JPH06121404A - 電気車の制御装置 - Google Patents

電気車の制御装置

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JPH06121404A
JPH06121404A JP4267051A JP26705192A JPH06121404A JP H06121404 A JPH06121404 A JP H06121404A JP 4267051 A JP4267051 A JP 4267051A JP 26705192 A JP26705192 A JP 26705192A JP H06121404 A JPH06121404 A JP H06121404A
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electric
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low
electric vehicle
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JP4267051A
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Sanshiro Obara
三四郎 小原
Hiroyuki Yamada
博之 山田
重之 ▲吉▼原
Shigeyuki Yoshihara
Nobunori Matsudaira
信紀 松平
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Hitachi Ltd
Astemo Ltd
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Hitachi Automotive Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
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Abstract

(57)【要約】 【目的】バッテリーを電源とする電気車において、耐ノ
イズ性に富み、車体に有効に配置可能な電気車の制御装
置を提供することを目的とする。 【構成】バッテリーを主電源とした電動機を制御する手
段と、前記電動機を駆動するインバータを主に高電圧機
器で構成する強電装置と、データ処理を行うマイコン回
路を主に低電圧回路で構成する弱電装置とを備えてなる
電気車の制御装置において、前記強電装置と弱電装置両
装置間を絶縁した信号で接続した。 【効果】上記の強電装置と弱電装置を機能及び別筐体で
分離することにより、耐ノイズ性に富み、車体に有効に
配置可能な電気車の制御装置が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はバッテリーを主電源とす
る電気車の制御装置に係り、特に制御装置の機能及び別
筐体分割に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気車では、実公昭53−46646 号公報に
示されるように省スペースのために電動機を駆動する電
力変換器（インバータやチョッパ回路）とその制御回路
を一体構造にして小型化を図っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】電気車、例えばバッテ
リーを主電源とする電気自動車では、一充電走行距離の
向上、加減速時間の短縮を図るために、バッテリー電圧
の高電圧化や電動機の大容量化が図られる。したがっ
て、マイコンを主構成要素とする制御回路の耐ノイズ性
の向上、そして大型化する電力変換器を限られた電気車
体に収納する必要がある。
【０００４】上記に鑑み本発明は、耐ノイズ性に富み、
車体に有効に配置可能な電気車の制御装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は電動機を駆動す
る電力変換器（以下、インバータと呼ぶ）を主に高電圧
機器で構成する強電装置，データ処理を行うマイコンを
主に低電圧回路で構成する弱電装置を備えた、強電装置
と弱電装置を完全に絶縁した信号で接続し、さらに別筐
体に分離して収納するものである。
【０００６】また、上記の弱電装置は電動機を制御する
ためにデータ処理を行うマイコン，インバータの駆動信
号を発生する駆動信号発生回路等低電圧要素で構成する
ものである。
【０００７】また、上記の強電装置はインバータ、その
パワー素子を駆動するインバータ駆動回路，電流，電圧
検出器とその検出処理回路、この検出値をもとにインバ
ータの異常信号を発生する異常検出回路など高電圧機器
とその処理回路で構成するものである。
【０００８】また、上記強電装置の検出処理回路は電
流，電圧検出値をパルス信号に変換する電圧周波数変換
器を内蔵するものである。
【０００９】また、強電装置と弱電装置に光伝送回路を
内蔵し、両装置間を光伝送路で接続するものである。
【００１０】また、本発明の制御装置は強電装置を電気
車の前及び後部空間に電動機に近接して設置し、弱電装
置を運転室の前後及び側面の空間に収納するものであ
る。
【００１１】
【作用】筐体は強電装置と弱電装置を分離する。
【００１２】弱電装置はマイコンで電動機を制御するた
めの演算結果をもとにインバータの駆動信号を発生する
