vehicle. Therefore, the inverter control device of the present invention is different from the technique of Patent Document 1.

この発明の第1実施形態のモータ駆動システム1を車両に搭載した例を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating an example in which a motor drive system 1 according to a first embodiment of the present invention is mounted on a vehicle. 第1実施形態のインバータ制御装置10を含むモータ駆動システム1の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the motor drive system 1 containing the inverter control apparatus 10 of 1st Embodiment. 電流の周期から電流の周波数を演算する方法を説明する図である。It is a figure explaining the method of calculating the frequency of an electric current from the period of an electric current. 電流ベクトルから電流の周波数を演算する方法を説明する図である。It is a figure explaining the method of calculating the frequency of an electric current from an electric current vector. モータ駆動システム1のインバータ制御装置10のモータ制御CPU11の異常判断処理部114の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of an abnormality determination processing unit 114 of a motor control CPU 11 of the inverter control device 10 of the motor drive system 1. 異常判断処理部114の実トルク推定部50の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the actual torque estimation part 50 of the abnormality judgment process part 114. FIG. 異常判断処理部114の比較部60における処理の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the process in the comparison part 60 of the abnormality determination process part. 比較部60における処理の他の一例を説明する図である。It is a figure explaining another example of the process in the comparison part. この発明の第2実施形態によるインバータ制御装置の異常判断処理部114Aの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of 114 A of abnormality determination process parts of the inverter control apparatus by 2nd Embodiment of this invention. 異常判断処理部114Aの移動平均算出部70の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the moving average calculation part 70 of 114 A of abnormality determination process parts. この発明の第3実施形態によるインバータ制御装置10Bを含むモータ駆動システム1Bの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the motor drive system 1B containing the inverter control apparatus 10B by 3rd Embodiment of this invention. インバータ制御装置10Bのモータ制御CPU11の異常判断処理部114Bの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the abnormality determination process part 114B of the motor control CPU11 of the inverter control apparatus 10B. 異常判断処理部114Bの実トルク推定部50Bの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the actual torque estimation part 50B of the abnormality determination process part 114B. この発明の第4実施形態によるインバータ制御装置10Cを含むモータ駆動システム1Cの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of 1 C of motor drive systems containing 10 C of inverter control apparatuses by 4th Embodiment of this invention. インバータ制御装置10Cのモータ制御CPU11の異常判断処理部114Cの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of 114 C of abnormality determination process parts of motor control CPU11 of 10 C of inverter control apparatuses. この発明の第5実施形態によるインバータ制御装置10Dを含むモータ駆動システム1Dの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of motor drive system 1D containing inverter control apparatus 10D by 5th Embodiment of this invention. この発明の第6実施形態によるインバータ制御装置の異常判断処理部114Eの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the abnormality determination process part 114E of the inverter control apparatus by 6th Embodiment of this invention. 異常判断処理部114Eの比較部60Eにおける処理を説明する図である。It is a figure explaining the process in the comparison part 60E of the abnormality determination process part 114E. この発明の第7実施形態によるインバータ制御装置の異常判断処理部114Fの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the abnormality determination process part 114F of the inverter control apparatus by 7th Embodiment of this invention. この発明の第8実施形態によるインバータ制御装置の異常判断処理部114Gの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the abnormality determination process part 114G of the inverter control apparatus by 8th Embodiment of this invention. この発明の第9実施形態によるインバータ制御装置10Hを含むモータ駆動システム1Hの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the motor drive system 1H containing the inverter control apparatus 10H by 9th Embodiment of this invention. この発明の第10実施形態によるインバータ制御装置の比較部の処理を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the process of the comparison part of the inverter control apparatus by 10th Embodiment of this invention. この発明の第10実施形態によるインバータ制御装置の比較部の処理を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the process of the comparison part of the inverter control apparatus by 10th Embodiment of this invention. この発明の第11実施形態によるインバータ制御装置の異常判断処理部114Jの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the abnormality determination process part 114J of the inverter control apparatus by 11th Embodiment of this invention. 第11実施形態において、インバータ制御装置に異常が発生して車両が運転者の意図に依らず急加速した場合の加速度演算値とトルク指令値を示すタイムチャートである。In 11th Embodiment, it is a time chart which shows the acceleration calculation value and torque command value when abnormality generate | occur | produces in an inverter control apparatus and a vehicle accelerates rapidly irrespective of a driver | operator's intent. 第11実施形態において、インバータ制御装置に異常が発生して車両が運転者の意図に依らず急加速した場合の加速度演算値とトルク指令値を示すタイムチャートである。In 11th Embodiment, it is a time chart which shows the acceleration calculation value and torque command value when abnormality generate | occur | produces in an inverter control apparatus and a vehicle accelerates rapidly irrespective of a driver | operator's intent. 第11実施形態において、インバータ制御装置に異常が発生して車両が運転者の意図に依らず急減速した場合の加速度演算値とトルク指令値を示すタイムチャートである。In 11th Embodiment, it is a time chart which shows the acceleration calculation value and torque command value when abnormality generate | occur | produces in an inverter control apparatus and a vehicle decelerates suddenly irrespective of a driver | operator's intent. 第11実施形態において、車両の速度とFTTIと運転者の平均反応時間と異常判断タイミングの関係を示す図である。In 11th Embodiment, it is a figure which shows the relationship between the speed of a vehicle, FTTI, a driver | operator's average reaction time, and abnormality determination timing.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
(第1実施形態)
図1は、この発明の第1実施形態によるモータ駆動システム1を車両に搭載した例を示すブロック図である。モータ駆動システム1のインバータ装置5は、上位コントローラ30の制御の下、モータ40の駆動制御を行う。上位コントローラ30は、例えば、VCU(Vehicle Control Unit)などのマイクロコンピュータである。インバータ装置5の制御対象であるモータ40の主軸は、クラッチなどの動力伝達装置45を介して変速機46に連結される。変速機46は、ディファレンシャル47を介して車両の駆動輪48に連結されている。このように本実施形態では、モータ40は、車両の動力源である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing an example in which the motor drive system 1 according to the first embodiment of the present invention is mounted on a vehicle. The inverter device 5 of the motor drive system 1 performs drive control of the motor 40 under the control of the host controller 30. The host controller 30 is, for example, a microcomputer such as a VCU (Vehicle Control Unit). The main shaft of the motor 40 to be controlled by the inverter device 5 is connected to the transmission 46 through a power transmission device 45 such as a clutch. The transmission 46 is connected to a drive wheel 48 of the vehicle via a differential 47. Thus, in the present embodiment, the motor 40 is a power source of the vehicle.

図2は、モータ駆動システム1の構成を示すブロック図である。モータ駆動システム1は、インバータ装置5および上位コントローラ30に加え、電流検出器42および回転速度センサ44を含んでいる。インバータ装置5は、インバータ制御装置10、インバータ主回路20および阻止スイッチ22を含んでいる。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the motor drive system 1. The motor drive system 1 includes a current detector 42 and a rotation speed sensor 44 in addition to the inverter device 5 and the host controller 30. The inverter device 5 includes an inverter control device 10, an inverter main circuit 20, and a blocking switch 22.

インバータ主回路20は、IGBT(Insulated Gate Bipoler Transistor)などのスイッチング素子を有している。このスイッチング素子は、ゲート信号に応じてオン/オフする。インバータ主回路20は、このスイッチング素子のオン/オフに従った電流をモータ40に出力する。モータ40は、インバータ主回路20から供給される電流に応じて動作する。   The inverter main circuit 20 includes a switching element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). This switching element is turned on / off according to the gate signal. The inverter main circuit 20 outputs a current according to ON / OFF of the switching element to the motor 40. The motor 40 operates according to the current supplied from the inverter main circuit 20.

インバータ制御装置10は、モータ制御CPU(Central Processing Unit:中央処理装置)11を含んでいる。モータ制御CPU11は、記憶部(図示略)に格納されているプログラムを実行することによりインバータ制御装置10の各部を制御する制御中枢である。モータ制御CPU11は、上位コントローラ30の制御の下、インバータ主回路20のスイッチング素子にゲート信号を供給してインバータ主回路20の作動制御を行う。具体的には、モータ制御CPU11は、上位コントローラ30から与えられたトルク指令値に基づいてパルス幅変調(PWM)したゲート信号をインバータ主回路20へ出力する。   The inverter control device 10 includes a motor control CPU (Central Processing Unit) 11. The motor control CPU 11 is a control center that controls each unit of the inverter control device 10 by executing a program stored in a storage unit (not shown). The motor control CPU 11 controls the operation of the inverter main circuit 20 by supplying a gate signal to the switching element of the inverter main circuit 20 under the control of the host controller 30. Specifically, the motor control CPU 11 outputs to the inverter main circuit 20 a gate signal that has been subjected to pulse width modulation (PWM) based on the torque command value given from the host controller 30.

モータ制御CPU11からインバータ主回路20へ供給されるゲート信号の供給経路には、阻止スイッチ22が設けられている。阻止スイッチ22は、阻止スイッチオン信号が与えられている状態では、オン状態となってゲート信号を通過させてインバータ主回路20へ供給する。一方、阻止スイッチ22は、阻止スイッチオフ信号が与えられている状態では、オフ状態となってゲート信号の通過を阻止し、インバータ主回路20への供給を遮断する。インバータ主回路20へのゲート信号の供給が遮断されると、モータ40は、フリーラン状態(惰性で回転する状態)になる。阻止スイッチ22の具体例としては、フォトカプラが考えられる。阻止スイッチ22としてフォトカプラを用いる場合は、阻止スイッチオフ信号に応じて当該フォトカプラの電源をオフすれば良い。   A blocking switch 22 is provided in the supply path of the gate signal supplied from the motor control CPU 11 to the inverter main circuit 20. When the blocking switch on signal is applied, the blocking switch 22 is turned on and passes the gate signal to supply it to the inverter main circuit 20. On the other hand, when the blocking switch off signal is applied, the blocking switch 22 is turned off to block the passage of the gate signal and block the supply to the inverter main circuit 20. When the supply of the gate signal to the inverter main circuit 20 is interrupted, the motor 40 enters a free-run state (a state that rotates due to inertia). A specific example of the blocking switch 22 is a photocoupler. When a photocoupler is used as the blocking switch 22, the photocoupler may be turned off in response to the blocking switch off signal.

インバータ主回路20からモータ40へ供給される電流の供給経路には、電流検出器42が設けられている。電流検出器42は、インバータ主回路20の出力電流を検出する装置である。電流検出器42は、検出結果である電流検出値をモータ制御CPU11へ引き渡す。   A current detector 42 is provided in the supply path of the current supplied from the inverter main circuit 20 to the motor 40. The current detector 42 is a device that detects the output current of the inverter main circuit 20. The current detector 42 delivers a current detection value as a detection result to the motor control CPU 11.

回転速度センサ44は、モータ40の回転速度を検出する装置である。回転速度センサ44は、検出結果である速度検出値をモータ制御CPU11へ引き渡す。   The rotation speed sensor 44 is a device that detects the rotation speed of the motor 40. The rotation speed sensor 44 delivers a speed detection value as a detection result to the motor control CPU 11.

モータ制御CPU11は、指令入力処理部110、制御指令入力処理部111、モータ制御処理部112、制御出力処理部113、異常判断処理部114、安全出力処理部115および周波数演算部116を含んでいる。これら各部は、モータ制御CPU11がプログラムを実行することにより実現される機能部である。   The motor control CPU 11 includes a command input processing unit 110, a control command input processing unit 111, a motor control processing unit 112, a control output processing unit 113, an abnormality determination processing unit 114, a safety output processing unit 115, and a frequency calculation unit 116. . Each of these units is a functional unit realized by the motor control CPU 11 executing a program.

指令入力処理部110は、上位コントローラ30との通信を担当する。指令入力処理部110には、制御指令が上位コントローラ30から与えられる。制御指令には、トルク指令などの各種の指令があり、そのトルク指令には、トルク指令値が含まれている。指令入力処理部110は、与えられた制御指令を制御指令入力処理部111へ引き渡す。また、指令入力処理部110は、与えられた制御指令のうちのトルク指令値を異常判断処理部114へも引き渡す。また、指令入力処理部110は、上位コントローラ30との間で、変速機46の変速比データ、インバータ装置5の状態を示す状態データ、車両各部の故障を示す故障データなどの各種のデータの送受信も行う。   The command input processing unit 110 is in charge of communication with the host controller 30. The command input processing unit 110 is given a control command from the host controller 30. The control command includes various commands such as a torque command, and the torque command includes a torque command value. The command input processing unit 110 delivers the given control command to the control command input processing unit 111. The command input processing unit 110 also delivers the torque command value in the given control command to the abnormality determination processing unit 114. In addition, the command input processing unit 110 transmits and receives various data such as transmission ratio data of the transmission 46, state data indicating the state of the inverter device 5, and failure data indicating failure of each part of the vehicle to and from the host controller 30. Also do.

制御指令入力処理部111は、指令入力処理部110から受け取った制御指令をモータ制御処理部112へ引き渡す。また、制御指令入力処理部111は、状態データを指令入力処理部110経由で上位コントローラ30へ送信する。   The control command input processing unit 111 delivers the control command received from the command input processing unit 110 to the motor control processing unit 112. Further, the control command input processing unit 111 transmits the state data to the host controller 30 via the command input processing unit 110.

