JP2018191487A - Vehicular control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、車両用制御装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a vehicle control device.
遮断器と、前記遮断器に対してそれぞれ電気的に直列に、且つ、互いに電気的に並列に設けられた複数のインバータと、前記複数のインバータをそれぞれ異なる電動機に接続する複数の接続回路とを有した車両用制御装置が知られている。 A circuit breaker, a plurality of inverters that are electrically connected in series to each other and electrically parallel to each other, and a plurality of connection circuits that connect the plurality of inverters to different motors, respectively. A vehicular control device is known.
上記のような車両用制御装置では、前記複数の接続回路の少なくとも1つに所定の異常が生じた場合、前記遮断器が開放されることで、健全な電動機を含む全ての電動機が電源から電気的に切り離される。遮断器が開放された車両は、例えば別の健全な車両によって走行される。このため、車両を効率的に走行させることが難しい場合があった。 In the vehicle control device as described above, when a predetermined abnormality occurs in at least one of the plurality of connection circuits, the circuit breaker is opened so that all motors including a healthy motor can be electrically connected from the power source. Separated. The vehicle whose circuit breaker is opened is driven by, for example, another healthy vehicle. For this reason, it may be difficult to drive the vehicle efficiently.
本発明が解決しようとする課題は、一部の機器に故障が生じた場合でも、車両を効率的に走行させることができる車両用制御装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a vehicle control device capable of efficiently driving a vehicle even when a failure occurs in some devices.
実施形態の車両用制御装置は、遮断器と、複数のインバータと、複数の接続回路と、制御部とを持つ。前記遮断器は、電源に電気的に接続される給電系統に設けられている。前記複数のインバータは、前記遮断器に対してそれぞれ電気的に直列に、且つ、互いに電気的に並列に設けられ、前記給電系統に供給される直流電力を交流電力に変換する。前記複数の接続回路は、前記複数のインバータをそれぞれ異なる電動機に接続する。前記制御部は、前記接続回路と前記電動機との組によって形成される交流回路部に所定の異常が生じた場合に、前記複数のインバータのなかで、前記異常が生じた交流回路部に対応するインバータを停止状態に制御することで、前記異常が生じた交流回路部を前記給電系統から電気的に切り離す。 The vehicle control device of the embodiment includes a circuit breaker, a plurality of inverters, a plurality of connection circuits, and a control unit. The said circuit breaker is provided in the electric power feeding system electrically connected to a power supply. The plurality of inverters are provided in series with each other and in parallel with each other with respect to the circuit breaker, and convert DC power supplied to the power feeding system into AC power. The plurality of connection circuits connect the plurality of inverters to different motors. The control unit corresponds to the AC circuit unit in which the abnormality occurs in the plurality of inverters when a predetermined abnormality occurs in the AC circuit unit formed by the combination of the connection circuit and the electric motor. By controlling the inverter to a stopped state, the AC circuit unit in which the abnormality has occurred is electrically disconnected from the power feeding system.
