JPH07177601A

JPH07177601A - 電気車制御装置および電気車

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Publication number: JPH07177601A
Application number: JP5144584A
Authority: JP
Inventors: Sanshiro Obara; 三四郎小原; Ryozo Masaki; 良三正木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-06-16
Filing date: 1993-06-16
Publication date: 1995-07-14
Anticipated expiration: 2015-11-06
Also published as: JP3107262B2

Abstract

(57)【要約】【目的】電気車の運転状態を、電装品から検出し、その
信号を基に、電動機の電流脈動を可変し、電動機からの
音色効果を持った電磁音で、運転者および電気車近傍者
に、当該運転状態を報知する電気車制御装置および電気
車を提供する。これによって運転者および電気車近傍者
の安全確保を行うことができる。【構成】電力変換器２を制御する制御装置７に、電装品
６からの情報に基づき電気車の運転状態を報知する運転
状態報知手段７８０を設ける。その手段からの情報をも
とに、電力変換器２を介して電動機３が音色効果を持っ
た電磁音を発生するように電流制御手段７５０を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気車とその制御装置に
係り、特に電気車の運転状態を運転者および電気車近傍
者に報知する手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気車、例えば電気自動車は地球環境破
壊の問題から無公害車として、ガソリン自動車に代わる
有用な交通手段として提供されている。

【０００３】現状のガソリン車では、運転者に対して、
運転レンジ情報を運転席の表示パネルで、あるいは、後
退ブザーで報知している。また、車両近傍者に対して
も、大型トラックなどでは、速度に応じたランプ表示が
施されているものがある。一方、電力変換器と電動機に
よる電磁音を報知手段に利用する例として、電動機電流
のリップル成分を制御して所定の音響情報を発生させる
内容である、特開平2−179297号公報が、開示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電気車が走行あるいは
走行可能状態である場合、運転者あるいは電気車近傍者
にその運転状態を知らしめる、すなわち、報知する手段
が不可欠である。

【０００５】本発明の目的は、電気車の運転状態がどの
ようになっているかを、運転者および電気車近傍者に報
知する電気車制御装置を得ることにある。またさらに、
運転者および電気車近傍者の安全を確保できる電気車を
得ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、電動機と、電
動機に電力を供給する電力変換器と、電力変換器を制御
する制御装置とを備えて電気車を走行駆動する電気車制
御装置の改良に関するものである。

【０００７】本発明の一の観点によれば、電気車の運転
状態を検出した信号を引き金にして、電動機からの電磁
音で、運転状態を報知する運転状態報知手段を設けるも
のである。この代表的なものとして、前進（Ｄ）、後進
（Ｒ）および駐車（Ｐ）などのシフトレバー位置状態、
電気車の速度が制限速度以上にある過速度状態および半
ドア、ドアロック忘れ、シートベルト未装着などの非安
全運転状態を報知する。

【０００８】本発明の他の観点によれば、電気車のバッ
テリの容量不足および電力変換器や電動機の過熱などの
機器異常状態を検出した信号を引き金にして、電動機か
らの電磁音で、機器異常状態を報知する運転状態報知手
段を設けるものである。

【０００９】また、本発明の他の観点によれば、制御装
置は、電動機の電流成分をトルク分電流と励磁分電流に
分けて検出し、当該トルク分電流が零あるいはそれに近
い値の場合、励磁分電流を増大させて、電動機からの電
磁音の音量を人が認識できる音量とするものである。

【００１０】さらに、本発明の他の観点によれば、バッ
テリの容量不足および電力変換器や電動機の過熱などの
機器異常状態、前進（Ｄ）、後進（Ｒ）などのシフトレ
バー位置状態、車速が制限速度以上にある過速度状態お
よび半ドア、シートベルト未装着などの非安全運転状態
を報知する電気車において、電動機からの電磁音をメロ
ディやメッセージのような音響効果音として報知するも
のである。