モータ制御処理部112は、制御指令入力処理部111から制御指令を受け取る。また、モータ制御処理部112は、電流検出器42から電流検出値を受け取り、回転速度センサ44から速度検出値を受け取る。モータ制御処理部112は、トルク指令値、電流検出値、速度検出値などからモータ制御演算を行い、電圧指令値を制御出力処理部113へ出力する。   The motor control processing unit 112 receives a control command from the control command input processing unit 111. Further, the motor control processing unit 112 receives a current detection value from the current detector 42 and receives a speed detection value from the rotation speed sensor 44. The motor control processing unit 112 performs motor control calculation from the torque command value, current detection value, speed detection value, and the like, and outputs the voltage command value to the control output processing unit 113.

制御出力処理部113は、モータ制御処理部112から受け取った電圧指令値に従ってキャリア信号をパルス幅変調(PWM)し、そのパルス幅変調後の信号をゲート信号として阻止スイッチ22を介してインバータ主回路20へ出力する。   The control output processing unit 113 performs pulse width modulation (PWM) on the carrier signal in accordance with the voltage command value received from the motor control processing unit 112, and uses the signal after the pulse width modulation as a gate signal via the blocking switch 22 to inverter main circuit 20 output.

異常判断処理部114は、インバータ制御装置10からインバータ主回路20にわたる制御系における異常の有無を判断する異常判断処理を行う。異常判断処理部114における異常判断処理の詳細は後述する。異常判断処理部114は、異常判断処理結果を示す異常判断信号を安全出力処理部115へ出力する。   The abnormality determination processing unit 114 performs an abnormality determination process for determining whether there is an abnormality in the control system extending from the inverter control device 10 to the inverter main circuit 20. Details of the abnormality determination processing in the abnormality determination processing unit 114 will be described later. The abnormality determination processing unit 114 outputs an abnormality determination signal indicating the abnormality determination processing result to the safety output processing unit 115.

安全出力処理部115は、異常判断処理部114から与えられる異常判断信号の内容が異常を表すものである場合に、モータ駆動システム1が搭載される車両を安全状態へ移行させるための安全出力を行う。具体的には、安全出力処理部115は、異常判断信号の内容が安全を表すものである場合、阻止スイッチオン信号を阻止スイッチ22へ出力して、インバータ主回路20へのゲート信号の供給を許可する。一方、安全出力処理部115は、異常判断信号の内容が異常を表すものである場合、阻止スイッチオフ信号を阻止スイッチ22へ出力して、阻止スイッチ22にゲート信号を遮断させる。なお、安全出力処理部115は、異常判断信号の内容が異常を表すものである場合、インバータ主回路20の電源を遮断する信号を出力するようにしても良いし、動力伝達装置45における動力伝達を阻止する信号を出力するようにしても良いし、上位コントローラ30に異常を通知して上位コントローラ30の制御の下に安全ブレーキを作動させても良い。   The safety output processing unit 115 outputs a safety output for shifting the vehicle on which the motor drive system 1 is mounted to a safe state when the content of the abnormality determination signal given from the abnormality determination processing unit 114 represents an abnormality. Do. Specifically, when the content of the abnormality determination signal indicates safety, the safety output processing unit 115 outputs a blocking switch-on signal to the blocking switch 22 and supplies the gate signal to the inverter main circuit 20. To give permission. On the other hand, when the content of the abnormality determination signal indicates abnormality, the safety output processing unit 115 outputs a blocking switch off signal to the blocking switch 22 and causes the blocking switch 22 to block the gate signal. The safety output processing unit 115 may output a signal for shutting off the power source of the inverter main circuit 20 when the content of the abnormality determination signal indicates abnormality, or power transmission in the power transmission device 45 may be performed. It is possible to output a signal for preventing the malfunction, or to notify the host controller 30 of an abnormality and operate the safety brake under the control of the host controller 30.

周波数演算部116は、電流検出器42の電流検出値に基づいて電流の周波数を演算し、演算結果の周波数データ(以下、単に電流の周波数という)を異常判断処理部114へ引き渡す。周波数演算部116は、電流検出値により瞬時値が表される電流の周期から電流の周波数を求めても良いし、同電流の電流ベクトルから電流の周波数を求めても良い。   The frequency calculation unit 116 calculates the current frequency based on the current detection value of the current detector 42, and delivers frequency data (hereinafter simply referred to as current frequency) of the calculation result to the abnormality determination processing unit 114. The frequency calculation unit 116 may obtain the current frequency from the current cycle in which the instantaneous value is represented by the current detection value, or may obtain the current frequency from the current vector of the current.

図3は、電流の周期から電流の周波数を演算する方法を説明する図である。電流検出器42は、インバータ主回路20が出力する3相(UVW)交流電流を相毎に検出するため、周波数演算部116には、電流検出器42からU相電流検出値、V相電流検出値およびW相電流検出値が与えられる。図3には、周波数演算部116に与えられるU相電流検出値が描くU相電流波形とV相電流検出値が描くV相電流波形とが示されている。図3に示すように、周波数演算部116は、U相電流検出値からU相電流波形における1周期(例えば、U相電流検出値が負から正へ変わる時刻から次にU相電流検出値が負から正へ変わるまでの時間)を検出する。周波数演算部116は、検出したU相電流波形における1周期の逆数を算出する。周波数演算部116は、算出した電流の周期の逆数を電流の周波数として出力する。U相に限らず、V相およびW相における電流の周期の逆数を電流の周波数としても良い。また、電流の周期の逆数を各相で平均した値を電流の周波数としても良い。   FIG. 3 is a diagram for explaining a method of calculating the current frequency from the current cycle. Since the current detector 42 detects the three-phase (UVW) alternating current output from the inverter main circuit 20 for each phase, the frequency calculation unit 116 receives the U-phase current detection value and the V-phase current detection from the current detector 42. Value and W-phase current detection value are given. FIG. 3 shows a U-phase current waveform drawn by the U-phase current detection value given to the frequency calculation unit 116 and a V-phase current waveform drawn by the V-phase current detection value. As shown in FIG. 3, the frequency calculation unit 116 calculates the U-phase current detection value from the U-phase current detection value to one cycle in the U-phase current waveform (for example, the time when the U-phase current detection value changes from negative to positive Detect time from negative to positive). The frequency calculation unit 116 calculates the reciprocal of one cycle in the detected U-phase current waveform. The frequency calculation unit 116 outputs the reciprocal of the calculated current cycle as the current frequency. Not only the U phase but also the reciprocal of the current cycle in the V phase and the W phase may be used as the current frequency. A value obtained by averaging the reciprocal of the current cycle in each phase may be used as the current frequency.

図4は、電流ベクトルから電流の周波数を演算する方法を説明する図である。周波数演算部116は、電流検出器42の電流検出値(具体的には、U相電流検出値iu、V相電流検出値ivおよびW相電流検出値iw)をサンプリング周期Tsで取り込む。周波数演算部116は、取り込んだU相電流検出値iu、V相電流検出値ivおよびW相電流検出値iwをαβ直交座標系のα相電流i1αおよびβ相電流i1βに3相/2相変換する。このα相電流i1αとβ相電流i1βとを合成した電流が電流ベクトルである。次に、周波数演算部116は、サンプリング周期Ts毎に電流ベクトルの位相角θ(具体的には、α相電流i1αに対するβ相電流i1βの逆正接)を算出する。次に、周波数演算部116は、今回算出した電流ベクトルの位相角θ_nから前回算出した電流ベクトルの位相角θ_n−1を減算して電流ベクトルの位相角の差分を算出し、算出した電流ベクトルの位相角の差分をサンプリング周期Tsで除算する。サンプリング周期Tsは、例えば、100μs〜1msである。周波数演算部116は、このようにして算出した除算結果を電流の周波数として出力する。 FIG. 4 is a diagram for explaining a method of calculating the current frequency from the current vector. The frequency calculation unit 116 captures the current detection values of the current detector 42 (specifically, the U-phase current detection value iu, the V-phase current detection value iv, and the W-phase current detection value iw) at the sampling period Ts. The frequency calculation unit 116 converts the captured U-phase current detection value iu, V-phase current detection value iv, and W-phase current detection value iw into α-phase current i and β-phase current i in the αβ orthogonal coordinate system in three phases / 2. Phase change. A current obtained by combining the α-phase current i and the β-phase current i is a current vector. Next, the frequency calculation unit 116 calculates the phase angle θ I of the current vector (specifically, the arctangent of the β-phase current i 1β with respect to the α-phase current i 1α) for each sampling period Ts. Next, the frequency calculation unit 116 calculates the difference between the phase angle of the current vector by subtracting the phase angle θ I _n-1 of the current vector previously calculated from the phase angle theta I _n the current vector calculated this time, calculates The difference between the phase angles of the current vectors is divided by the sampling period Ts. The sampling period Ts is, for example, 100 μs to 1 ms. The frequency calculation unit 116 outputs the division result calculated in this way as the current frequency.

次に、異常判断処理部114における異常判断処理を説明する。図5は、異常判断処理部114の構成を示すブロック図である。異常判断処理部114は、実トルク推定部50と比較部60とを含んでいる。実トルク推定部50は、周波数演算部116から与えられる電流の周波数から実トルク推定値τを算出する。また、異常判断処理部114には、回転速度センサ44による速度検出値は与えられない。 Next, the abnormality determination process in the abnormality determination processing unit 114 will be described. FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of the abnormality determination processing unit 114. The abnormality determination processing unit 114 includes an actual torque estimation unit 50 and a comparison unit 60. Actual torque estimating unit 50 calculates the actual torque estimate tau # from the frequency of the current supplied from the frequency calculation unit 116. Further, the abnormality detection processing unit 114 is not given a speed detection value by the rotation speed sensor 44.

図6は、実トルク推定部50の構成を示すブロック図である。実トルク推定部50は、まず、電流の周波数を時間微分して加速度演算値αを算出する。 FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the actual torque estimation unit 50. The actual torque estimating unit 50 first calculates the acceleration calculation value α # by differentiating the current frequency with respect to time.

ここで、モータ40の磁極の極数をP、モータ40へ供給する電流の周波数をfとすると、モータ40の同期速度(回転磁界の回転速度)Nsは、以下の式(1)を用いて算出することができる。
Ns=120f/P [rpm] ・・・(1)
モータ40が同期電動機であれば、モータ40の同期速度Nsがモータ40の回転速度である。また、モータ40が誘導電動機であれば、モータ40の同期速度Nsにすべりを考慮した補正を行うことでモータ40の回転速度を算出することができる。すなわち、周波数演算部116から与えられる電流の周波数は、モータ40の回転速度に対応している。従って、モータ40の回転速度に対応している電流の周波数を時間微分することで、モータ40の回転加速度を示す加速度演算値αが得られる。
Here, assuming that the number of poles of the magnetic pole of the motor 40 is P and the frequency of the current supplied to the motor 40 is f, the synchronous speed (rotational speed of the rotating magnetic field) Ns of the motor 40 is expressed by the following equation (1). Can be calculated.
Ns = 120 f / P [rpm] (1)
If the motor 40 is a synchronous motor, the synchronous speed Ns of the motor 40 is the rotational speed of the motor 40. Further, if the motor 40 is an induction motor, the rotational speed of the motor 40 can be calculated by correcting the synchronous speed Ns of the motor 40 in consideration of slip. That is, the frequency of the current supplied from the frequency calculation unit 116 corresponds to the rotation speed of the motor 40. Therefore, an acceleration calculation value α # indicating the rotational acceleration of the motor 40 is obtained by differentiating the frequency of the current corresponding to the rotational speed of the motor 40 with respect to time.

加速度演算値αを算出した後、実トルク推定部50は、加速度演算値αに換算係数を乗算して実トルク推定値τを算出する。この換算係数は、以下の式(2)に示すように、車体重量m、モータ軸と車軸の変速比Kおよび車輪直径Dの各値を含むものである。
τ=m((D/2)/K)α ・・・(2)
この演算では、上位コントローラ30から与えられる変速比データが変速比Kとして用いられる。また、車体重量mおよび車輪直径Dの各データは、インバータ制御装置10に予め記憶されていても良いし、上位コントローラ30から与えられても良い。
After calculating the acceleration calculation value α # , the actual torque estimation unit 50 calculates the actual torque estimation value τ # by multiplying the acceleration calculation value α # by the conversion coefficient. The conversion factor, as shown in the following equation (2), is intended to include the values of vehicle weight m, the gear ratio of the motor shaft and the axle K R and the wheel diameter D w.
τ # = m ((D w / 2) / K R ) α # (2)
In this operation, the speed ratio data supplied from the host controller 30 is used as the speed ratio K R. Also, each data of the vehicle body weight m and the wheel diameter D w is to the inverter control device 10 may be stored in advance, it may be given from the host controller 30.