以下、実施形態の車両用制御装置を、図面を参照して説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。 Hereinafter, a vehicle control device according to an embodiment will be described with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals are given to configurations having the same or similar functions. And the description which overlaps those structures may be abbreviate | omitted.
図1から図4を参照し、実施形態の車両用制御装置12について説明する。
図1は、車両用制御装置12を含む車両1の全体構成を示すブロック図である。
図1に示すように、車両1は、電源11、車両用制御装置12、複数の主電動機13、複数の車輪14(図1では代表して1つだけ示す)、および運転台15を備えている。車両1は、例えば、鉄道車両などの電気車である。
The
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the vehicle 1 including the
As shown in FIG. 1, the vehicle 1 includes a
電源11は、車両用制御装置12に電力を供給する電源である。例えば、電源11は、車両用制御装置12に直流電力を供給する。電源11は、架線から電力の供給を受けるパンタグラフのような集電装置でもよいし、サードレールから電力の供給を受ける集電シューのような集電装置でもよいし、車両1に搭載される各種のバッテリ装置または発電機などでもよい。電源11は、車両1の外部から交流電力が供給される場合は、トランスや、交流電力を直流電力に変換するコンバータなどを含んでもよい。
The
車両用制御装置12は、電源11から供給される電力を主電動機13の駆動に適した周波数・電圧の電力に変換し、変換した電力を複数の主電動機13に供給する電力変換装置である。なお、車両用制御装置12については、詳しく後述する。
主電動機(電動機)13は、車両用制御装置12から供給される電力によって車輪14を駆動し、車両1を走行させる。
The
The main electric motor (electric motor) 13 drives the
運転台15は、車両1を制御する各種操作機器と、各種情報が表示されるモニター装置21とを含む。各種操作機器は、リセットスイッチ22および開放スイッチ23を含む。リセットスイッチ22は、車両1に異常(機器故障など)が生じて後述する遮断器32が開放された後、遮断器32を導通状態に復帰させる場合に操作される。リセットスイッチ22は、ノッチをOFFにした状態で操作される。開放スイッチ23は、遮断器32を開放状態に固定する場合に操作される。なお、リセットスイッチ22および開放スイッチ23は、機械的スイッチに加えて、または代えて、モニター装置21に表示される画面上のボタン(図1中に二点鎖線で示す)でもよい。
The
次に、車両用制御装置12について詳しく説明する。
図1に示すように、車両用制御装置12は、メインスイッチ31、第1接続線L1、第2接続線L2、遮断器32、入力側接触器33、充電接触器34、充電抵抗35、フィルタリアクトル36、放電抵抗37、放電抵抗用スイッチ38、フィルタコンデンサ39、フィルタコンデンサ電圧検出器40、電力変換回路41、複数の接続回路42、および制御部43を備えている。なお、上記構成のなかで制御部43を除く構成は、纏めて「主回路MC」と称されてもよい。
Next, the
As shown in FIG. 1, the
メインスイッチ31は、電源11と主回路MCとを接続する。メインスイッチ31は、電源11と主回路MCとの間の接続状態(開閉状態)を切り替える。本実施形態では、メインスイッチ31は、電源11を第1接続線L1に接続する。
The
第1接続線(正極線)L1は、メインスイッチ31から電力変換回路41に至る給電系統PLを形成している。第1接続線L1は、メインスイッチ31を介して電源11に電気的に接続され、電源11から直流電力が供給される。第1接続線L1には、遮断器32、入力側接触器33、充電接触器34、充電抵抗35、およびフィルタリアクトル36が設けられている。一方で、第2接続線(負極線)L2は、車輪14を介して接地される。
The first connection line (positive line) L1 forms a power feeding system PL that extends from the
遮断器32は、第1接続線L1に設けられている。遮断器32は、例えば、機器故障などの異常が生じた場合に、給電系統PLを高速で遮断して電力変換回路41などを過電流から保護する高速遮断器(High-speed Breaker;HB)である。遮断器32は、例えば、後述する「所定の異常」が検知された場合に、開放される。
The
入力側接触器33は、遮断器32の後段に設けられている。なお、本明細書において「後段」とは、電源11から電力変換回路41に向かう電流の流れ方向において、電源11とは反対側に位置することを意味する。
The
充電接触器34および充電抵抗35は、入力側接触器33の後段に設けられている。充電接触器34および充電抵抗35は、互いに電気的に並列に設けられている。充電接触器34は、電力変換回路41が通常運転状態で動作するのに先立ち、開放される。充電接触器34が開放されると、充電抵抗35を介して直流電力がフィルタコンデンサ39に供給され、フィルタコンデンサ39が充電される。充電接触器34は、電力変換回路41が通常運転状態で動作する場合、導通状態にされる。
The