【００１１】

【作用】前記目的を達成するために、前後進などのシフ
トレバー位置状態、電気車速度の過速度状態、半ドアな
どの非安全運転状態およびバッテリの容量低下などの機
器異常状態を検出し、電気的な信号として捉える。そし
て、当該検出信号を恰もタクトの合図のようにして、電
力変換器を構成するパワー素子のスイッチング周波数を
変えて電動機の電流の脈動成分を可変し、その電流脈動
による電動機からの電磁音を各種の音色効果を持った音
に置き換えて、奏でるようにして前述の状態を報知す
る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１３】図１において、１は電力源であるバッテ
リ、２はパワー素子２０から成る電力変換器、２１は電
流検出器、、２２は変換器温度センサ、３は電気車を駆
動する電動機、３１は電動機３の速度を検出するための
エンコーダ、３０は電動機温度センサ、４、５は電気車
の減速機と車輪、６はアクセル６０、ブレーキ６１など
の電装品、７は電力変換器２を制御する制御装置であ
る。

【００１４】図２は電装品６、制御装置７の機能ブロッ
ク図である。電装品６において、６２は前進（Ｄ）後進
（Ｒ），駐車（Ｐ）などのシフトレバー位置、６３はバ
ッテリ１の残存容量や密度を監視するバッテリ監視手
段、６４は電気車の速度を監視する速度監視手段、６５
は半ドアー、ドアロック忘れ、シートベルト未着手など
を監視する安全装置監視手段である。制御装置７におい
て、７００はアクセル６０の信号に応じて電動機３のト
ルク分電流Itを発生するトルク分電流発生手段、７１０
は励磁分電流Imを発生する励磁分電流発生手段、７２０
はトルク分電流Itと励磁分電流Imから１次電流I1を算出
するベクトル演算手段、７３０はトルク分電流Itと電動
機の速度から一次周波数信号ｓｉｎω1を出力する１次
周波数発生手段、７４０は乗算手段、７５０は電動機３
の電流制御手段、７６０は電力変換器２をPulse Width
Modulation(以下、ＰＷＭという。)制御するための搬送
波信号を発生する三角波発生手段である。

【００１５】さらに、７８０は、電装品６の信号をもと
に、励磁分電流の波高値を制御する波高値信号７６２を
励磁分電流発生手段７１０へ出力し、そしてまた三角波
周波数すなわちＰＷＭ周波数信号７６１を三角波発生手
段７６０へ出力する、運転状態報知手段である。

【００１６】図２を用いて本実施例の動作を説明する。
アクセル６０やブレーキ６１の出力信号から得られたト
ルク指令７０１により、トルク分電流発生手段７００で
トルク分電流Itが算出される。また、エンコーダ３１か
ら得られた速度信号に応じて、励磁分電流発生手段７１
０で励磁分電流Imが得られる。そして、ベクトル演算手
段７２０、１次周波数発生手段７３０および乗算手段７
４０によって、電流指令７５１が得られる。この電流指
令７５１をもとに、電流検出器２１の帰還信号として、
電流制御手段７５０は、電力変換器２のパワー素子２０
をＰＷＭ方式にて制御する。

【００１７】次に、図３、図４および図５を参照して、
電動機の電流脈動について述べる。電力変換器２は、図
３に示されているように、６個のパワー素子２０(UP,U
N,VP,VN,WP,WN)から構成されている。電流制御手段７５
０では、図４に示されているように電流指令７５１(iu
*,iv*,iw*)と三角波形の搬送波信号７５２によって、Ｐ
ＷＭ動作が行なわれる。そして、例えば図４（ａ）点の
如き電流指令iv*=0の時ＰＷＭ動作で、図５に示されて
いるようなパワー素子２０UP,VP,WPのゲ−ト駆動信号を
発生する。この信号で各パワ−素子２０に、スイッチン
グ動作により図５のような脈動したＵ，Ｖ，Ｗ相の電流
が流れる。この電流脈動は、三角波の周波数すなわちＰ
ＷＭ周波数（周期ｔPWM1,ｔPWM2)に同期している。ちな
みに、ＰＷＭ周波数が１０ｋＨｚの場合、電流の脈動周
期は２倍の２０ｋＨｚである。図５のto点以降、ＰＷＭ
周波数を２倍にした場合、図５に示されたように、電流
の脈動周期も２倍になる。

【００１８】このような１次周波数にＰＷＭ周波数成分
の脈動分を持つた電流で、電動機３は、固定子あるいは
回転子鉄心の電磁振動による電磁音を発生する。

【００１９】従って、ＰＷＭ周波数を可変することによ
って、その電磁音の周波数成分すなわち音色を変えるこ
とができる。また、電流が大きくなれば電磁振動も大き
くなることから、電流の増減で電磁音の音量を変えるこ
ともできる。