図5に示すように、実トルク推定部50は、算出した実トルク推定値τを比較部60へ引き渡す。比較部60は、指令入力処理部110から与えられるトルク指令値と、実トルク推定部50から受け取った実トルク推定値τとを比較し、比較結果を示す異常判断信号を出力する。 As shown in FIG. 5, the actual torque estimation unit 50 delivers the calculated actual torque estimated value τ # to the comparison unit 60. The comparison unit 60 compares the torque command value given from the command input processing unit 110 with the actual torque estimation value τ # received from the actual torque estimation unit 50, and outputs an abnormality determination signal indicating the comparison result.

図7は、比較部60における処理の一例を説明する図である。図7に示すように、比較部60は、実トルク推定値τとトルク指令値の差の絶対値を算出し、その算出結果(差分の絶対値)が閾値以上であるか否かを判断する。そして、比較部60は、その差分の絶対値が閾値以上である場合、異常を検知した旨の異常判断信号を出力し、その差分の絶対値が閾値未満である場合、安全である旨の異常判断信号を出力する。 FIG. 7 is a diagram for explaining an example of processing in the comparison unit 60. As shown in FIG. 7, the comparison unit 60 calculates the absolute value of the difference between the actual torque estimated value τ # and the torque command value, and determines whether the calculation result (absolute value of the difference) is equal to or greater than the threshold value. To do. When the absolute value of the difference is equal to or greater than the threshold value, the comparison unit 60 outputs an abnormality determination signal indicating that the abnormality has been detected. When the absolute value of the difference is less than the threshold value, the comparison unit 60 indicates that the abnormality is safe. A judgment signal is output.

インバータ制御装置10は、通常、与えられるトルク指令値にモータ40の実トルク値が近づくようにインバータ主回路20の作動制御を行っている。モータ40の実トルク値を推定した実トルク推定値がトルク指令値から許容範囲を超えて異なっていた場合、インバータ制御装置10は、正常な作動制御を行っていない可能性が高い。このため、本実施形態のインバータ制御装置10は、与えられる指令値(具体的にはトルク指令値)に対する出力結果(具体的には実トルク推定値)が許容範囲を超えて異なっていた場合に、インバータ制御装置10からインバータ主回路20にわたる制御系が異常であると判断するのである。   The inverter control device 10 normally controls the operation of the inverter main circuit 20 so that the actual torque value of the motor 40 approaches the given torque command value. When the actual torque estimated value obtained by estimating the actual torque value of the motor 40 is different from the torque command value beyond the allowable range, the inverter control device 10 is highly likely not performing normal operation control. For this reason, the inverter control device 10 of the present embodiment is configured so that the output result (specifically, the estimated actual torque value) with respect to a given command value (specifically, the torque command value) differs beyond the allowable range. The control system extending from the inverter control device 10 to the inverter main circuit 20 is determined to be abnormal.

図8は、比較部60における処理の他の一例を説明する図である。図8に示す例では、比較部60は、実トルク推定値の大きさが、トルク指令値に応じて定められた閾値以上である場合に、異常である旨の異常判断信号を出力する。このように、比較部60は、図7に例示する態様に限らず、図8に例示する態様の比較処理を行っても良い。ただし、図8に例示する実トルク推定値の大きさから異常を判断する態様に比べ、図7に例示する実トルク推定値とトルク指令値の差分から異常を判断する態様の方がより好ましい。これは、トルク指令値が与えられる時刻と、そのトルク指令値に従ったインバータ主回路20の作動制御の結果として得られる実トルク推定値の算出時刻との間に時間的なズレがあるからである。   FIG. 8 is a diagram for explaining another example of processing in the comparison unit 60. In the example illustrated in FIG. 8, the comparison unit 60 outputs an abnormality determination signal indicating an abnormality when the magnitude of the actual torque estimation value is equal to or greater than a threshold value determined according to the torque command value. As described above, the comparison unit 60 is not limited to the mode illustrated in FIG. 7, and may perform the comparison process of the mode illustrated in FIG. 8. However, the aspect in which abnormality is determined from the difference between the actual torque estimated value and the torque command value illustrated in FIG. 7 is more preferable than the aspect in which abnormality is determined from the magnitude of the actual torque estimated value illustrated in FIG. This is because there is a time lag between the time when the torque command value is given and the calculation time of the actual torque estimated value obtained as a result of the operation control of the inverter main circuit 20 according to the torque command value. is there.

以上のように、本実施形態のインバータ制御装置10は、インバータ主回路20の出力電流の電流検出値に基づいて算出した電流の周波数と、上位コントローラ30から与えられるトルク指令値とに基づいて異常の有無を判断する。電流の周波数は、モータの回転速度に対応する。このため、本発明のインバータ制御装置では、異常の有無の判断に回転速度センサ44を必要としない。従って、インバータ制御装置10によれば、故障する可能性の高い回転速度センサ44を用いずに、インバータ制御装置10からインバータ主回路20にわたる制御系における異常を検出することができる。   As described above, the inverter control device 10 according to the present embodiment is abnormal based on the current frequency calculated based on the detected current value of the output current of the inverter main circuit 20 and the torque command value given from the host controller 30. Determine the presence or absence. The frequency of the current corresponds to the rotational speed of the motor. For this reason, in the inverter control device of the present invention, the rotation speed sensor 44 is not required for determining whether there is an abnormality. Therefore, according to the inverter control device 10, it is possible to detect an abnormality in the control system extending from the inverter control device 10 to the inverter main circuit 20 without using the rotational speed sensor 44 that has a high possibility of failure.

また、モータの回転速度に対応する電流の周波数を用い、トルク指令値と実トルク推定値とを比較するため、実際に回転するモータの状態において異常を判断することができる。このため、当該インバータ制御装置10が搭載される車両の急加速や急減速といった運転者の意図しない急激な加速度の変化を検知することができる。   Further, since the torque command value and the actual torque estimated value are compared using the current frequency corresponding to the rotation speed of the motor, it is possible to determine abnormality in the state of the actually rotating motor. For this reason, it is possible to detect a sudden change in acceleration unintended by the driver, such as sudden acceleration or sudden deceleration of a vehicle on which the inverter control device 10 is mounted.

また、インバータ制御装置10では、異常の有無の判断に回転速度センサ44の速度検出値を用いないため、回転速度センサ44に他の用途がなければ回転速度センサ44を省略することもでき、インバータ制御装置10を含むモータ駆動システム1を構築する際のコストを削減可能となる。   Further, in the inverter control device 10, since the speed detection value of the rotation speed sensor 44 is not used to determine whether there is an abnormality, the rotation speed sensor 44 can be omitted if the rotation speed sensor 44 has no other use. Costs for constructing the motor drive system 1 including the control device 10 can be reduced.

(第2実施形態)
この発明の第2実施形態のインバータ制御装置は、異常判断処理部114に代えて異常判断処理部114Aを有する点において第1実施形態のインバータ制御装置10と異なる。図9は、本実施形態のインバータ制御装置の異常判断処理部114Aの構成を示すブロック図である。異常判断処理部114Aは、移動平均算出部70−1および70−2が追加された点および比較部60に代えて比較部60Aを有する点において第1実施形態の異常判断処理部114と異なる。
(Second Embodiment)
The inverter control device of the second embodiment of the present invention is different from the inverter control device 10 of the first embodiment in that an abnormality determination processing unit 114A is provided instead of the abnormality determination processing unit 114. FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of the abnormality determination processing unit 114A of the inverter control device according to the present embodiment. The abnormality determination processing unit 114A is different from the abnormality determination processing unit 114 of the first embodiment in that the moving average calculation units 70-1 and 70-2 are added and that a comparison unit 60A is provided instead of the comparison unit 60.

移動平均算出部70−1は、指令入力処理部110から入力されるトルク指令値の移動平均を算出し、算出結果を比較部60Aに出力する。移動平均算出部70−2は、実トルク推定部50から入力される実トルク推定値τの移動平均を算出し、算出結果を比較部60Aに出力する。移動平均算出部70−1および70−2は、入力信号がトルク指令値であるか実トルク推定値であるかが異なるものの、いずれも入力信号の移動平均を算出する機能部である。移動平均算出部70−1および70−2を区別しないときは、移動平均算出部70と表記する。 The moving average calculation unit 70-1 calculates the moving average of the torque command value input from the command input processing unit 110, and outputs the calculation result to the comparison unit 60A. The moving average calculation unit 70-2 calculates a moving average of the actual torque estimated value τ # input from the actual torque estimation unit 50, and outputs the calculation result to the comparison unit 60A. The moving average calculation units 70-1 and 70-2 are functional units that calculate the moving average of the input signal, although the input signal is a torque command value or an actual torque estimation value. When the moving average calculators 70-1 and 70-2 are not distinguished, they are referred to as a moving average calculator 70.

図10は、移動平均算出部70の構成を示すブロック図である。移動平均算出部70には、所定のサンプリング周期で入力信号が与えられる。移動平均算出部70は、遅延器71、72および73、加算器74および乗算器75を有している。遅延器71は、今回の入力信号x(k)に対して1回前に入力された入力信号x(k−1)を記憶する。遅延器72は、今回の入力信号x(k)に対して2回前に入力された入力信号x(k−2)を記憶する。遅延器73は、今回の入力信号x(k)に対して3回前に入力された入力信号x(k−3)を記憶する。移動平均算出部70は、入力信号x(k)が入力されると、入力信号x(k)と、遅延器71に記憶された入力信号x(k−1)と、遅延器72に記憶された入力信号x(k−2)と、遅延器73に記憶された入力信号x(k−3)とを加算器74に与える。加算器74は、与えられた入力信号x(k)、x(k−1)、x(k−2)およびx(k−3)を加算して、加算結果を乗算器75に与える。乗算器75は、加算器74の加算結果に1/4を乗算して、乗算結果を出力する。このように、移動平均算出部70は、入力信号が与えられる毎に、当該入力信号を含む直前の4回分の入力信号の平均(すなわち移動平均)を算出してゆく。なお、図10の例では、サンプル数が4個であったが、移動平均を算出するサンプル数は4個に限らない。   FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of the moving average calculation unit 70. An input signal is given to the moving average calculation unit 70 at a predetermined sampling period. The moving average calculation unit 70 includes delay units 71, 72 and 73, an adder 74 and a multiplier 75. The delay unit 71 stores the input signal x (k−1) input once before the current input signal x (k). The delay device 72 stores the input signal x (k−2) input twice before the current input signal x (k). The delay unit 73 stores the input signal x (k−3) input three times before the current input signal x (k). When the input signal x (k) is input, the moving average calculator 70 stores the input signal x (k), the input signal x (k−1) stored in the delay device 71, and the delay device 72. The input signal x (k−2) and the input signal x (k−3) stored in the delay unit 73 are supplied to the adder 74. The adder 74 adds the given input signals x (k), x (k−1), x (k−2) and x (k−3), and gives the addition result to the multiplier 75. Multiplier 75 multiplies the addition result of adder 74 by ¼ and outputs the multiplication result. Thus, every time an input signal is given, the moving average calculation unit 70 calculates the average (that is, moving average) of the input signals for the previous four times including the input signal. In the example of FIG. 10, the number of samples is four, but the number of samples for calculating the moving average is not limited to four.

比較部60Aは、比較対象がトルク指令値の移動平均と実トルク推定値の移動平均である点において比較部60と異なる。比較部60Aにおける比較方法は、第1実施形態と同様である。   The comparison unit 60A differs from the comparison unit 60 in that the comparison object is a moving average of torque command values and a moving average of actual torque estimation values. The comparison method in the comparison unit 60A is the same as that in the first embodiment.

以上のように、本実施形態のインバータ制御装置では、トルク指令値および実トルク推定値の各々について移動平均を算出している。これにより、トルク指令値および実トルク推定値の各々からリプルやノイズを除去することができる。そして、本実施形態のインバータ制御装置では、リプルやノイズが除去されたトルク指令値の移動平均と実トルク推定値の移動平均とを比較するため、第1実施形態に比べて、比較部60Aにおける比較をより精度良く行うことができ、異常判断処理部114Aの異常判断信号の信頼性をより高くすることができる。   As described above, in the inverter control device of the present embodiment, the moving average is calculated for each of the torque command value and the actual torque estimated value. Thereby, ripples and noise can be removed from each of the torque command value and the actual torque estimated value. And in the inverter control apparatus of this embodiment, in order to compare the moving average of the torque command value from which ripples and noise have been removed and the moving average of the actual torque estimated value, compared with the first embodiment, in the comparison unit 60A. The comparison can be performed with higher accuracy, and the reliability of the abnormality determination signal of the abnormality determination processing unit 114A can be further increased.

本実施形態では、移動平均算出部70を設けていたが、移動平均算出部70に代えてローパスフィルタを設けても良い。また、移動平均算出部70に代えて積分器を設け、トルク指令値および実トルク推定値を所定の期間内で積分しても良い。これらの態様においても、トルク指令値および実トルク推定値のリプルやノイズを除去することができるからである。   In the present embodiment, the moving average calculation unit 70 is provided, but a low pass filter may be provided instead of the moving average calculation unit 70. Further, an integrator may be provided in place of the moving average calculation unit 70, and the torque command value and the actual torque estimated value may be integrated within a predetermined period. This is because the ripples and noise of the torque command value and the actual torque estimated value can be removed also in these modes.