放電抵抗37および放電抵抗用スイッチ38は、充電接触器34の後段の位置で、第1接続線L1と第2接続線L2との間に接続されている。放電抵抗37および放電抵抗用スイッチ38は、第1接続線L1と第2接続線L2との間で、電気的に互いに直列に設けられている。放電抵抗用スイッチ38は、メインスイッチ31と連動して動作する。メインスイッチ31が開放状態にされると、放電抵抗用スイッチ38が導通状態になる。これにより、フィルタコンデンサ39に蓄えられた電荷が放電抵抗37を介して放電される。放電抵抗用スイッチ38は、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)であるが、サイリスタや、その他の種類のスイッチング素子でもよい。
The
フィルタリアクトル36は、充電接触器34の後段に設けられている。
フィルタコンデンサ39およびフィルタコンデンサ電圧検出器40は、フィルタリアクトル36の後段に設けられている。フィルタコンデンサ39およびフィルタコンデンサ電圧検出器40は、それぞれ第1接続線L1と第2接続線L2との間に接続されている。フィルタコンデンサ39は、上述したように、充電接触器34が開放された場合に充電抵抗35を介して供給される直流電力によって充電される。フィルタコンデンサ39が充電されると、電力変換回路41の通常運転状態に電力変換回路41の動作がより安定する。フィルタコンデンサ電圧検出器40は、フィルタコンデンサ39に対して電気的に並列に設けられている。フィルタコンデンサ電圧検出器40は、フィルタコンデンサ39に蓄えられた電荷の電圧を検出する。
The
The
電力変換回路41は、フィルタコンデンサ39の後段に設けられている。電力変換回路41は、互いに独立して動作可能な複数のインバータ51を含む。複数のインバータ51の各々は、フィルタコンデンサ39の後段の位置で、第1接続線L1および第2接続線L2に接続されている。複数のインバータ51は、第1から第N(Nは2以上の自然数)のインバータ51A,51B,…51Nを含む。
The
複数のインバータ51の各々は、遮断器32や入力側接触器33に対して電気的に直列に接続されている。このため、遮断器32または入力側接触器33が開放されると、複数のインバータ51は、纏めて電源11から電気的に切り離される。また、複数のインバータ51は、互いに電気的に並列に設けられている。このため、複数のインバータ51の各々には、電源11から第1接続線L1に供給される直流電力がそれぞれ入力される。
Each of the plurality of
本実施形態では、電力変換回路41は、主電動機13の数と同じ数のインバータ51を含む。例えば、インバータ51は、VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)インバータである。インバータ51は、電源11から第1接続線L1に供給される直流電力を、該インバータ51が電気的に接続される主電動機13のトルクおよび速度を制御するための任意の周波数・電圧の交流電力に変換する。
In the present embodiment, the
インバータ51は、例えば、複数(例えば6つ)のスイッチング素子51a(図1では代表して2つだけ示す)と、ドライバ51bとを含む。スイッチング素子51aは、例えば、IGBTや、バイポーラトランジスタ、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、GTO(Gate Turn Off thyristor)のような半導体素子であるが、ON/OFFを切り替えることができるスイッチング素子であれば特定のものに限定されない。スイッチング素子51aは、このスイッチング素子51aを動作させるための駆動信号が入力されるゲート(ゲート端子)を持つ。
The
ドライバ51bは、スイッチング素子51aのスイッチングを制御する。例えば、ドライバ51bは、スイッチング素子51aのゲートに対して駆動信号を出力することで、スイッチング素子51aのスイッチングを制御する。
The
ドライバ51bの一部または全部は、例えば、メモリのような記憶部に記憶されたプログラム(ソフトウェアコンポーネント)がコンピュータのプロセッサ(ハードウェアプロセッサ)によって実行されることで実現されるソフトウェア機能部である。なお、ドライバ51bの一部または全部は、例えば、LSI(Large Scale Integration)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、またはFPGA(Field-Programmable Gate Array)のようなハードウェアによって実現されてもよく、あるいはソフトウェア機能部とハードウェアとの組み合わせによって実現されてもよい。
Part or all of the
また、図1では、各インバータ51に対してドライバ51bが個々に設けられる例を図示している。ただし、複数のインバータ51A〜51Nのドライバ51bは、1つのドライバとして纏めて実現されてもよい。すなわち、複数のインバータ51A〜51Nのドライバ51bは、1つのソフトウェア機能部、1つのハードウェア、または、1つのソフトウェア機能部と1つのハードウェアとの組み合わせなどによって実現されてもよい。また、ドライバ51bの一部または全部は、後述する制御部43の一部として設けられてもよい。
Further, FIG. 1 illustrates an example in which a
複数の接続回路42は、複数のインバータ51をそれぞれ異なる主電動機13に接続する。本実施形態では、接続回路42は、複数のインバータ51の各々に対して個別に設けられている。複数の接続回路42は、複数のインバータ51と複数の主電動機13とを1対1の関係で電気的に接続している。接続回路42は、例えば、インバータ51から交流電力が出力される三相線61を含む。接続回路42は、インバータ51から出力される交流電力を主電動機13に供給する。
The plurality of
本実施形態では、接続回路42は、電流検出器62と、負荷接触器63とを含む。電流検出器62は、三相線61に流れる電流値を検出する。負荷接触器63は、電流検出器62の後段に設けられている。負荷接触器63は、開放されることで、主電動機13をインバータ51から電気的に切り離す。負荷接触器63は、この負荷接触器63を開放状態と導通状態とに切り替える接点機構に連動して動く補助接点を制御部43内に有する。