【００２０】さらに、電磁音の周波数成分を可変するこ
とで音階の「ドレミファソラシド」すなわち音色を発生
させることができる。すなわち、ＰＷＭ周波数を固定す
れば単一的な電磁音（以下、単一音と呼ぶ）を、また単
一音を組合せることによりメロディを持った電磁音（以
下、音響音と呼ぶ）を発生させることができる。

【００２１】運転状態報知手段７８０は図６に示されて
いるように、検知手段７８１、励磁分電流波高値可変手
段７８２、電流脈動可変手段７８３によって構成されて
いる。検知手段７８１はシフトレバー６２から前進
（Ｄ）、ニュートラル（Ｎ）などのシフトレバー位置、
バッテリ監視手段６３から密度などのバッテリ状態、速
度監視手段６４から車速の過速度状態、そして安全装置
監視手段６５からシートベルト忘れなどの状態の情報を
受け取って検知する。また、トルク指令７０１から指令
電動機電流の大小を検知する。さらにそれぞれの温度セ
ンサ２２、３０から電力変換器２、電動機３の温度を検
知する。

【００２２】励磁分電流波高値可変手段７８２は指令電
動機電流の大小の検知信号７８４をもとに励磁分電流の
波高値信号７６２を出力する。この手段の特徴は、アク
セル６０の踏み込み量が少ない場合、すなわちトルク指
令７０１から判断して指令電動機電流が小さく電動機３
から発生する電磁音の音量が小さい時に、電動機３の駆
動トルクに直接関係しない励磁分電流の波高値を大きく
して、電磁音の音量を大きくする機能にある。電流脈動
可変手段７８３は可変指令信号７８５をもとに可変され
たＰＷＭ周波数信号７６１を出力する。すなわち、電装
品６や温度センサ２２、３０の情報をもとに運転状態に
応じて、予め決められた単一音や音響音となるような電
流脈動を発生させる。

【００２３】例えば、表１の組み合わせのように、シフ
トレバー６２の運転状態であれば単一音P1〜P4に相当す
るＰＷＭ周波数、あるいは、音響音PW1〜PW4に相当する
ＰＷＭ周波数を発生させる。バッテリ１の残存容量に、
あるいは、電動機３や電力変換器２の過熱に問題があれ
ば、P5〜P7あるいはPW5〜PW7を、速度監視装手段６４に
より車速が制限速度以上にあることが検知されれば、P8
あるいはPW8を、安全装置検知手段６５により半ドア、
ドアロック忘れやシートベルト未着手が検知された場合
は、P9〜P11あるいはPW9〜PW11を発生させる。ここで、
単一音として、ＰＷＭ周波数が400Hz〜900Hzあるいはそ
の数倍の周波数の範囲の中から、単一的に選択した周波
数の音が考えられる。音響音は単一音の周波数を組み合
わせた音とすることができる。このようにＰＷＭ周波数
を可変することによって、電動機３からは単一音や音響
音、あるいは、音声メッセイージからなる電磁音を発生
させることができる。

【００２４】またさらに、電流脈動可変手段７８３は、
図７に示されているのような複数のデータテーブルから
構成されている。ＰＷＭ周波数発生テーブル７８６は、
図８に示されているように、運転状態に応じて(a)(b)
(c)(d)のような種類のプログラムのどの電磁音を発生さ
せるかを、設定するテーブルである。単一音テーブル７
８７には、表１のP1からP11のＰＷＭ周波数データが、
音響音テーブル７８８には、表１のPW1からPW11のＰＷ
Ｍ周波数データの組み合わせたメロディーのデータが、
格納されている。そして、ＰＷＭ周波数発生テーブル７
８６の指令で、運転状態に応じて選択されたＰＷＭ周波
数データに従って、ディジタル／アナログ変換器（D/A)
７８９を介して、ＰＷＭ周波数変換信号７６１が発せら
れる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、電気車の運転状態を、
電装品などから検出し、その信号を合図とし電動機の電
流脈動を可変することによって、電動機から音色効果を
持った電磁音を奏でさせて報知するので、運転者および
電気車近傍者の安全確保をすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例を示す電気車制御装置の
構成図である。