駆動信号発生回路までを備えて低電圧信号処理回路を集
中的に内蔵している。
【００１３】また、強電装置は電流，電圧検出値をパル
ス信号に変換することにより、弱電装置への信号伝送が
容易とする。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を図１の一実施例の電気車の制
御装置のブロック図に従って説明する。
【００１５】図１において、１０は電気車の主電源であ
るバッテリー、２０は主コンタクタ、３０は高電圧機器
であるインバータ３１を主構成要素とする強電装置、４
０はコンタクタ、５０は電動機、６０は５０の回転数を
検出するエンコーダ、７０は低電圧回路であるマイコン
を主構成要素とする弱電装置そして８０は電気車の車体
から入出力信号である。強電装置３０において、３１は
パワースイッチング素子を用いて直流を交流に変換する
インバータ、３２は電流検出器、３３は電圧検出器、３
４はインバータ３１のパワースイッチング素子を駆動す
るインバータ駆動回路、３５は電流検出器３２，電圧検
出器３３の検出器を処理する検出処理回路、３６は３５
の出力値をもとにそれらの異常を検出する異常検出回路
である。弱電装置７０において、７１はインバータ３１
の駆動信号を発生する駆動信号発生回路、７２は電気車
の車体からの入出力信号８０をもとにインバータ３１の
駆動信号を発生させる演算を実行するマイコンである。
【００１６】本発明の制御装置は電動機５０を駆動する
ために、バッテリー１０，主コンタクタ２０を介した直
流電源をもとにインバータ３１は弱電装置７０からの駆
動信号で直流を交流に変換する。その交流電圧をコンタ
クタ４０を介して電動機５０に供給する。
【００１７】電動機５０は検出処理回路３５からのイン
バータ３１の入力電流及び電圧と電動機５０の電流そし
て電動機５０の回転数をエンコーダ６０をもとに、マイ
コン７２での制御演算結果で、駆動力制御される。
【００１８】そのほか、電気車のフェールセーフ制御を
弱電装置７０で行うために、強電装置３０の異常を検知
する異常検出回路３６が必要である。
【００１９】最近、電気車の制御装置では、ガソリンエ
ンジン車と同等の走行性能を得るためには、電動機５０
の大容量化（数１０ｋＷオーダ）とバッテリー１０の高
電圧化（約３００Ｖオーダ）が進んでいる。また、イン
バータ３１はパワースイッチング素子として、ＩＧＢＴ
（Insulated Gate Bipolar Transistor の略）を用いて
高電圧電源を数１０ｋＨｚのスイッチング動作でＰＷＭ
（Pulse Width Modulationの略）制御するので、電動機
５０の電流は高周波脈動の含んだ電流が流れることか
ら、低電圧信号を処理する弱電装置７０に対するノイズ
対策が必要である。
【００２０】そこで、本発明の制御装置は強電装置３０
と弱電装置７０を別筐体に収納して分離することで、耐
ノイズ性を向上した。さらに、両装置間の信号線の接続
に際し、強電装置３０から信号が高電圧電位を持った信
号にならないように、完全に絶縁された低電圧信号に変
換して接続した。
【００２１】図２に、強電装置３０と弱電装置７０間の
信号の接続図を電流検出，電圧検出，異常検出そしてイ
ンバータ駆動信号を例に示す。そのほかに、温度センサ
信号等があるがセンサ自体が絶縁対策が施されているの
で、図示していない。
【００２２】電流検出信号は電線を貫通するタイプでセ
ンサ自体（ホール素子が主体）が絶縁構造であるから、
センサの増幅器を介して接続して、弱電装置７０で検出
信号Ｖｉを得る。
【００２３】電圧検出信号はインバータ３１の入力側の
高電圧端子ＶＰ，ＶＮから直接検出するので、抵抗等に
よる分圧回路３５１，電圧周波数変換器３５２そしてホ
トカプラ素子３５４で構成した絶縁回路３５３を介して
接続して、弱電装置７０でプルアップ抵抗を用いて検出
信号ＶＢを得る。
【００２４】異常検出信号（例、過電圧検出）は監視回
路３６０で分圧回路３５１の信号を監視し、過電圧時に
異常信号をホトカプラ素子３６２で構成した絶縁回路３
６１を介して接続して、弱電装置７０でプルアップ抵抗
を用いて検出信号Ｓ１を得る。
【００２５】なお、分圧回路３５１，電圧周波数変換器
３５２，監視回路３６０の高電圧処理回路側の電源はバ
ッテリー１０とは別に設けた小容量の制御回路用バッテ
リー１１から、直流を直流に変換するタイプの電源(例
えば、スイッチング電源)３７より供給する。
【００２６】インバータ３１駆動信号は駆動信号発生回
路７１の駆動素子７１０でインバータ駆動回路３４のホ
トカプラ素子３４０を介して、絶縁した信号としてイン
バータ３１のパワースイッチング素子３１０を駆動す
る。インバータ駆動回路３４はパワースイッチング素子
３１０に対応して設けられる。また、インバータ駆動回
路３４に内蔵されているパワースイッチング素子３１０
の過電流を検出する過電流保護信号Ｓ２はホトカプラ素
子３４１を介して絶縁した信号として接続する。この過
電流保護信号Ｓ２は各インバータ駆動回路３４間でワイ
ヤードＯＲ接続して１個のパワースイッチング素子３１
０で過電流が生じた場合でも保護信号を発生させるよう
にしている。なお、各インバータ駆動回路３４は電源３
７から各々供給する。
【００２７】図３のように、図２では強電装置３０と弱
電装置７０間の信号線を電線で接続する場合を例に説明
したが、センサ自体が絶縁されている電流検出信号や図