(第3実施形態)
図11は、この発明の第3実施形態によるモータ駆動システム1Bの構成を示すブロック図である。本実施形態のモータ駆動システム1Bは、インバータ制御装置10に代えてインバータ制御装置10Bを有する点において第1実施形態のモータ駆動システム1と異なる。インバータ制御装置10Bは、モータ制御CPU11において、異常判断処理部114に代えて異常判断処理部114Bを有する点においてインバータ制御装置10と異なる。異常判断処理部114Bは、トルク指令値および電流の周波数に加え、電流検出器42から電流検出値が与えられる点において異常判断処理部114と異なる。
(Third embodiment)
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a motor drive system 1B according to the third embodiment of the present invention. The motor drive system 1B of this embodiment is different from the motor drive system 1 of the first embodiment in that an inverter control device 10B is provided instead of the inverter control device 10. The inverter control device 10B is different from the inverter control device 10 in that the motor control CPU 11 includes an abnormality determination processing unit 114B instead of the abnormality determination processing unit 114. The abnormality determination processing unit 114B differs from the abnormality determination processing unit 114 in that a current detection value is given from the current detector 42 in addition to the torque command value and the current frequency.

図12は、異常判断処理部114Bの構成を示すブロック図である。異常判断処理部114Bは、実トルク推定部50に代えて実トルク推定部50Bを有する点において異常判断処理部114と異なる。実トルク推定部50Bは、電流の周波数と電流検出値とから実トルク推定値を算出する点において実トルク推定部50と異なる。   FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of the abnormality determination processing unit 114B. The abnormality determination processing unit 114B is different from the abnormality determination processing unit 114 in that an actual torque estimation unit 50B is provided instead of the actual torque estimation unit 50. The actual torque estimating unit 50B is different from the actual torque estimating unit 50 in that an actual torque estimated value is calculated from the current frequency and the detected current value.

図13は、実トルク推定部50Bの構成を示すブロック図である。実トルク推定部50Bは、周波数演算部116から与えられる電流の周波数を用いて磁束演算値φ2d を算出する。実トルク推定部50Bは、算出した磁束演算値φ2d に換算定数を乗算して磁化電流演算値i1d を算出する。また、実トルク推定部50Bは、電流検出器42から与えられる電流検出値から電流振幅値|i|を算出する。実トルク推定部50Bは、磁化電流演算値i1d と電流振幅値|i|とからトルク電流演算値i1q を算出する。実トルク推定部50Bは、算出したトルク電流演算値i1q に磁束演算値φ2d を乗算し、その乗算結果に換算係数をさらに乗算して実トルク推定値τを算出する。 FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of the actual torque estimation unit 50B. The actual torque estimation unit 50B calculates the magnetic flux calculation value φ 2d # using the frequency of the current supplied from the frequency calculation unit 116. The actual torque estimation unit 50B calculates the magnetized current calculation value i 1d # by multiplying the calculated magnetic flux calculation value φ 2d # by a conversion constant. Further, the actual torque estimation unit 50B calculates a current amplitude value | i 1 | from the current detection value given from the current detector 42. The actual torque estimation unit 50B calculates a torque current calculation value i 1q # from the magnetization current calculation value i 1d # and the current amplitude value | i 1 |. The actual torque estimation unit 50B multiplies the calculated torque current calculation value i 1q # by the magnetic flux calculation value φ 2d # , and further multiplies the multiplication result by a conversion coefficient to calculate an actual torque estimation value τ # .

以上のように、本実施形態のインバータ制御装置10Bでは、電流の周波数と、電流検出値から算出した電流振幅値を用いて実トルク推定値τが算出される。インバータ制御装置10Bは、第1実施形態のインバータ制御装置10と同様に、算出した実トルク推定値τとトルク指令値とを用いて異常の有無を判断している。従って、本実施形態においても第1実施形態と同様の効果が得られる。 As described above, in the inverter control device 10B of the present embodiment, the actual torque estimated value τ # is calculated using the current frequency and the current amplitude value calculated from the detected current value. Similarly to the inverter control device 10 of the first embodiment, the inverter control device 10B determines the presence or absence of abnormality using the calculated actual torque estimated value τ # and the torque command value. Therefore, the same effect as that of the first embodiment can be obtained in this embodiment.

(第4実施形態)
図14は、この発明の第4実施形態によるモータ駆動システム1Cの構成を示すブロック図である。本実施形態のモータ駆動システム1Cは、インバータ制御装置10Bに代えてインバータ制御装置10Cを有する点において第3実施形態のモータ駆動システム1Bと異なる。インバータ制御装置10Cは、モータ制御CPU11において、異常判断処理部114Bに代えて異常判断処理部114Cを有する点においてインバータ制御装置10Bと異なる。異常判断処理部114Cは、トルク指令値、電流の周波数、電流検出値に加え、モータ制御処理部112から電圧指令値が与えられる点において異常判断処理部114Bと異なる。
(Fourth embodiment)
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a motor drive system 1C according to the fourth embodiment of the present invention. The motor drive system 1C according to the present embodiment is different from the motor drive system 1B according to the third embodiment in that an inverter control device 10C is provided instead of the inverter control device 10B. The inverter control device 10C is different from the inverter control device 10B in that the motor control CPU 11 includes an abnormality determination processing unit 114C instead of the abnormality determination processing unit 114B. The abnormality determination processing unit 114C is different from the abnormality determination processing unit 114B in that a voltage command value is given from the motor control processing unit 112 in addition to the torque command value, current frequency, and current detection value.

図15は、異常判断処理部114Cの構成を示すブロック図である。異常判断処理部114Cは、実トルク推定部50Bに代えて実トルク推定部50Cを有する点において異常判断処理部114Bと異なる。実トルク推定部50Cは、電流の周波数と電流検出値と電圧指令値とから実トルク推定値τを算出する点において実トルク推定部50Bと異なる。実トルク推定部50Cは、以下の式(3)に従った処理を行って実トルク推定値τを算出する。
τ=Kτ(v・i−R|i)/ω ・・・(3)
上記式(3)において、Rは一次抵抗、Kτは換算係数、ω は電流の周波数、iは電流検出値(ベクトル)、vは電圧指令値または電圧検出値(ベクトル)、v・iは電圧ベクトルと電流ベクトルの内積(すなわち有効電力)である。
FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration of the abnormality determination processing unit 114C. The abnormality determination processing unit 114C is different from the abnormality determination processing unit 114B in that an actual torque estimation unit 50C is provided instead of the actual torque estimation unit 50B. The actual torque estimation unit 50C is different from the actual torque estimation unit 50B in that the actual torque estimation value τ # is calculated from the current frequency, the current detection value, and the voltage command value. The actual torque estimation unit 50C performs a process according to the following equation (3) to calculate the actual torque estimated value τ # .
τ # = K τ (v 1 · i 1 −R 1 | i 1 | 2 ) / ω 1 # (3)
In the above equation (3), R 1 is a primary resistance, K τ is a conversion coefficient, ω 1 # is a current frequency, i 1 is a current detection value (vector), and v 1 is a voltage command value or voltage detection value (vector). , V 1 · i 1 is the inner product (ie, active power) of the voltage vector and the current vector.

以上のように、本実施形態のインバータ制御装置10Cでは、電流の周波数、電流検出値および電圧指令値を用いて実トルク推定値τが算出される。インバータ制御装置10Cは、第1実施形態のインバータ制御装置10と同様に、算出した実トルク推定値τとトルク指令値とを用いて異常の有無を判断している。従って、本実施形態においても第1実施形態と同様の効果が得られる。 As described above, in the inverter control device 10C of the present embodiment, the actual torque estimated value τ # is calculated using the current frequency, the current detection value, and the voltage command value. Similarly to the inverter control device 10 of the first embodiment, the inverter control device 10C determines whether there is an abnormality using the calculated actual torque estimated value τ # and the torque command value. Therefore, the same effect as that of the first embodiment can be obtained in this embodiment.

(第5実施形態)
図16は、この発明の第5実施形態によるモータ駆動システム1Dの構成を示すブロック図である。本実施形態のモータ駆動システム1Dは、インバータ制御装置10Cに代えてインバータ制御装置10Dを有し、電圧検出器43を追加した点において第4実施形態のモータ駆動システム1Cと異なる。
(Fifth embodiment)
FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a motor drive system 1D according to the fifth embodiment of the present invention. The motor drive system 1D of this embodiment has an inverter control device 10D instead of the inverter control device 10C, and is different from the motor drive system 1C of the fourth embodiment in that a voltage detector 43 is added.

電圧検出器43は、インバータ主回路20から出力されてモータ40へ供給される電圧を検出する装置である。電圧検出器43は、検出結果である電圧検出値をモータ制御CPU11へ引き渡す。   The voltage detector 43 is a device that detects a voltage output from the inverter main circuit 20 and supplied to the motor 40. The voltage detector 43 delivers a voltage detection value as a detection result to the motor control CPU 11.

インバータ制御装置10Dは、モータ制御CPU11において、異常判断処理部114Cに代えて異常判断処理部114Dを有する点においてインバータ制御装置10Cと異なる。異常判断処理部114Dは、モータ制御処理部112からの電圧指令値に代えて、電圧検出器46から電圧検出値が与えられる点において異常判断処理部114Cと異なる。すなわち、異常判断処理部114Dは、電流の周波数、電流検出値および電圧検出値から実トルク推定値τを算出し、算出した実トルク推定値τとトルク指令値とを比較する。具体的には、第4実施形態における式(3)のvとして電圧検出値を用いれば良い。 The inverter control device 10D is different from the inverter control device 10C in that the motor control CPU 11 includes an abnormality determination processing unit 114D instead of the abnormality determination processing unit 114C. The abnormality determination processing unit 114D is different from the abnormality determination processing unit 114C in that a voltage detection value is given from the voltage detector 46 instead of the voltage command value from the motor control processing unit 112. That is, the abnormality determination processing unit 114D calculates the actual torque estimated value τ # from the current frequency, the detected current value, and the detected voltage value, and compares the calculated actual torque estimated value τ # with the torque command value. Specifically, a voltage detection value may be used as v 1 in the expression (3) in the fourth embodiment.

以上のように、本実施形態のインバータ制御装置10Dは、第1実施形態のインバータ制御装置10と同様に、算出した実トルク推定値τとトルク指令値とを用いて異常の有無を判断している。従って、本実施形態においても第1実施形態と同様の効果が得られる。 As described above, the inverter control device 10D of the present embodiment determines the presence or absence of abnormality using the calculated actual torque estimated value τ # and the torque command value, similarly to the inverter control device 10 of the first embodiment. ing. Therefore, the same effect as that of the first embodiment can be obtained in this embodiment.

(第6実施形態)
この発明の第6実施形態によるインバータ制御装置は、異常判断処理部114に代えて異常判断処理部114Eを有する点において第1実施形態のインバータ制御装置10と異なる。図17は、本実施形態のインバータ制御装置の異常判断処理部114Eの構成を示すブロック図である。
(Sixth embodiment)
The inverter control device according to the sixth embodiment of the present invention is different from the inverter control device 10 of the first embodiment in that an abnormality determination processing unit 114E is provided instead of the abnormality determination processing unit 114. FIG. 17 is a block diagram illustrating a configuration of the abnormality determination processing unit 114E of the inverter control device of the present embodiment.

異常判断処理部114Eは、実トルク推定部50に代えて加速度演算部50Eを有し、比較部60に代えて比較部60Eを有し、換算係数乗算部80Eを追加した点において異常判断処理部114と異なる。   The abnormality determination processing unit 114E has an acceleration calculation unit 50E instead of the actual torque estimation unit 50, a comparison unit 60E instead of the comparison unit 60, and an abnormality determination processing unit in that a conversion coefficient multiplication unit 80E is added. 114.

加速度演算部50Eは、周波数演算部116から与えられる電流の周波数を時間微分して加速度演算値を算出して、算出結果を比較部60Eに引き渡す。この加速度演算値は、モータ40の回転加速度の推定値に対応している。   The acceleration calculation unit 50E calculates an acceleration calculation value by performing time differentiation on the frequency of the current supplied from the frequency calculation unit 116, and delivers the calculation result to the comparison unit 60E. This acceleration calculation value corresponds to the estimated value of the rotational acceleration of the motor 40.

換算係数乗算部80Eは、指令入力処理部110から与えられるトルク指令値に換算係数を乗算して加速度指令値を算出して、算出結果を比較部60Eに引き渡す。   The conversion coefficient multiplication unit 80E calculates an acceleration command value by multiplying the torque command value given from the command input processing unit 110 by the conversion coefficient, and delivers the calculation result to the comparison unit 60E.

比較部60Eは、換算係数乗算部80Eによって算出された加速度指令値と、加速度演算部50Eによって算出された加速度演算値とを比較して異常判断信号を出力する。比較部60Eは、図18(B)に示すように、加速度演算値と加速度指令値の差の絶対値が閾値以上となった場合に異常である旨を表す異常判断信号を出力しても良いし、図18(A)に示すように、加速度演算値の大きさが閾値以上となった場合に異常である旨を表す異常判断信号を出力しても良い。   The comparison unit 60E compares the acceleration command value calculated by the conversion coefficient multiplication unit 80E with the acceleration calculation value calculated by the acceleration calculation unit 50E and outputs an abnormality determination signal. As shown in FIG. 18B, the comparison unit 60E may output an abnormality determination signal indicating an abnormality when the absolute value of the difference between the acceleration calculation value and the acceleration command value exceeds a threshold value. Then, as shown in FIG. 18A, an abnormality determination signal indicating an abnormality may be output when the magnitude of the acceleration calculation value is equal to or greater than a threshold value.