【図２】本発明による一実施例を示す電気車制御装置の
機能ブロック図である。

【図３】電力変換器のパワー素子構成図である。

【図４】ＰＷＭ制御動作の説明図である。

【図５】電動機の電流脈動の説明図である。

【図６】本発明の一実施例を示す運転状態報知手段の機
能ブロック図である。

【図７】本発明の一実施例を示す電流脈動可変手段の機
能ブロック図である。

【図８】発生させる電磁音の種類の説明図である。

【表１】運転状態と電磁音の種類の組み合わせを説明す
る表である。

【符号の説明】

２：電力変換器、３：電動機、６：電装品、７：制御装
置、６０：アクセル、６２：シフトレバー、６３：バッ
テリ監視手段、６４：速度監視手段、６５：安全装置監
視手段、７１０：励磁分電流発生手段、７６０：三角波
発生手段、７８０：運転状態報知手段、７８１：検知手
段、７８２：励磁分電流波高値可変手段、７８３：電流
脈動可変手段、７８６：ＰＷＭ周波数発生テーブル、７
８７：単一音テーブル、７８８：音響音テーブル

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成７年１月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図３】電力変換器のパワー素子構成図である。

【図４】ＰＷＭ制御動作の説明図である。

【図５】電動機の電流脈動の説明図である。

【図８】発生させる電磁音の種類の説明図である。

【図９】運転状態と電磁音の種類の組み合わせを説明す
る図である。

【符号の説明】２：電力変換器、３：電動機、６：電装品、７：制御装
置、６０：アクセル、６２：シフトレバー、６３：バッ
テリ監視手段、６４：速度監視手段、６５：安全装置監
視手段、７１０：励磁分電流発生手段、７６０：三角波
発生手段、７８０：運転状態報知手段、７８１：検知手
段、７８２：励磁分電流波高値可変手段、７８３：電流
脈動可変手段、７８６：ＰＷＭ周波数発生テーブル、７
８７：単一音テーブル、７８８：音響音テーブル

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図８】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

【図９】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動機と、前記電動機に電力を供給する電
力変換器と、前記電力変換器を制御する制御装置とを備
えて電気車を走行駆動する電気車制御装置において、前
記電気車の運転状態を検出した信号を引き金にして、前
記電動機からの電磁音で、前記運転状態を報知する運転
状態報知手段を設けたことを特徴とする電気車制御装
置。
【請求項２】請求項１に記載の電気車制御装置におい
て、前記運転状態報知手段は、前進（Ｄ）、後進（Ｒ）
および駐車（Ｐ）などのシフトレバー位置状態を報知す
るように構成されていることを特徴とする電気車制御装
置。
【請求項３】請求項１に記載の電気車制御装置におい
て、前記運転状態報知手段は、電気車の速度が制限速度
以上にある過速度状態を報知するように構成されている
ことを特徴とする電気車制御装置。
【請求項４】請求項１に記載の電気車制御装置におい
て、前記運転状態報知手段は、半ドア、ドアロック忘
れ、シートベルト未装着などの非安全運転状態を報知す
るように構成されていることを特徴とする電気車制御装
置。
【請求項５】電動機と、前記電動機に電力を供給する電
力変換器と、前記電力変換器を制御する制御装置とを備
えて電気車を走行駆動する電気車制御装置において、前
記電気車のバッテリの容量不足および前記電力変換器や
電動機の過熱などの機器異常状態を検出した信号を引き
金にして、前記電動機からの電磁音で、前記機器異常状
態を報知する運転状態報知手段を設けたことを特徴とす
る電気車制御装置。
【請求項６】電動機と、前記電動機に電力を供給する電
力変換器と、前記電力変換器を制御する制御装置とを備
えて電気車を走行駆動する電気車制御装置において、前
記制御装置は、前記電動機の電流成分をトルク分電流と
励磁分電流に分けて検出し、前記トルク分電流が零ある
いはそれに近い値の場合、前記励磁分電流を増大させ
て、前記電動機からの電磁音の音量を人が認識できる音
量とする手段から構成されていることを特徴とする電気
車制御装置。
【請求項７】バッテリの容量不足および電力変換器や電
動機の過熱などの機器異常状態、前進（Ｄ）、後進
（Ｒ）などのシフトレバー位置状態、車速が制限速度以
上にある過速度状態および半ドア、シートベルト未装着
などの非安全運転状態を、前記電動機からの電磁音をメ
ロディやメッセージのような音響効果音として報知する
ことを特徴とする電気車。