In the present embodiment, the
本実施形態では、1つの主電動機13と、この主電動機13が接続された接続回路42との組によって、1つの交流回路部Cが形成されている。車両1には、複数の主電動機13と複数の接続回路42とによって、複数の交流回路部Cが形成されている。本実施形態では、複数の交流回路部Cは、第1から第N(Nは2以上の自然数)の交流回路部CA,CB,…CNを含む。本実施形態では、1つの交流回路部Cに対して1つのインバータ51が設けられている。
In the present embodiment, one AC circuit portion C is formed by a set of one
制御部43は、車両用制御装置12の全体を制御する。例えば、制御部43は、電力変換回路41の動作を制御する。制御部43の一部または全部は、例えば、メモリのような記憶部に記憶されたプログラムがコンピュータのプロセッサによって実行されることで実現されるソフトウェア機能部である。なお、制御部43の一部または全部は、例えば、LSI、ASIC、またはFPGAのようなハードウェアによって実現されてもよく、あるいはソフトウェア機能部とハードウェアとの組み合わせによって実現されてもよい。
The
図1に示すように、制御部43は、異常検知部71、遮断器制御部72、開放論理生成部73、およびインバータ制御部74を有する。異常検知部71は、車両用制御装置12および主電動機13に関する異常(機器故障など)を検知する。例えば、異常検知部71は、電流検出器62や負荷接触器63、および主回路MCや主電動機13に設けられたその他の機器(例えば、電流計、電圧計、その他の各種のセンサ)から、それら機器の状態に関する情報を取得する。異常検知部71は、電流検出器62や負荷接触器63、および主回路MCや主電動機13に設けられた機器の状態に基づき、車両用制御装置12および主電動機13に関する異常を検知する。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態では、異常検知部71は、車両用制御装置12および主電動機13における「所定の異常」を検出する。「所定の異常」とは、例えば、車両用制御装置12または主電動機13に重故障が生じた場合に現れる異常である。「所定の異常」とは、例えば、電流検出器62の検出結果が得られないこと(電流検知器62の故障)、電流検出器62が過電流を検出すること、負荷接触器63の補助接点の状態によれば負荷接触器63が導通状態にあるはずなのに電流検出器62に電流が流れないこと(負荷接触器63の不投入)、または、負荷接触器63の補助接点の状態によれば負荷接触器63が開放状態にあるはずなのに電流検出器62に電流が流れること(負荷接触器63の固着)などであるが、これらに限定されない。
In the present embodiment, the
本実施形態では、異常検知部71は、異常発生箇所判定部71aを有する。異常発生箇所判定部71aは、複数の交流回路部Cの電流検出器62や負荷接触器63、および主回路MCや主電動機13に設けられた機器から得られる情報に基づき、車両1のなかで異常が生じた箇所を判定する。例えば、異常発生箇所判定部71aは、どの交流回路部Cに前記所定の異常が生じたかを判定する。
In the present embodiment, the
遮断器制御部72は、車両1で機器故障(例えば、重故障である機器故障)が生じた場合、遮断器32を開放するように遮断器32を制御する。例えば、遮断器制御部72は、車両用制御装置12または主電動機13における所定の異常が異常検知部71によって検知された場合、遮断器32を開放するように遮断器32を制御する。これにより、車両用制御装置12が電源11から電気的に切り離される。
The circuit
開放論理生成部73は、異常発生箇所判定部71aにより判定された異常発生箇所に基づき、電力変換回路41に対する制御指令(開放論理)を生成する。開放論理生成部73は、電力変換回路41に含まれる複数のインバータ51のなかで、前記所定の異常が生じた交流回路部Cに対応するインバータ51を個別に停止状態に制御するとともに、他の交流回路部C(健全な交流回路部C)に対応するインバータ51を動作状態に制御するための制御指令を生成する。なお、「動作状態に制御するための制御指令」とは、インバータ51を実際に動作させる制御指令に限定されず、インバータ51を動作させるための信号が後から入力された場合にインバータ51が動作状態に遷移できるように、インバータ51を動作可能な状態にしておく制御指令でもよい。
The open
ここで、インバータ51の「停止状態」とは、インバータ51に含まれるスイッチング素子51aに電流が流れない状態を意味する。例えば、「停止状態」とは、スイッチング素子51aのゲートに駆動信号が入力されず、スイッチング素子51aのドレインおよびソースに電流が流れない状態で、スイッチング素子51aのスイッチングが停止された状態を意味する。一方で、「動作状態」とは、インバータ51に含まれるスイッチング素子51aに電流が流れる状態を意味する。例えば、「動作状態」とは、スイッチング素子51aのゲートに駆動信号が入力され、スイッチング素子51aがスイッチングを行うことで、スイッチング素子51aのドレインおよびソースに電流が流れる状態を意味する。
Here, the “stop state” of the
図2は、電力変換回路41に対する制御指令の内容の一例を示す図である。この図2に示す例では、異常発生箇所判定部71aによって第1の交流回路部CAのみに前記所定の異常があると判定された場合を示す。この場合、第1の交流回路部CAに対応する第1のインバータ51Aを個別に停止状態に制御するとともに、第2から第Nの交流回路部CB〜CNに対応する第2から第Nのインバータ51B〜51Nを動作状態に制御するための制御指令が生成される。「交流回路部に対応するインバータ」とは、その交流回路部Cに電力を供給するインバータ51を意味する。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the content of a control command for the