示しないが、温度信号以外のホトカプラ素子による絶縁
回路を必要とする信号を光ファイバケーブルを用いた光
伝送路９０で伝送することにより、さらに耐ノイズ性は
向上させることができる。電圧検出検出信号ＶＢ，異常
検出信号Ｓ１では絶縁回路３５３，３６１、過電流保護
信号Ｓ２ではインバータ駆動回路３４のホトカプラ素子
３４１の絶縁部分そしてインバータ駆動回路３４の駆動
信号を入力するホトカプラ素子３４０の絶縁部分を光伝
送回路３８とする。光伝送回路３８は光伝送路９０から
の光信号を電気信号に変換する。また、光伝送回路７１
Ａは電気信号を光伝送路９０への光信号に変換する。光
伝送回路３８，７１Ａは信号の変換処理で絶縁機能を持
っている。
【００２８】上記のように強電装置３０と弱電装置７０
を分離したことにより、耐ノイズ性が向上したが、さら
に強電装置３０と電動機５０間の配線を最短にしてノイ
ズの発生を少なくするために、図４に示すように強電装
置３０を、車体１００の前部１１０及び後部１３０に配
置される電動機５０の近傍に設置する。図４では、前部
１１０を電動機５０を配置したモータ室とし、後部１３
０をトランク室として示した。弱電装置７０はマイコン
３６が主構成要素で強電装置３０に比べて小型化される
ので、できるだけ強電装置３０に近くの運転室１２０の
前後及び側面の空間１４０に収納できる。このように、
強電装置３０，弱電装置７０を車体100の有効な空間に
配置できる。
【００２９】
【発明の効果】上記の強電装置と弱電装置を機能及び別
筐体で分離するとともに、両装置間を完全に絶縁された
信号で伝送することにより、耐ノイズ性に富んだ電気車
の制御装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気車の制御装置のブロック図。
【図２】本発明の制御装置の信号接続図。
【図３】本発明の光伝送路を持つ信号接続図（図２の他
の実施例）。
【図４】本発明の車体配置図。
【符号の説明】
１０…バッテリー、３０…強電装置、３１…インバー
タ、３２…電流検出器、３３…電圧検出器、３４…イン
バータ駆動回路、３５…検出処理回路、３６…異常検出
回路、５０…電動機、７０…弱電装置、７１…駆動信号
発生回路、７１Ａ…光伝送回路、７２…マイコン、９０
…光伝送路、１１０…車体前部(モータ室)、３５２…電
圧周波数変換器、３５３，３６１…絶縁回路、３５４，
３６２，３４０，３４１…ホトカプラ素子３８。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 博之 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番地 ３ 日立オートモティブエンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 ▲吉▼原 重之 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番地 ３ 日立オートモティブエンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 松平 信紀 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】バッテリーを主電源とした電動機を制御す
    る手段と、前記電動機を駆動するインバータを主に高電
    圧機器で構成する強電装置と、データ処理を行うマイコ
    ン回路を主に低電圧回路で構成する弱電装置とを備えて
    なる電気車の制御装置において、前記強電装置と弱電装
    置両装置間を絶縁した信号で接続することを特徴とする
    電気車の制御装置。
  2. 【請求項２】請求項１において、前記強電装置と弱電装
    置両装置間は別筐体に分離して収納され、完全に絶縁し
    た信号で接続されることを特徴とする電気車の制御装
    置。
  3. 【請求項３】請求項２において、前記弱電装置はインバ
    ータの駆動信号を発生する駆動信号発生回路を備え、強
    電装置へはその駆動信号で接続することを特徴とする電
    気車の制御装置。
  4. 【請求項４】請求項２において、強電装置は高電圧及び
    高電圧機器を駆動するインバータ駆動回路，電流，電圧
    検出器とその検出処理回路、この検出値をもとにインバ
    ータの異常信号を発生する異常検出回路で構成すること
    を特徴とする電気車の制御装置。
  5. 【請求項５】請求項４において、検出処理回路は電流，
    電圧検出値を電圧周波数変換器、絶縁回路を介して弱電
    装置にパルス信号で接続することを特徴とする電気車の
    制御装置。
  6. 【請求項６】請求項２において、強電装置と弱電装置に
    光伝送回路を内蔵し、両装置間を光伝送路で接続するこ
    とを特徴とする電気車の制御装置。
  7. 【請求項７】請求項２において、強電装置を電気車の前
    及び後部空間に電動機に近接して設置し、弱電装置を運
    転室の前後及び側面の空間に収納することを特徴とする
    電気車の制御装置。
JP4267051A 1992-10-06 1992-10-06 電気車の制御装置 Pending JPH06121404A (ja)

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