比較部60Eにおける加速度比較の閾値αthは、以下の式(4)に示すように、本実施形態のインバータ制御装置が搭載される車両にかかる坂道での重力加速度αにマージンMを加算した値に決定される。
αth=α+M ・・・(4)
この坂道での重力加速度αは、坂道に停車している車両にかかるものである。この坂道での重力加速度αは、以下の式(5)に示すように、坂道の傾き角度θに基づいて決定すれば良い。
α=g・sinθ ・・・(5)
具体的には、坂道での重力加速度αは、勾配を最も厳しい条件である10%として算出した値(α=0.97m/s)とすれば良い。また、マージンMは、例えば、1m/sなどや坂道での重力加速度αの2倍などにすれば良い。
As shown in the following formula (4), the acceleration comparison threshold value α th in the comparison unit 60E is obtained by adding a margin M to the gravitational acceleration α L on the slope applied to the vehicle on which the inverter control device of this embodiment is mounted. Determined by value.
α th = α L + M (4)
The gravitational acceleration α L on the slope is applied to the vehicle stopped on the slope. The gravitational acceleration α L on the slope may be determined based on the slope angle θ of the slope as shown in the following equation (5).
α L = g · sin θ (5)
Specifically, the gravitational acceleration α L on the slope may be a value (α L = 0.97 m / s 2 ) calculated with the gradient being 10% which is the most severe condition. Further, the margin M may be, for example, such as 2 times the gravitational acceleration alpha L in such and slope 1 m / s 2.

以上のように、本実施形態のインバータ制御装置は、トルク指令値を加速度指令値に換算し、トルクに代えて加速度で比較している。本実施形態のインバータ制御装置は、第1実施形態のインバータ制御装置10と同様に、電流の周波数とトルク指令値とに基づいて異常の有無を判断しているため、本実施形態においても第1実施形態と同様の効果が得られる。   As described above, the inverter control device of the present embodiment converts the torque command value into the acceleration command value, and compares with the acceleration instead of the torque. Since the inverter control device of the present embodiment determines the presence or absence of abnormality based on the current frequency and the torque command value, similarly to the inverter control device 10 of the first embodiment, the first embodiment is also the first in this embodiment. The same effect as the embodiment can be obtained.

また、本実施形態のインバータ制御装置では、加速度指令値と加速度演算値とを比較するため、当該インバータ制御装置10が搭載される車両の急加速や急減速といった運転者の意図しない急激な加速度の変化を検知することができる。   Further, in the inverter control device of the present embodiment, in order to compare the acceleration command value and the acceleration calculation value, a sudden acceleration unintended by the driver, such as sudden acceleration or sudden deceleration of the vehicle on which the inverter control device 10 is mounted. Changes can be detected.

(第7実施形態)
この発明の第7実施形態のインバータ制御装置は、異常判断処理部114に代えて異常判断処理部114Fを有する点において第1実施形態のインバータ制御装置10と異なる。図19は、本実施形態のインバータ制御装置の異常判断処理部114Fの構成を示すブロック図である。異常判断処理部114Fは、時間微分演算部77−1および77−2が追加された点および比較部60に代えて比較部60Fを有する点において第1実施形態の異常判断処理部114と異なる。
(Seventh embodiment)
The inverter control device of the seventh embodiment of the present invention is different from the inverter control device 10 of the first embodiment in that an abnormality determination processing unit 114F is provided instead of the abnormality determination processing unit 114. FIG. 19 is a block diagram illustrating a configuration of the abnormality determination processing unit 114F of the inverter control device according to the present embodiment. The abnormality determination processing unit 114F is different from the abnormality determination processing unit 114 of the first embodiment in that the time differentiation calculation units 77-1 and 77-2 are added and that the comparison unit 60F is provided instead of the comparison unit 60.

時間微分演算部77−1は、指令入力処理部110から入力されるトルク指令値に対して時間微分を行い、演算結果を比較部60Fに出力する。時間微分演算部77−2は、実トルク推定部50から入力される実トルク推定値に対して時間微分を行い、演算結果を比較部60Fに出力する。   The time differentiation calculation unit 77-1 performs time differentiation on the torque command value input from the command input processing unit 110, and outputs the calculation result to the comparison unit 60F. The time differentiation calculation unit 77-2 performs time differentiation on the actual torque estimated value input from the actual torque estimation unit 50, and outputs the calculation result to the comparison unit 60F.

比較部60Fは、時間微分演算部77−1の演算結果であるトルク指令値の変化率と、時間微分演算部77−2の演算結果である実トルク推定値の変化率とを比較し、比較結果の異常判断信号を出力する。比較部60Fは、例えば、実トルク推定値の変化率とトルク指令値の変化率との差分の絶対値が閾値以上の場合に、異常である旨を表す異常判断信号を出力する。   The comparison unit 60F compares the rate of change of the torque command value, which is the calculation result of the time differentiation calculation unit 77-1, with the rate of change of the actual torque estimated value, which is the calculation result of the time differentiation calculation unit 77-2. The result abnormality judgment signal is output. For example, when the absolute value of the difference between the change rate of the actual torque estimation value and the change rate of the torque command value is equal to or greater than a threshold value, the comparison unit 60F outputs an abnormality determination signal indicating that the abnormality is present.

以上のように、本実施形態のインバータ制御装置は、第1実施形態のインバータ制御装置10と同様に、電流の周波数とトルク指令値とを用いて異常の有無を判断している。従って、本実施形態においても第1実施形態と同様の効果が得られる。   As described above, the inverter control device according to the present embodiment determines the presence or absence of abnormality using the current frequency and the torque command value, similarly to the inverter control device 10 according to the first embodiment. Therefore, the same effect as that of the first embodiment can be obtained in this embodiment.

(第8実施形態)
この発明の第8実施形態のインバータ制御装置は、異常判断処理部114Eに代えて異常判断処理部114Gを有する点において第6実施形態のインバータ制御装置と異なる。図20は、本実施形態のインバータ制御装置の異常判断処理部114Gの構成を示すブロック図である。異常判断処理部114Gは、時間微分演算部78−1および78−2が追加された点および比較部60Eに代えて比較部60Gを有する点において第6実施形態の異常判断処理部114Eと異なる。
(Eighth embodiment)
The inverter control device of the eighth embodiment of the present invention is different from the inverter control device of the sixth embodiment in that an abnormality determination processing unit 114G is provided instead of the abnormality determination processing unit 114E. FIG. 20 is a block diagram illustrating a configuration of the abnormality determination processing unit 114G of the inverter control device according to the present embodiment. The abnormality determination processing unit 114G is different from the abnormality determination processing unit 114E of the sixth embodiment in that the time differentiation calculation units 78-1 and 78-2 are added and that the comparison unit 60E is provided instead of the comparison unit 60E.

時間微分演算部78−1は、換算係数乗算部80Eから入力される加速度指令値に対して時間微分を行い、演算結果を比較部60Gに出力する。時間微分演算部78−2は、加速度演算部50Eから入力される加速度演算値に対して時間微分を行い、演算結果を比較部60Gに出力する。   The time differentiation calculation unit 78-1 performs time differentiation on the acceleration command value input from the conversion coefficient multiplication unit 80E, and outputs the calculation result to the comparison unit 60G. The time differentiation calculation unit 78-2 performs time differentiation on the acceleration calculation value input from the acceleration calculation unit 50E, and outputs the calculation result to the comparison unit 60G.

比較部60Gは、時間微分演算部78−1の演算結果である加速度指令値の変化率と、時間微分演算部78−2の演算結果である加速度演算値の変化率とを比較し、比較結果の異常判断信号を出力する。比較部60Gは、例えば、加速度演算値の変化率と加速度指令値の変化率との差分の絶対値が閾値以上の場合に、異常である旨を示す異常判断信号を出力する。   The comparison unit 60G compares the rate of change of the acceleration command value, which is the calculation result of the time differentiation calculation unit 78-1, with the rate of change of the acceleration calculation value, which is the calculation result of the time differentiation calculation unit 78-2. An abnormality judgment signal is output. For example, when the absolute value of the difference between the change rate of the acceleration calculation value and the change rate of the acceleration command value is equal to or greater than the threshold value, the comparison unit 60G outputs an abnormality determination signal indicating that the abnormality is present.

以上のように、本実施形態のインバータ制御装置は、第6実施形態のインバータ制御装置と同様に、電流の周波数とトルク指令値とを用いて異常の有無を判断している。従って、本実施形態においても第6実施形態と同様の効果が得られる。   As described above, the inverter control device according to the present embodiment determines the presence or absence of abnormality using the current frequency and the torque command value, similarly to the inverter control device according to the sixth embodiment. Therefore, the same effect as that of the sixth embodiment can be obtained in this embodiment.

(第9実施形態)
図21は、この発明の第9実施形態のモータ駆動システム1Hの構成を示すブロック図である。本実施形態のモータ駆動システム1Hは、インバータ制御装置10に代えてインバータ制御装置10Hを有する点および阻止スイッチ23を追加した点において第1実施形態のモータ駆動システム1と異なる。インバータ制御装置10Hは、安全制御CPU12を追加した点においてインバータ制御装置10と異なる。
(Ninth embodiment)
FIG. 21 is a block diagram showing a configuration of a motor drive system 1H according to the ninth embodiment of the present invention. The motor drive system 1H of the present embodiment is different from the motor drive system 1 of the first embodiment in that an inverter control device 10H is provided instead of the inverter control device 10 and a blocking switch 23 is added. The inverter control device 10H differs from the inverter control device 10 in that a safety control CPU 12 is added.

阻止スイッチ23は、モータ制御CPU11からインバータ主回路20へ供給されるゲート信号の供給経路に設けられており、阻止スイッチ22に直列接続されている。阻止スイッチ23は、阻止スイッチ22と同様の構成である。   The blocking switch 23 is provided in the supply path of the gate signal supplied from the motor control CPU 11 to the inverter main circuit 20, and is connected in series to the blocking switch 22. The blocking switch 23 has the same configuration as the blocking switch 22.

安全制御CPU12は、モータ制御CPU11と並行してインバータ制御装置10Hからインバータ主回路にわたる制御系の異常を別個に判断する。安全制御CPU12は、指令入力処理部120、異常判断処理部124、安全出力処理部125および周波数演算部126を含んでいる。これら各部は、安全制御CPU12が記憶部(図示略)に格納されているプログラムを実行することにより実現される機能部である。   In parallel with the motor control CPU 11, the safety control CPU 12 separately determines abnormality of the control system extending from the inverter control device 10H to the inverter main circuit. The safety control CPU 12 includes a command input processing unit 120, an abnormality determination processing unit 124, a safety output processing unit 125, and a frequency calculation unit 126. Each of these units is a functional unit realized by the safety control CPU 12 executing a program stored in a storage unit (not shown).

周波数演算部126は、モータ制御CPU11における周波数演算部116と同様の処理を行い、その結果である電流の周波数を異常判断処理部124へ引き渡す。   The frequency calculation unit 126 performs the same processing as the frequency calculation unit 116 in the motor control CPU 11, and delivers the resulting current frequency to the abnormality determination processing unit 124.

指令入力処理部120は、モータ制御CPU11の指令入力処理部110との通信を担当する。指令入力処理部120は、指令入力処理部110が上位コントローラ30に対して送受信するデータと同様のデータを指令入力処理部110から取得する。このような構成を実現するため、本実施形態のモータ制御CPU11の指令入力処理部110は、安全制御CPU12と上位コントローラ30の通信を仲介するゲートウェイ機能を含んでいる。また、モータ制御CPU11の指令入力処理部110は、モータ制御CPU11における上位コントローラ30からのデータの受信と安全制御CPU12における上位コントローラ30からのデータの受信とを同期する機能を含んでいても良い。また、モータ制御CPU11の指令入力処理部110は、上位コントローラ30への応答に際し、モータ制御CPU11による応答と安全制御CPU12による応答の論理和の応答を上位コントローラ30へ送信する機能を含んでいても良い。   The command input processing unit 120 is in charge of communication with the command input processing unit 110 of the motor control CPU 11. The command input processing unit 120 acquires from the command input processing unit 110 data similar to the data that the command input processing unit 110 transmits to and receives from the host controller 30. In order to realize such a configuration, the command input processing unit 110 of the motor control CPU 11 of the present embodiment includes a gateway function that mediates communication between the safety control CPU 12 and the host controller 30. Further, the command input processing unit 110 of the motor control CPU 11 may include a function for synchronizing the reception of data from the host controller 30 in the motor control CPU 11 and the reception of data from the host controller 30 in the safety control CPU 12. Further, the command input processing unit 110 of the motor control CPU 11 may include a function of transmitting a logical sum response of the response from the motor control CPU 11 and the response from the safety control CPU 12 to the host controller 30 in response to the host controller 30. good.