インバータ制御部74は、車両用制御装置12および主電動機13の異常が検知されていない場合、運転台15のノッチから出力される信号などに基づき、電力変換回路41を制御する。例えば、インバータ制御部74は、運転台15のノッチから出力される信号に応じた所望の周波数・電圧の交流電力が各インバータ51から出力されるように、各インバータ51のドライバ51bを制御する。
The
また、インバータ制御部74は、複数の交流回路部Cのなかで1以上の交流回路部Cに前記所定の異常が生じた場合、複数のインバータ51のなかで、前記所定の異常が生じた交流回路部Cに対応するインバータ51を個別に停止状態に制御する。これにより、インバータ制御部74は、前記所定の異常が生じた交流回路部Cを給電系統PLから電気的に切り離す。
In addition, when the predetermined abnormality occurs in one or more AC circuit units C among the plurality of AC circuit units C, the
詳しく述べると、インバータ制御部74は、複数の交流回路部Cのなかで1以上の交流回路部Cに前記所定の異常が生じた場合、開放論理生成部73によって生成された電力変換回路41に対する制御指令を、開放論理生成部73から受け取る。インバータ制御部74は、開放論理生成部73によって生成された電力変換回路41に対する制御指令に基づき、前記所定の異常が生じた交流回路部Cに対応するインバータ51を個別に停止状態に制御するとともに、他の交流回路部Cに対応するインバータ51を動作状態に制御するための制御信号(個別開放信号)を生成する。そして、インバータ制御部74は、生成した制御信号を電力変換回路41に送信する。
More specifically, the
インバータ制御部74から電力変換回路41に送信される制御信号(個別開放信号)は、例えば、電力変換回路41に含まれる複数のインバータ51A〜51Nのドライバ51bに対する制御信号である。本実施形態では、インバータ制御部74は、前記制御信号として、停止状態に制御するインバータ51のスイッチング素子51aのゲートをONにさせないようにする信号を出力する。例えば、インバータ制御部74は、スイッチング素子51aのゲートに対して駆動信号を出力しないようにドライバ51bを制御する制御信号を出力する。本実施形態では、インバータ制御部74は、スイッチング素子51aのゲートに対して駆動信号を出力しないように、ドライバ51bの出力を論理的にマスク(ブロック)するための信号を出力する。なお、インバータ制御部74から出力される信号によってドライバ51bの出力を論理的にマスク(ブロック)することは、ソフトウェア機能部によって論路回路が構築されることで実現されてもよいし、ハードウェアによって論理回路が構築されることで実現されてもよい。これにより、インバータ51を個別に停止状態に制御する制御信号を受信したドライバ51bは、インバータ51のゲートに対する駆動信号の出力ができなくなり、インバータ51の動作を停止状態にする。
The control signal (individual open signal) transmitted from the
次に、車両用制御装置12の処理の流れについて説明する。
図3は、車両用制御装置12の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図3に示すように、車両用制御装置12または主電動機13に所定の異常が生じた場合、異常検知部71は、前記所定の異常が生じたことを検知する(S11)。異常検知部71は、前記所定の異常を検知した場合に、前記所定の異常を検知したことを遮断器制御部72に通知する。遮断器制御部72は、異常検知部71から前記所定の異常が生じたことの通知を受けた場合に、遮断器32を開放する(S12)。これにより、車両用制御装置12の主回路MCが電源11から電気的に切り離される。
Next, the process flow of the
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a process flow of the
異常発生箇所判定部71aは、複数の交流回路部Cの各々における電流検出器62や負荷接触器63、および主回路MCや主電動機13に設けられた機器から得られる情報に基づき、前記所定の異常が生じた異常発生箇所を判定する(S13)。なお、S13の処理は、S11の処理の一部として実施されてもよい。
The abnormality occurrence
ここで、異常発生箇所判定部71aは、異常発生箇所判定部71aによって判定された異常発生箇所を示す情報を、モニター装置21に送信してもよい。モニター装置21は、異常発生箇所判定部71aよって判定された異常発生箇所を示す情報をモニター装置21の表示画面に表示してもよい。これにより、車両1の乗務員は、前記所定の異常を検知されて遮断器32が開放された場合に、異常発生箇所を容易に知ることができ、リセットスイッチ22を押すか否かをより適切に判断することができる。
Here, the abnormality occurrence
また、異常発生箇所判定部71aは、異常発生箇所判定部71aによって判定された異常発生箇所が、交流回路部Cであるか否かを判定する(S14)。異常発生箇所判定部71aは、異常発生箇所が複数の交流回路部Cのうちいずれかである場合、異常発生箇所判定部71aによって判定された異常発生箇所を示す情報を、開放論理生成部73に出力する。一方で、異常発生箇所判定部71aによって判定された異常発生箇所が交流回路部Cでない場合、本フローチャートの処理は終了する。
Further, the abnormality occurrence
本実施形態では、制御部43は、1以上の交流回路部Cに前記所定の異常が生じて遮断器32が開放された後、遮断器32が導通状態に復帰される場合に、複数のインバータ51のなかで、前記所定の異常が生じた交流回路部Cに対応するインバータ51を個別に停止状態に制御する。
In the present embodiment, the
具体的には、制御部43は、リセットスイッチ22が操作されたことを示す信号が制御部43によって受信されたか否かを判定する(S15)。制御部43は、リセットスイッチ22が操作されたことを示す信号が制御部43によって受信された場合、複数のインバータ51のなかで、前記所定の異常が生じた交流回路部Cに対応するインバータ51を個別に停止状態に制御するとともに、他の交流回路部C(健全な交流回路部C)に対応するインバータ51を動作させるための制御指令(開放論理)を生成する(S16)。そして、開放論理生成部73は、生成した制御指令をインバータ制御部74に出力する。
Specifically, the
インバータ制御部74は、開放論理生成部73によって生成された制御指令に基づき、前記所定の異常が生じた交流回路部Cに対応するインバータ51を個別に停止状態に制御するとともに、他の交流回路部Cに対応するインバータ51を動作状態に制御するための制御信号(個別開放信号)を生成する(S17)。そして、インバータ制御部74は、生成した制御信号を電力変換回路41に出力することで、複数のインバータ51のうち、健全な交流回路部Cに対応するインバータ51を制御する(S18)。これにより、遮断器32が導通する状態でも、前記所定の異常が生じた交流回路部Cを給電系統PLから電気的に切り離した状態にすることができる。
Based on the control command generated by the open
制御部43は、リセットスイッチ22が操作されたことを示す信号が制御部43によって受信されない場合、開放スイッチ23が操作されたことを示す信号が制御部43によって受信されたか否かを判定する。制御部43は、開放スイッチ23が操作されたことを示す信号が制御部43によって受信された場合、遮断器32を開放状態にしたまま、本フローチャートの処理を終了する。一方で、制御部43は、開放スイッチ23が操作されたことを示す信号が制御部43によって受信されていない場合、S15の処理の前に戻ってフローを繰り返す。
When the signal indicating that the
次に、インバータ51のドライバ51bの動作の一例について説明する。
図4は、インバータ51を停止状態に制御するための制御信号がインバータ制御部74から入力された場合のインバータ51のドライバ51bの処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、本動作は、ドライバ51bの出力をマスク(ブロック)することが、ソフトウェア機能部によって実現される例を示す。
Next, an example of the operation of the
FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a processing flow of the
図4に示すように、ドライバ51bは、このドライバ51bが含まれるインバータ51を停止状態に制御するための制御信号を受信したか否か(スイッチング素子51aのゲートへのドライバ51bの駆動信号の出力に対するマスクがあるか否か)を判定する(S21)。ドライバ51bは、インバータ51を停止状態に制御するための制御信号を受信した場合(ドライバ51bの駆動信号の出力に対するマスクがある場合)、インバータ51のスイッチング素子51aのゲートに対して駆動信号を出力しないように制御される(S22)。この場合、本フローチャートの処理は終了する。
As shown in FIG. 4, the
一方で、ドライバ51bは、インバータ51を停止状態に制御するための制御信号を受信していない場合(ドライバ51bの駆動信号の出力に対するマスクがない場合)、インバータ51から出力する交流電力の目標周波数や目標電圧の情報に基づき、スイッチング素子51aを制御する制御パターンを生成する(S23)。そして、ドライバ51bは、生成した制御パターンに基づき、スイッチング素子51aのゲートに対して駆動信号を出力することで、スイッチング素子51aを動作させる(S24)。これにより、インバータ51は、直流電力を所望の交流電力に変換する。
On the other hand, when the
以上のような構成の車両用制御装置12によれば、一部の機器に故障が生じた場合でも、車両1を効率的に走行させることができる。ここで比較例として、複数のインバータのなかで、異常が生じた交流回路部に対応するインバータを停止状態に制御する制御部がない車両用制御装置について考える。このような車両用制御装置では、一部の交流回路部に所定の異常が生じた場合、遮断器が開放されることで、車両用制御装置の主回路が電源から電気的に切り離される。この場合、健全である主電動機およびインバータも開放された状態になる。
According to the
一方で、本実施形態の車両用制御装置12は、遮断器32と、複数のインバータ51と、複数の接続回路42と、制御部43とを備える。遮断器32は、電源11に電気的に接続される給電系統PLに設けられている。複数のインバータ51は、遮断器32に対してそれぞれ電気的に直列に、且つ、互いに電気的に並列に設けられ、給電系統PLに供給される直流電力を交流電力に変換する。複数の接続回路42は、複数のインバータ51をそれぞれ異なる主電動機13に接続する。制御部43は、接続回路42と主電動機13との組によって形成される交流回路部Cに所定の異常が生じた場合に、複数のインバータ51のなかで、異常が生じた交流回路部Cに対応するインバータ51を停止状態に制御することで、異常が生じた交流回路部Cを給電系統PLから電気的に切り離す。
On the other hand, the
このような構成によれば、遮断器32に対して複数のインバータ51が電気的に直列に接続された場合でも、異常が生じた交流回路部Cのみを給電系統PLから電気的に切り離すことができる。これにより、残りの健全な主電動機13およびインバータ51を動作状態に制御することができ、健全な主電動機13およびインバータ51によって車両1に動力を与えることができる。これにより、車両1を効率的に走行させることができる。また、本実施形態の構成によれば、接触器を追加的に設けなくても、異常が生じた交流回路部Cのみを給電系統PLから電気的に切り離すことができる。これにより、車両用制御装置12の低コスト化も図ることができる。