異常判断処理部124は、指令入力処理部110および120を介して与えられるトルク指令値と、周波数演算部126から与えられる電流の周波数とに基づいてインバータ制御装置10Hからインバータ主回路20にわたる制御系の異常の有無を判断して、異常判断処理結果である異常判断信号を安全出力処理部125へ出力する。異常判断処理部124は、このような異常判断処理をモータ制御CPU11の異常判断処理部114とは別個に行う。   The abnormality determination processing unit 124 controls the control system from the inverter control device 10H to the inverter main circuit 20 based on the torque command value given via the command input processing units 110 and 120 and the frequency of the current given from the frequency calculation unit 126. The abnormality determination signal that is the result of the abnormality determination process is output to the safety output processing unit 125. The abnormality determination processing unit 124 performs such abnormality determination processing separately from the abnormality determination processing unit 114 of the motor control CPU 11.

安全出力処理部125は、異常判断処理部124から与えられる異常判断信号の内容が異常を表すものである場合に、阻止スイッチオフ信号を阻止スイッチ23に出力して、阻止スイッチ23にインバータ主回路20へのゲート信号の供給を遮断させる。   The safety output processing unit 125 outputs a blocking switch-off signal to the blocking switch 23 when the content of the abnormality determination signal given from the abnormality determination processing unit 124 indicates an abnormality, and the inverter main circuit is connected to the blocking switch 23. The supply of the gate signal to 20 is cut off.

以上のように、本実施形態のインバータ制御装置10Hでは、モータ制御CPU11の異常判断処理部114が異常判断処理を行うとともに、安全制御CPU12の異常判断処理部124も異常判断処理を行う。このため、インバータ制御装置10Hでは、モータ制御CPU11の異常判断処理部114が正常に異常の有無を判断することができなくなったとしても、安全制御CPU12の異常判断処理部124が異常の有無を判断することができる。このように、インバータ制御装置10Hでは、異常判断処理が冗長化されているため、第1実施形態のインバータ制御装置10に比べ、異常の有無をより確実に判断して安全出力を行うことができる。   As described above, in the inverter control device 10H of the present embodiment, the abnormality determination processing unit 114 of the motor control CPU 11 performs the abnormality determination processing, and the abnormality determination processing unit 124 of the safety control CPU 12 also performs the abnormality determination processing. Therefore, in the inverter control device 10H, even if the abnormality determination processing unit 114 of the motor control CPU 11 cannot normally determine whether there is an abnormality, the abnormality determination processing unit 124 of the safety control CPU 12 determines whether there is an abnormality. can do. As described above, in the inverter control device 10H, the abnormality determination processing is made redundant, so that the safety output can be performed by more reliably determining the presence or absence of abnormality compared to the inverter control device 10 of the first embodiment. .

また、本実施形態の安全制御CPU12は、モータ制御CPU11とは異なる独立したCPUである。これにより、本実施形態では、安全性を高めるためのロックステップ機能やメモリパーティション機能をモータ制御CPU11に含ませる必要がない。従って、本実施形態では、モータ制御CPU11を安価なCPUで構成することができる。   Further, the safety control CPU 12 of this embodiment is an independent CPU different from the motor control CPU 11. Thereby, in this embodiment, it is not necessary to include the lock step function and memory partition function for improving safety in the motor control CPU 11. Therefore, in this embodiment, the motor control CPU 11 can be configured with an inexpensive CPU.

また、安全制御CPU12の異常判断処理部124は、モータ制御CPU11の異常判断処理部114と通信し、中間データの送受信を行っても良い。例えば、異常判断処理部124は、異常判断処理部114から当該異常判断処理部114の処理結果である異常判断信号を受信し、自己の処理結果の異常判断信号と一致しているか否かを判断しても良い。また、異常判断処理部124は、異常判断処理部114と異なる内容の異常判断処理を行っても良い。このようにすると、モータ制御CPU11と安全制御CPU12に共通の原因に起因する異常を回避あるいは軽減することができる。   Further, the abnormality determination processing unit 124 of the safety control CPU 12 may communicate with the abnormality determination processing unit 114 of the motor control CPU 11 to transmit / receive intermediate data. For example, the abnormality determination processing unit 124 receives an abnormality determination signal that is a processing result of the abnormality determination processing unit 114 from the abnormality determination processing unit 114, and determines whether or not it matches the abnormality determination signal of its own processing result. You may do it. Further, the abnormality determination processing unit 124 may perform an abnormality determination process having a content different from that of the abnormality determination processing unit 114. In this way, it is possible to avoid or reduce abnormalities caused by causes common to the motor control CPU 11 and the safety control CPU 12.

(第10実施形態)
第1実施形態における比較部60は、実トルク推定値とトルク指令値の差分の絶対値が閾値以上である場合、異常である旨の異常判断信号を出力した。この発明の第10実施形態は、第1実施形態の比較部60の処理を改良したものである。本実施形態のインバータ制御装置の構成は第1実施形態と同様である。
(10th Embodiment)
When the absolute value of the difference between the actual torque estimated value and the torque command value is greater than or equal to the threshold value, the comparison unit 60 in the first embodiment outputs an abnormality determination signal indicating an abnormality. The tenth embodiment of the present invention is an improvement of the processing of the comparison unit 60 of the first embodiment. The configuration of the inverter control device of this embodiment is the same as that of the first embodiment.

本実施形態の比較部は、実トルク推定値とトルク指令値の差分の絶対値が閾値以上である状態が所定時間持続したか否かを判断する。そして、本実施形態の比較部は、当該状態が所定時間持続した場合、異常である旨の異常判断信号を出力し、当該状態が所定時間持続しなかった場合、安全である旨の異常判断信号の出力を維持する。   The comparison unit of the present embodiment determines whether or not a state where the absolute value of the difference between the actual torque estimated value and the torque command value is equal to or greater than a threshold has continued for a predetermined time. Then, the comparison unit of the present embodiment outputs an abnormality determination signal indicating that the state is abnormal when the state continues for a predetermined time, and an abnormality determination signal indicating that the state is safe if the state does not continue for the predetermined time. Maintain the output of.

図22は、本実施形態の比較部において異常と判断しなかった場合の処理を示すタイムチャートである。図22の例では、時刻t11において実トルク推定値とトルク指令値の差分の絶対値が閾値th以上になった。当該差分の絶対値が閾値以上になると、モータ制御CPU11は、その時刻t11において内部タイマの計時を開始する。比較部は、この時刻t11の時点では安全である旨の異常判断信号(図22ではLレベルの異常判断信号)の出力を維持し、時刻t11以降も引き続いて、実トルク推定値とトルク指令値の差分の絶対値が閾値th以上であるか否かを判断する。図22の例では、閾値th以上であった当該差分の絶対値が、内部タイマが予め定められた時間を計時する前の時刻t12において閾値th未満になった。当該差分の絶対値が閾値未満になると、モータ制御CPU11は、その時刻t12において内部タイマの計時をリセットする。そして、比較部は、引き続き安全である旨の異常判断信号の出力を維持する。   FIG. 22 is a time chart showing processing when the comparison unit of this embodiment does not determine that there is an abnormality. In the example of FIG. 22, the absolute value of the difference between the actual torque estimated value and the torque command value becomes equal to or greater than the threshold th at time t11. When the absolute value of the difference becomes equal to or greater than the threshold value, the motor control CPU 11 starts measuring the internal timer at the time t11. The comparison unit maintains the output of the abnormality determination signal indicating that it is safe at the time t11 (L level abnormality determination signal in FIG. 22), and continues the actual torque estimated value and the torque command value after time t11. It is determined whether or not the absolute value of the difference is greater than or equal to the threshold th. In the example of FIG. 22, the absolute value of the difference that is equal to or greater than the threshold th is less than the threshold th at time t12 before the internal timer measures a predetermined time. When the absolute value of the difference becomes less than the threshold, the motor control CPU 11 resets the time count of the internal timer at the time t12. Then, the comparison unit continues to output the abnormality determination signal indicating that it is safe.

図23は、本実施形態の比較部において異常と判断した場合の処理を示すタイムチャートである。図23においても図22と同様に、時刻t11において実トルク推定値とトルク指令値の差分の絶対値が閾値th以上になった。図23の例では、時刻t11から時刻t13までの間に当該差分の絶対値が閾値th未満にならず、時刻t13において内部タイマが予め定められた時間を計時した。この時刻t13において、比較部は、異常を検知した旨の異常判断信号(図23ではHレベルの異常判断信号)を出力する。   FIG. 23 is a time chart showing processing when it is determined that there is an abnormality in the comparison unit of the present embodiment. Also in FIG. 23, as in FIG. 22, the absolute value of the difference between the actual torque estimated value and the torque command value becomes equal to or greater than the threshold th at time t11. In the example of FIG. 23, the absolute value of the difference does not become less than the threshold th between time t11 and time t13, and the internal timer measures a predetermined time at time t13. At time t13, the comparison unit outputs an abnormality determination signal indicating that an abnormality has been detected (in FIG. 23, an H level abnormality determination signal).

以上のように、本実施形態のインバータ制御装置では、実トルク推定値とトルク指令値の差分の絶対値が閾値以上である状態が所定時間持続した場合に異常と判断するため、実トルク推定値とトルク指令値の差分の絶対値にオーバーシュート等の過渡現象が生じた場合に、誤って異常と判断するのを防止することができる。   As described above, in the inverter control device according to the present embodiment, the actual torque estimated value is determined when the state where the absolute value of the difference between the actual torque estimated value and the torque command value is equal to or greater than the threshold value continues for a predetermined time. When a transient phenomenon such as overshoot occurs in the absolute value of the difference between the torque command value and the torque command value, it is possible to prevent erroneous determination of an abnormality.

本実施形態の比較部では、実トルク推定値とトルク指令値の差分の絶対値が閾値以上である状態が所定時間持続したか否かを判断していたが、比較部は、加速度演算値と加速度指令値の差分の絶対値が閾値以上である状態が所定時間持続したか否かを判断しても良い。   In the comparison unit of the present embodiment, it has been determined whether or not the state in which the absolute value of the difference between the actual torque estimated value and the torque command value is equal to or greater than the threshold has continued for a predetermined time. It may be determined whether or not a state in which the absolute value of the difference between the acceleration command values is equal to or greater than a threshold has continued for a predetermined time.

(第11実施形態)
この発明の第11実施形態によるインバータ制御装置は、異常判断処理部114Aに代えて異常判断処理部114Jを有する点において第2実施形態のインバータ制御装置と異なる。図24は、本実施形態のインバータ制御装置の異常判断処理部114Jの構成を示すブロック図である。異常判断処理部114Jは、実トルク推定部50に代えて加速度演算部50Eを有し、移動平均算出部70−2に代えて移動平均算出部70−4を有し、比較部60Eに代えて比較部60Jを有する点において異常判断処理部114Aと異なる。
(Eleventh embodiment)
The inverter control device according to the eleventh embodiment of the present invention differs from the inverter control device of the second embodiment in that an abnormality determination processing unit 114J is provided instead of the abnormality determination processing unit 114A. FIG. 24 is a block diagram illustrating a configuration of the abnormality determination processing unit 114J of the inverter control device of the present embodiment. The abnormality determination processing unit 114J includes an acceleration calculation unit 50E instead of the actual torque estimation unit 50, includes a moving average calculation unit 70-4 instead of the moving average calculation unit 70-2, and replaces the comparison unit 60E. It differs from the abnormality determination processing unit 114A in that it includes a comparison unit 60J.

加速度演算部50Eは、第6実施形態の加速度演算部50Eと同じである。移動平均算出部70−4は、加速度演算部50Eから入力される加速度演算値の移動平均を算出し、算出結果を比較部60Jに出力する。以下、移動平均算出部70−4の特徴を説明する。   The acceleration calculation unit 50E is the same as the acceleration calculation unit 50E of the sixth embodiment. The moving average calculation unit 70-4 calculates the moving average of the acceleration calculation values input from the acceleration calculation unit 50E, and outputs the calculation result to the comparison unit 60J. Hereinafter, characteristics of the moving average calculation unit 70-4 will be described.

図25〜図27は、インバータ制御装置に異常が発生して車両が運転者の意図に依らず急加速または急減速した場合の加速度演算値とトルク指令値を示すタイムチャートである。図25は、停止の状態から急加速した場合あるいは徐行速度(例えば10km/h以下)の状態から急加速した場合を示しており、図26は、通常速度(例えば40km/h程度)の状態から急加速した場合を示しており、図27は、通常速度の状態から急減速した場合を示している。   FIGS. 25 to 27 are time charts showing acceleration calculation values and torque command values when an abnormality occurs in the inverter control device and the vehicle suddenly accelerates or decelerates regardless of the driver's intention. FIG. 25 shows a case of sudden acceleration from a stopped state or a case of sudden acceleration from a slow speed (for example, 10 km / h or less). FIG. 26 shows a state of normal speed (for example, about 40 km / h). FIG. 27 shows a case where the vehicle is suddenly decelerated from the normal speed state.

車両が運転者の意図に依らず急加速または急減速した場合、運転者は、このような事態に反応してブレーキやアクセルを操作する。異常が発生してから運転者がこのような操作を行うまでの時間を運転者の反応時間という。この反応時間は、個人差がある。このため、本実施形態では、複数の運転者の反応時間を平均した平均反応時間を想定する。運転者の平均反応時間は、例えば500msである。図25および図26では、運転者の平均反応時間の経過後にブレーキを表すマイナスのトルク指令値が与えられており、図27では、運転者の平均反応時間の経過後にアクセルを表すプラスのトルク指令値が与えられている。   When the vehicle suddenly accelerates or decelerates regardless of the driver's intention, the driver operates the brake and the accelerator in response to such a situation. The time from when an abnormality occurs until the driver performs such an operation is called the driver's reaction time. This reaction time varies among individuals. For this reason, in this embodiment, the average reaction time which averaged the reaction time of the several driver | operator is assumed. The average reaction time of the driver is, for example, 500 ms. 25 and 26, a negative torque command value representing a brake is given after the average reaction time of the driver has elapsed, and in FIG. 27, a positive torque command value representing the accelerator after the average reaction time of the driver has elapsed. A value is given.

ここで、部品(本実施形態ではインバータ制御装置)の故障の発生を起点として車両の危険事象が発生すると考えられるまでの時間間隔であるフォールトトレラントタイムインターバル(以下、FTTIという)という指標がある。図28は、車両の速度とFTTIと運転者の平均反応時間と異常判断タイミングの関係を示す図である。図28に示すように、FTTIは車両の速度によって想定される値が異なる。   Here, there is an index called a fault tolerant time interval (hereinafter referred to as FTTI), which is a time interval from the occurrence of a failure of a component (inverter control device in the present embodiment) to the occurrence of a dangerous event of the vehicle. FIG. 28 is a diagram illustrating a relationship among the vehicle speed, FTTI, the average reaction time of the driver, and the abnormality determination timing. As shown in FIG. 28, FTTI has a different value depending on the speed of the vehicle.

運転者が徐行速度以下で運転するのは車両が歩行者と接近する虞が非常に高い状況下であるからと想定される。このような状況では、運転者が平均反応時間でブレーキを操作したとしても歩行者と接触して交通事故が発生する虞がある。このような状況を考慮し、車両の速度が徐行速度以下である場合、FTTIは、運転者の平均反応時間以下であると想定される。FTTIを考慮すれば、異常の判断は、FTTI以内の時点で行われる必要がある。そこで、本実施形態のインバータ制御装置では、車両の速度が徐行速度以下である場合には、異常判断タイミングtf(異常である旨の判断のタイミング)がFTTIの終了時刻と重なるように異常判断処理を行う。このような異常判断タイミングtfで異常判断処理を行うために、図25に示すように、移動平均算出部70−4は、FTTIとほぼ同じ時間区間において得られる加速度演算値のサンプルを用いて加速度演算値の移動平均を算出する。   It is assumed that the driver drives the vehicle at a slow speed or less because the vehicle is very likely to approach the pedestrian. In such a situation, even if the driver operates the brake with an average reaction time, there is a risk that a traffic accident will occur in contact with the pedestrian. Considering such a situation, when the vehicle speed is equal to or less than the slow speed, FTTI is assumed to be equal to or less than the average reaction time of the driver. Considering FTTI, it is necessary to determine whether or not there is an abnormality within FTTI. Therefore, in the inverter control device of the present embodiment, when the vehicle speed is equal to or less than the slow speed, the abnormality determination process is performed so that the abnormality determination timing tf (timing for determining that there is an abnormality) overlaps the FTTI end time. I do. In order to perform the abnormality determination process at such abnormality determination timing tf, as shown in FIG. 25, the moving average calculation unit 70-4 uses a sample of acceleration calculation values obtained in substantially the same time interval as FTTI to accelerate the acceleration. Calculate the moving average of the computed values.

これに対して、運転者が通常速度で運転する状況下では、車間距離が十分に確保されていると想定される。このような状況では、徐行速度以下の場合に比べ、異常が発生して交通事故に至るまでの時間に余裕がある。このため、車両の速度が通常速度である場合、FTTIは、運転者の平均反応時間よりも長いと想定される。通常速度で走行中に部品等の故障に起因して加速度の急激な変化が発生し、運転者が敏感に反応すると、ブレーキやアクセルなどの誤操作が行われる虞がある。この場合の平均反応速度は、FTTIよりも短いと考えられる。そこで、本実施形態のインバータ制御装置では、車両の速度が通常速度である場合には、異常判断タイミングtfが運転者の平均反応時間の終了時刻と重なるように異常判断処理を行う。このような異常判断タイミングtfで異常判断処理を行うために、図26および図27に示すように、移動平均算出部70−4は、運転者の平均反応時間とほぼ同じ時間区間において得られる加速度演算値のサンプルを用いて加速度演算値の移動平均を算出する。   On the other hand, it is assumed that the inter-vehicle distance is sufficiently secured under the situation where the driver drives at the normal speed. In such a situation, there is a surplus in the time from the occurrence of an abnormality to a traffic accident, compared to the case where the speed is lower than the slow speed. For this reason, when the speed of the vehicle is a normal speed, the FTTI is assumed to be longer than the average reaction time of the driver. If a sudden change in acceleration occurs due to a failure of a part or the like while traveling at a normal speed and the driver reacts sensitively, there is a risk that an erroneous operation such as a brake or an accelerator may be performed. The average reaction rate in this case is considered to be shorter than FTTI. Therefore, in the inverter control device of the present embodiment, when the vehicle speed is the normal speed, the abnormality determination process is performed so that the abnormality determination timing tf overlaps the end time of the average reaction time of the driver. In order to perform the abnormality determination process at such abnormality determination timing tf, as shown in FIG. 26 and FIG. 27, the moving average calculation unit 70-4 obtains acceleration obtained in a time interval substantially the same as the average reaction time of the driver. A moving average of acceleration calculation values is calculated using a sample of calculation values.

図24において、比較部60Jは、トルク指令値の移動平均と加速度演算値の移動平均に基づいて異常の有無を判断する点において比較部60Aと異なる。   In FIG. 24, the comparison unit 60J is different from the comparison unit 60A in that the presence or absence of abnormality is determined based on the moving average of torque command values and the moving average of acceleration calculation values.

ところで、モータ制御処理部112は、トルク指令値に対してフィードバック制御を行っている。そこで、図25〜図27に示すように、比較部60Jでは、異常判断時点よりもフィードバック制御の時定数分だけ過去において算出されて保持されていたトルク指令値の移動平均を用いて異常判断を行う。これにより、トルク指令値に対して加速度演算値が遅れて得られることによる誤判断を回避することができる。   Incidentally, the motor control processing unit 112 performs feedback control on the torque command value. Therefore, as shown in FIGS. 25 to 27, the comparison unit 60 </ b> J makes an abnormality determination using a moving average of torque command values calculated and held in the past by the time constant of the feedback control from the abnormality determination time point. Do. Thereby, it is possible to avoid erroneous determination due to the fact that the acceleration calculation value is obtained with a delay with respect to the torque command value.

比較部60Jは、加速度演算値の移動平均が正の加速度閾値αth以上であり、かつ、トルク指令値の移動平均が負の値である場合、異常である旨を表す異常判断信号を出力する。これは、減速を指示しているのに対して許容を超えて加速しているからである。また、比較部60Jは、加速度演算値の移動平均が負の加速度閾値αth以下であり、かつ、トルク指令値の移動平均が正の値である場合、異常である旨を表す異常判断信号を出力する。これは、加速を指示しているのに対して許容を超えて減速しているからである。 The comparison unit 60J outputs an abnormality determination signal indicating an abnormality when the moving average of the acceleration calculation values is equal to or greater than the positive acceleration threshold value αth and the moving average of the torque command value is a negative value. . This is because the vehicle is accelerating beyond the tolerance while it is instructing deceleration. In addition, the comparison unit 60J generates an abnormality determination signal indicating an abnormality when the moving average of the acceleration calculation values is equal to or less than the negative acceleration threshold αth and the moving average of the torque command value is a positive value. Output. This is because the acceleration is instructed but the vehicle is decelerating beyond tolerance.

以上のように、本実施形態のインバータ制御装置では、加速度演算値の移動平均を算出するためのサンプルの時間区間を、車両の速度と運転者の平均反応時間とFTTIとに基づいて決定している。このため、本実施形態のインバータ制御装置では、異常が発生したとしても、危険事象を未然に回避することができ、安全状態を維持することができる。   As described above, in the inverter control device of the present embodiment, the sample time interval for calculating the moving average of the acceleration calculation values is determined based on the vehicle speed, the average reaction time of the driver, and the FTTI. Yes. For this reason, in the inverter control apparatus of this embodiment, even if an abnormality occurs, a dangerous event can be avoided in advance and a safe state can be maintained.

(変形)
以上本発明の各実施形態について説明したが、これら実施形態に以下の変形を加えても勿論良い。
(Deformation)
Although each embodiment of the present invention has been described above, it goes without saying that the following modifications may be added to these embodiments.

(1)第1実施形態のインバータ制御装置10における比較部60では、実トルク推定値とトルク指令値との差分の絶対値が閾値以上であるか否かを判断していた。このようなトルク比較の閾値を、第6実施形態において示した加速度比較の閾値αthを用いて決定しても良い。具体的には、第1実施形態の式(2)において、加速度演算値αを加速度比較の閾値αthに置き換えた換算式を用いてトルク比較の閾値を決定すれば良い。 (1) In the comparison part 60 in the inverter control apparatus 10 of 1st Embodiment, it was judged whether the absolute value of the difference of an actual torque estimated value and a torque command value is more than a threshold value. Such a threshold value for torque comparison may be determined by using the threshold value α th for acceleration comparison shown in the sixth embodiment. Specifically, the torque comparison threshold value may be determined using a conversion formula in which the acceleration calculation value α # is replaced with the acceleration comparison threshold value αth in the equation (2) of the first embodiment.

(2)各実施形態の技術的特徴を適宜組み合わせても良い。例えば、第2実施形態の技術的特徴と第6実施形態の技術的特徴を組み合わせても良い。この態様の異常判断処理部は、トルク指令値を加速度指令値に換算してその加速度指令値の移動平均を算出し、電流の周波数から加速度演算値を算出してその加速度演算値の移動平均を算出し、加速度演算値の移動平均と加速度指令値の移動平均との差分の絶対値が閾値以上の場合に、異常である旨を表す異常判断信号を出力する、という具合である。 (2) You may combine the technical feature of each embodiment suitably. For example, the technical features of the second embodiment and the technical features of the sixth embodiment may be combined. The abnormality determination processing unit of this aspect converts the torque command value into an acceleration command value, calculates a moving average of the acceleration command value, calculates an acceleration calculation value from the current frequency, and calculates the moving average of the acceleration calculation value. In other words, when the absolute value of the difference between the moving average of the acceleration calculation values and the moving average of the acceleration command values is equal to or greater than the threshold value, an abnormality determination signal indicating an abnormality is output.

(3)第6実施形態において、加速度比較の閾値αthは、坂道に停車している車両にかかる重力加速度αに基づいて決定していた。しかし、インバータ制御装置は、車両の傾斜角度情報が与えられ、その傾斜角度情報に基づいて閾値αthを決定しても良い。 (3) In the sixth embodiment, the acceleration comparison threshold α th is determined based on the gravitational acceleration α L applied to the vehicle stopped on the slope. However, the inverter control device may be provided with vehicle inclination angle information and may determine the threshold α th based on the inclination angle information.

(4)各実施形態のインバータ制御装置は電気自動車に搭載されていた。しかし、インバータ制御装置は、モータと原動機とを動力源とするハイブリッド電気自動車に搭載されても良い。 (4) The inverter control device of each embodiment is mounted on an electric vehicle. However, the inverter control device may be mounted on a hybrid electric vehicle using a motor and a prime mover as power sources.

(5)各実施形態のインバータ制御装置では、電流の周波数に基づいて異常の有無を判断していた。しかし、インバータ制御装置は、電流の周波数に代えて回転速度センサ44の検出結果である速度検出値に基づいて異常の有無を判断しても良い。ただし、この場合、インバータ制御装置は、異常の有無の判断において回転速度センサ44の故障の有無の影響を受ける。従って、各実施形態のように、電流の周波数に基づいて異常の有無を判断する方がより好ましい。 (5) In the inverter control device of each embodiment, the presence or absence of abnormality is determined based on the frequency of the current. However, the inverter control device may determine the presence / absence of an abnormality based on the speed detection value which is the detection result of the rotation speed sensor 44 instead of the current frequency. However, in this case, the inverter control device is affected by the presence or absence of a failure of the rotational speed sensor 44 in the determination of the presence or absence of abnormality. Therefore, as in each embodiment, it is more preferable to determine the presence or absence of abnormality based on the current frequency.