According to such a configuration, even when a plurality of
本実施形態では、インバータ51は、ゲートを持つスイッチング素子51aを有する。制御部43は、スイッチング素子51aのゲートをONにさせないようにする信号を出力することで、インバータ51を停止状態に制御する。このような構成によれば、異常が生じた交流回路部Cに対応するインバータ51をより確実に停止状態に制御することができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、制御部43は、交流回路部Cに所定の異常が生じて遮断器32が開放された後、遮断器32が導通状態に復帰される場合に、前記異常が生じた交流回路部Cに対応するインバータ51を停止状態に制御する。このような構成によれば、交流回路部Cに所定の異常が生じて遮断器32が開放された場合であっても、異常が生じた交流回路部Cのみを給電系統PLから電気的に切り離すことで、遮断器32を導通状態に復帰させることができる。これにより、残りの健全な主電動機13およびインバータ51を動作させ、車両1を効率的に走行させることができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、制御部43は、遮断器32を導通状態に復帰させるリセットスイッチ22が操作されたことを示す信号を受信した場合に、異常が生じた交流回路部Cに対応するインバータ51を停止状態に制御する信号を出力する。このような構成によれば、遮断器32を導通状態に復帰させるときに、異常が生じた交流回路部Cに対応するインバータ51をより確実に停止状態に制御することができる。これにより、遮断器32を復帰させた後、異常が生じた交流回路部Cに電流が流れて、再び遮断器32が開放されることを避けることができる。
In the present embodiment, when the
本実施形態では、車両用制御装置12は、この車両用制御装置12に含まれる機器の状態に基づき、所定の異常が生じた異常発生箇所を判定する異常発生箇所判定部71aをさらに備える。制御部43は、異常発生箇所判定部71aにより判定された異常発生箇所が交流回路部Cである場合、異常が生じた交流回路部Cに対応するインバータ51を停止状態に制御する。このような構成によれば、異常発生箇所判定部71aによって異常発生箇所が交流回路部Cであるか否かが判定されるため、特定の交流回路部Cで異常が生じている場合に、残りの健全な主電動機13およびインバータ51によって車両1を走行させることができる。これにより、車両1をより効率的に走行させることができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、接続回路42は、電流検出器62と、負荷接触器63とを含む。異常発生箇所判定部71aは、電流検出器62および負荷接触器63の少なくとも一方の状態に基づき、接続回路42における異常を判定する。このような構成によれば、電流検出器62または負荷接触器63に異常が発生した場合に、異常が生じた電流検出器62または負荷接触器63を給電系統PLから電気的に切り離すとともに、残りの健全な主電動機13およびインバータ51によって車両1を走行させることができる。これにより、車両1をより効率的に走行させることができる。
In the present embodiment, the
以上、ひとつの実施形態の車両用制御装置12について説明した。ただし、実施形態の構成は、上述した内容に限定されない。例えば、上記した実施形態の車両用制御装置12では、所定の異常が生じた場合に、遮断器32がまず開放される。これに対して、車両用制御装置12は、所定の異常が生じた場合に、遮断器32を開放することなく、複数のインバータ51のなかで、異常が生じた交流回路部Cに対応するインバータ51のみを停止状態に制御し、残りの健全な主電動機13およびインバータ51によって車両1を走行させてもよい。
The
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、複数のインバータのなかで、異常が生じた交流回路部に対応するインバータを停止状態に制御する制御部を持つことにより、一部の機器に故障が生じた場合でも、車両を効率的に走行させることができる。 According to at least one embodiment described above, some of the devices may fail due to having a control unit that controls the inverter corresponding to the AC circuit unit in which the abnormality has occurred in a plurality of inverters. Even if it occurs, the vehicle can be run efficiently.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…車両、12…車両用制御装置、13…主電動機、22…リセットスイッチ、32…遮断器、41…電力変換回路、42…接続回路、43…制御部、51…インバータ、62…電流検出器、63…負荷接触器、PL…給電系統。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle, 12 ... Control apparatus for vehicles, 13 ... Main motor, 22 ... Reset switch, 32 ... Circuit breaker, 41 ... Power conversion circuit, 42 ... Connection circuit, 43 ... Control part, 51 ... Inverter, 62 ...