1,1B,1C,1D,1H…モータ駆動システム、5,5B,5C,5D,5H…インバータ装置、10,10B,10C,10D,10H…インバータ制御装置、11…モータ制御CPU、12…安全制御CPU、20…インバータ主回路、22,23…阻止スイッチ、30…上位コントローラ、40…モータ、42…電流検出器、43…電圧検出器、44…回転速度センサ、45…動力伝達装置、46…変速機、47…ディファレンシャル、48…駆動輪、50,50B,50C,50E…実トルク推定部、50E…加速度演算部、60,60A,60E,60F,60G,60J…比較部、70,70−1,70−2,70−4…移動平均算出部、71,72,73…レジスタ、74…加算器、75…乗算器、77−1,77−2,78−1,78−2…時間微分演算部、80E…換算係数乗算部、110,120…指令入力処理部、111…制御指令入力処理部、112…モータ制御処理部、113…制御出力処理部、114,114A,114B,114C,114D,114E,114F,114G,114J,124…異常判断処理部、115,125…安全出力部、116,126…周波数演算部。   1, 1B, 1C, 1D, 1H ... motor drive system, 5, 5B, 5C, 5D, 5H ... inverter device, 10, 10B, 10C, 10D, 10H ... inverter control device, 11 ... motor control CPU, 12 ... safety Control CPU, 20 ... inverter main circuit, 22, 23 ... blocking switch, 30 ... host controller, 40 ... motor, 42 ... current detector, 43 ... voltage detector, 44 ... rotational speed sensor, 45 ... power transmission device, 46 ... Transmission, 47 ... Differential, 48 ... Drive wheels, 50, 50B, 50C, 50E ... Actual torque estimation unit, 50E ... Acceleration calculation unit, 60, 60A, 60E, 60F, 60G, 60J ... Comparison unit, 70, 70 -1, 70-2, 70-4... Moving average calculation unit, 71, 72, 73... Register, 74 ... adder, 75. 8-1, 78-2 ... time differentiation calculation unit, 80E ... conversion coefficient multiplication unit, 110, 120 ... command input processing unit, 111 ... control command input processing unit, 112 ... motor control processing unit, 113 ... control output processing unit 114, 114A, 114B, 114C, 114D, 114E, 114F, 114G, 114J, 124 ... abnormality determination processing unit, 115, 125 ... safety output unit, 116, 126 ... frequency calculation unit.

Claims (19)

モータを駆動するインバータ主回路の作動制御を上位コントローラの制御の下に行うインバータ制御装置であって、
前記インバータ主回路の出力電流の電流検出値に基づいて電流の周波数を算出する周波数演算手段と、
前記周波数演算手段によって算出された前記電流の周波数と、前記上位コントローラから与えられるトルク指令値とに基づいて異常の有無を判断する異常判断手段と、
を有することを特徴とするインバータ制御装置。
An inverter control device that performs operation control of an inverter main circuit that drives a motor under the control of a host controller,
Frequency calculating means for calculating the frequency of the current based on the current detection value of the output current of the inverter main circuit;
An abnormality determining means for determining the presence or absence of an abnormality based on the frequency of the current calculated by the frequency calculating means and a torque command value given from the host controller;
An inverter control device comprising:
前記異常判断手段は、
前記電流の周波数に基づいて前記モータの実トルク推定値を算出し、前記実トルク推定値と前記トルク指令値とを比較することを特徴とする請求項1に記載のインバータ制御装置。
The abnormality determining means is
The inverter control device according to claim 1, wherein an actual torque estimated value of the motor is calculated based on the frequency of the current, and the actual torque estimated value is compared with the torque command value.
前記異常判断手段は、
前記実トルク推定値と前記トルク指令値との差分の絶対値が閾値以上であった場合に、異常である旨を表す異常判断信号を出力することを特徴とする請求項2に記載のインバータ制御装置。
The abnormality determining means is
3. The inverter control according to claim 2, wherein when the absolute value of the difference between the actual torque estimated value and the torque command value is greater than or equal to a threshold value, an abnormality determination signal indicating an abnormality is output. apparatus.
前記異常判断手段は、
前記実トルク推定値と前記トルク指令値との差分の絶対値が閾値以上である状態が所定時間持続した場合に、異常である旨を表す異常判断信号を出力することを特徴とする請求項2に記載のインバータ制御装置。
The abnormality determining means is
3. An abnormality determination signal indicating an abnormality is output when a state where an absolute value of a difference between the actual torque estimated value and the torque command value is equal to or greater than a threshold value continues for a predetermined time. The inverter control device described in 1.
前記異常判断手段は、
前記実トルク推定値の移動平均と、前記トルク指令値の移動平均とを算出し、前記実トルク推定値の移動平均と前記トルク指令値の移動平均との差分の絶対値が閾値以上であった場合に、異常である旨を表す異常判断信号を出力することを特徴とする請求項2に記載のインバータ制御装置。
The abnormality determining means is
The moving average of the actual torque estimated value and the moving average of the torque command value are calculated, and the absolute value of the difference between the moving average of the actual torque estimated value and the moving average of the torque command value is equal to or greater than a threshold value. The inverter control device according to claim 2, wherein an abnormality determination signal indicating an abnormality is output.
前記異常判断手段は、
前記実トルク推定値を時間微分して実トルク推定値の変化率を算出し、
前記トルク指令値を時間微分してトルク指令値の変化率を算出し、
前記実トルク推定値の変化率と前記トルク指令値の変化率との差分の絶対値が閾値以上であった場合に、異常である旨を表す異常判断信号を出力することを特徴とする請求項2に記載のインバータ制御装置。
The abnormality determining means is
The actual torque estimated value is time-differentiated to calculate the rate of change of the actual torque estimated value,
Calculating the rate of change of the torque command value by differentiating the torque command value with respect to time,
The abnormality determination signal indicating an abnormality is output when an absolute value of a difference between the change rate of the actual torque estimated value and the change rate of the torque command value is equal to or greater than a threshold value. The inverter control device according to 2.
前記異常判断手段は、
前記電流の周波数を時間微分して加速度演算値を算出し、
前記トルク指令値に換算係数を乗算して加速度指令値を算出し、
前記加速度演算値と前記加速度指令値とを比較することを特徴とする請求項1に記載のインバータ制御装置。
The abnormality determining means is
Calculate the acceleration calculation value by time differentiation of the frequency of the current,
An acceleration command value is calculated by multiplying the torque command value by a conversion factor,
The inverter control device according to claim 1, wherein the acceleration calculation value is compared with the acceleration command value.
前記異常判断手段は、
前記加速度演算値と前記加速度指令値との差分の絶対値が閾値以上であった場合に、異常である旨を表す異常判断信号を出力することを特徴とする請求項7に記載のインバータ制御装置。
The abnormality determining means is
8. The inverter control device according to claim 7, wherein an abnormality determination signal indicating an abnormality is output when an absolute value of a difference between the acceleration calculation value and the acceleration command value is equal to or greater than a threshold value. 9. .
前記異常判断手段は、
前記加速度演算値と前記加速度指令値との差分の絶対値が閾値以上である状態が所定時間持続した場合に、異常である旨を表す異常判断信号を出力することを特徴とする請求項7に記載のインバータ制御装置。
The abnormality determining means is
8. The abnormality determination signal indicating that the abnormality is output when a state where an absolute value of a difference between the acceleration calculation value and the acceleration command value is equal to or greater than a threshold value continues for a predetermined time. The inverter control device described.
前記異常判断手段は、
前記加速度演算値の移動平均と、前記加速度指令値の移動平均とを算出し、前記加速度演算値の移動平均と前記加速度指令値の移動平均との差分の絶対値が閾値以上であった場合に、異常である旨を表す異常判断信号を出力することを特徴とする請求項7に記載のインバータ制御装置。
The abnormality determining means is
When the moving average of the acceleration calculation value and the moving average of the acceleration command value are calculated, and the absolute value of the difference between the moving average of the acceleration calculation value and the moving average of the acceleration command value is greater than or equal to a threshold value The inverter control device according to claim 7, wherein an abnormality determination signal indicating an abnormality is output.
前記異常判断手段は、
前記加速度演算値を時間微分して加速度演算値の変化率を算出し、
前記加速度指令値を時間微分して加速度指令値の変化率を算出し、
前記加速度演算値の変化率と前記加速度指令値の変化率との差分の絶対値が閾値以上であった場合に、異常である旨を表す異常判断信号を出力することを特徴とする請求項7に記載のインバータ制御装置。
The abnormality determining means is
Time-differentiating the acceleration calculation value to calculate the rate of change of the acceleration calculation value,
The acceleration command value is differentiated with respect to time to calculate the rate of change of the acceleration command value,
8. An abnormality determination signal indicating an abnormality is output when an absolute value of a difference between the change rate of the acceleration calculation value and the change rate of the acceleration command value is equal to or greater than a threshold value. The inverter control device described in 1.
前記閾値は、
当該インバータ制御装置が搭載された車両にかかる坂道での重力加速度の値に基づいて決定されることを特徴とする請求項8から11のいずれか1の請求項に記載のインバータ制御装置。
The threshold is
The inverter control device according to any one of claims 8 to 11, wherein the inverter control device is determined based on a value of gravitational acceleration on a slope applied to a vehicle on which the inverter control device is mounted.
前記異常判断手段は、
前記トルク指令値の移動平均を算出し、
前記電流の周波数に基づいて加速度演算値の移動平均を算出し、
前記トルク指令値の移動平均と前記加速度演算値の移動平均とに基づいて異常の有無を判断することを特徴とする請求項1に記載のインバータ制御装置。
The abnormality determining means is
Calculate the moving average of the torque command value,
Calculate a moving average of acceleration calculation values based on the frequency of the current,
The inverter control device according to claim 1, wherein presence or absence of abnormality is determined based on a moving average of the torque command value and a moving average of the acceleration calculation value.
前記異常判断手段は、
前記加速度演算値の移動平均を算出するためのサンプルの時間区間を、当該インバータ制御装置が搭載される車両の速度と運転者の平均反応時間とフォールトトレラントタイムインターバルとに基づいて決定することを特徴とする請求項13に記載のインバータ制御装置。
The abnormality determining means is
A time interval of a sample for calculating a moving average of the acceleration calculation values is determined based on a speed of a vehicle on which the inverter control device is mounted, an average reaction time of a driver, and a fault tolerant time interval. The inverter control device according to claim 13.
前記異常判断手段は、
前記車両の速度が徐行速度以下である場合、フォールトトレラントタイムインターバルとほぼ同じ時間区間において得られる加速度演算値のサンプルを用いて加速度演算値の移動平均を算出し、
前記車両の速度が通常速度である場合、運転者の平均反応時間とほぼ同じ時間区間において得られる加速度演算値のサンプルを用いて加速度演算値の移動平均を算出する
ことを特徴とする請求項14に記載のインバータ制御装置。
The abnormality determining means is
When the speed of the vehicle is equal to or less than the slowing speed, a moving average of acceleration calculation values is calculated using a sample of acceleration calculation values obtained in substantially the same time interval as the fault tolerant time interval,
The moving average of acceleration calculation values is calculated using a sample of acceleration calculation values obtained in a time interval substantially the same as the average reaction time of the driver when the vehicle speed is a normal speed. The inverter control device described in 1.
前記異常判断手段は、
異常判断時点の加速度演算値の移動平均と、当該異常判断時点よりもフィードバック制御の時定数分だけ過去において算出されて保持されていたトルク指令値の移動平均とに基づいて異常の有無を判断することを特徴とする請求項13から15のいずれか1の請求項に記載のインバータ制御装置。
The abnormality determining means is
The presence / absence of abnormality is determined based on the moving average of acceleration calculation values at the time of abnormality determination and the moving average of torque command values calculated and held in the past by the time constant of feedback control from the abnormality determination time. The inverter control device according to any one of claims 13 to 15, wherein
前記周波数演算手段は、前記電流検出値が表す電流の周期の逆数を電流の周波数として算出することを特徴とする請求項1から16のいずれか1の請求項に記載のインバータ制御装置。   The inverter control device according to any one of claims 1 to 16, wherein the frequency calculation means calculates a reciprocal of a current cycle represented by the current detection value as a current frequency. 前記周波数演算手段は、
前記電流検出値をサンプリング周期で取り込み、
前記サンプリング周期毎に前記電流検出値が表す電流ベクトルの位相角を算出し、
前記サンプリング周期毎の前記電流ベクトルの位相角の差分を前記サンプリング周期で除算して電流の周波数を算出する
ことを特徴とする請求項1から16のいずれか1の請求項に記載のインバータ制御装置。
The frequency calculation means includes
The current detection value is captured at a sampling period,
Calculate the phase angle of the current vector represented by the current detection value for each sampling period,
The inverter control device according to any one of claims 1 to 16, wherein a frequency of a current is calculated by dividing a difference in phase angle of the current vector for each sampling cycle by the sampling cycle. .
インバータ主回路の作動制御を行うモータ制御処理手段と、前記周波数演算手段と、前記異常判断手段として機能するモータ制御用の制御手段と、
前記モータ制御用の制御手段とは別個に、前記周波数演算手段と、前記異常判断手段として機能する安全制御用の制御手段と、
を有することを特徴とする請求項1から18のいずれか1の請求項に記載のインバータ制御装置。
Motor control processing means for controlling the operation of the inverter main circuit, the frequency calculation means, and control means for motor control functioning as the abnormality determination means,
Separately from the control means for controlling the motor, the frequency calculation means, and a control means for safety control functioning as the abnormality determination means,
The inverter control device according to any one of claims 1 to 18, characterized by comprising:
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