Claims (8)
前記遮断器に対してそれぞれ電気的に直列に、且つ、互いに電気的に並列に設けられ、前記給電系統に供給される直流電力を交流電力に変換する複数のインバータと、
前記複数のインバータをそれぞれ異なる電動機に接続する複数の接続回路と、
前記接続回路と前記電動機との組によって形成される交流回路部に所定の異常が生じた場合に、前記複数のインバータのなかで、前記異常が生じた交流回路部に対応するインバータを停止状態に制御することで、前記異常が生じた交流回路部を前記給電系統から電気的に切り離す制御部と、
を備えた車両用制御装置。 A circuit breaker provided in a power supply system electrically connected to a power source;
A plurality of inverters that are each electrically connected in series to the circuit breaker and electrically parallel to each other, and convert DC power supplied to the power supply system into AC power;
A plurality of connection circuits for connecting the plurality of inverters to different motors, and
When a predetermined abnormality occurs in the AC circuit unit formed by the combination of the connection circuit and the electric motor, the inverter corresponding to the AC circuit unit in which the abnormality has occurred is stopped among the plurality of inverters. A control unit for electrically disconnecting the AC circuit unit in which the abnormality has occurred from the power supply system by controlling;
A vehicle control device comprising:
前記制御部は、前記スイッチング素子のゲートをONにさせないようにする信号を出力することで、前記インバータを停止状態に制御する、
請求項1に記載の車両用制御装置。 The inverter includes a switching element having a gate,
The control unit controls the inverter to a stop state by outputting a signal that prevents the gate of the switching element from being turned ON.
The vehicle control device according to claim 1.
請求項1または請求項2に記載の車両用制御装置。 The control unit corresponds to the AC circuit unit in which the abnormality occurs when the circuit breaker is returned to a conductive state after the circuit breaker is opened after the predetermined abnormality occurs in the AC circuit unit. Control the inverter to stop,
The vehicle control device according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の車両用制御装置。 The control unit outputs a signal for controlling an inverter corresponding to the AC circuit unit in which the abnormality has occurred to a stop state when the circuit breaker is returned to a conductive state.
The vehicle control device according to claim 3.
請求項4に記載の車両用制御装置。 When the control unit receives a signal indicating that a reset switch for returning the circuit breaker to a conductive state is operated, the control unit controls the inverter corresponding to the AC circuit unit in which the abnormality has occurred to a stopped state. Output signal,
The vehicle control device according to claim 4.
請求項3から請求項5のうちいずれか1項に記載の車両用制御装置。 The control unit controls the inverter corresponding to the AC circuit unit in which the predetermined abnormality does not occur to an operating state when the circuit breaker is returned to a conductive state.
The vehicle control device according to any one of claims 3 to 5.
前記制御部は、前記異常発生箇所判定部により前記異常発生箇所が前記交流回路部であると判定された場合に、前記異常が生じた交流回路部に対応するインバータを停止状態に制御する、
請求項1から請求項6のうちいずれか1項に記載の車両用制御装置。 Based on the state of the equipment included in the vehicle control device, further comprising an abnormality occurrence location determination unit that determines an abnormality occurrence location where the predetermined abnormality has occurred,
When the abnormality occurrence location determination unit determines that the abnormality occurrence location is the AC circuit unit, the control unit controls the inverter corresponding to the AC circuit unit in which the abnormality has occurred to a stopped state.
The vehicle control device according to any one of claims 1 to 6.
前記異常発生箇所判定部は、前記電流検出器および前記負荷接触器の少なくとも一方の状態に基づき、前記接続回路における前記所定の異常を判定する、
請求項7に記載の車両用制御装置。 The connection circuit includes a current detector and a load contactor,
The abnormality occurrence location determination unit determines the predetermined abnormality in the connection circuit based on at least one state of the current detector and the load contactor.
The vehicle control device according to claim 7.
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