以下に、本発明の好適な実施にかかる電� ��機制御装置を図面に基づいて詳細に説明す� ��。なお、以下の実施の形態により本発明が� ��定されるものではない。

 図1は、本発明の好適な実施の形態におけ る電動機制御装置の構成例を示す図である。 同図において、本実施の形態における制御装 置100は、入力段側より順次設けられる、入力 電圧検出器PT、入力側接触器K、入力電流セン サCTS、コンバータ部CNV、フィルタコンデンサ FC、第一、第二のインバータ部INV1,INV2、第一� ��第二の電動機電流センサCT1,CT2、および第一 、第二の電動機側接触器MMK1,MMK2を備えて構成 される。

 また、図1に示すように、変圧器TRFの一次 側の一端は集電装置1を介して架線4に接続さ� ��、他端は車輪3を介して大地電位であるレー ル2に接続されている。すなわち、変電所(図� ��省略)からの送電電力は、架線4、集電装置1� ��車輪3およびレール2を介して受電するよう� �構成されている。

 つぎに、制御装置100を構成する各部の配� ��、接続構成、機能ならびに各部間の動作に� ��いて説明する。

(入力電圧検出器PT)
 図1において、変圧器TRFの二次側は制御装置 100へ接続されており、制御装置100を変圧器TRF 側から切り離す機能を有する入力側接触器K� �入力される。変圧器TRFの二次側の電圧であ� �入力電圧VSは、入力電圧検出器PTを介して制� ��部10に入力される。なお、変圧器TRFの二次� �電圧は、通常、高圧(1500V前後)であるため、� ��圧器TRFに低圧巻線を設けてそこから入力電� ��VSを得る構成としてもよい。

(入力側接触器K)
 入力側接触器Kは、数百Aの電流を開閉でき� �能力を有する接触器であり、制御装置100を� �止させる場合や、異常が発生した場合には� �フの状態に設定され、通常の運転中にはオ� �状態に設定される。なお、制御部10から制御 指令KCが入力側接触器Kに出力され、内蔵され た投入コイルをオン/オフすることで主接点� �開閉制御が行われる。また、入力側接触器K� ��主接点の状態は、例えば機械的に連動した� ��助接点等により接点状態信号KFとして制御� �10に返される。

(入力電流センサCTS)
 入力側接触器Kの次段には、入力電流ISを検� ��するための入力電流センサCTSが設けられる� ��入力電流センサCTSにより検出された入力電� ��ISは、制御部10に入力される。

(コンバータ部CNV)
 入力電流センサCTSの次段には、入力された� ��流電圧を直流電圧VDに変換してフィルタコ� �デンサFCに出力するコンバータ部CNVが設けら れる。コンバータ部CNVは、IGBT等のスイッチ� �グ素子で構成されたブリッジ回路を有し、� �スイッチング素子をPWM動作させる所謂電圧� �PWMコンバータの構成とするのが一般的であ� �。コンバータ部CNVには、制御部10から各スイ ッチング素子へのゲート信号CGが入力され、� ��に、コンバータ部CNVは、制御部10に各スイ� �チング素子の動作状態信号CGFを出力する。� �お、電圧形PWMコンバータの構成および動作� �、公知の技術であることから、詳細な説明� �省略する。

(フィルタコンデンサFC)
 コンバータ部CNVの出力側には、フィルタコ� ��デンサFCが接続される。また、フィルタコ� �デンサFCの正負端子には、第一のインバータ 部INV1および第二のインバータ部INV2が並列に� ��続され、それぞれにコンバータ部CNVの出力� ��圧である直流電圧VDが供給される。

(第一、第二のインバータ部INV1,INV2)
 第一のインバータ部INV1は、IGBT等のスイッ� �ング素子で構成されるブリッジ回路を有し� �各スイッチング素子をPWM動作させる所謂電� �形PWMインバータの構成とするのが一般的で� �る。第一のインバータ部INV1には、制御部10� �ら各スイッチング素子へのゲート信号IG1が� �力され、逆に、第一のインバータ部INV1は、� ��御部10に各スイッチング素子の動作状態信� �IGF1を出力する。なお、電圧形PWMインバータ� ��構成および動作は、公知の技術であること� ��ら、詳細な説明は省略する。また、第二の� ��ンバータ部INV2の構成および動作は第一のイ ンバータ部INV1と同様であるため、当該構成� �よび動作に関する説明を省略する。

(第一、第二の電動機電流センサCT1,CT2)
 第一のインバータ部INV1の出力側には、第一 のインバータ部INV1の出力電流(すなわち、電� ��機電流)を検出する第一の電動機電流センサ CT1が設けられている。電動機電流センサCT1に よって検出された第一の電動機電流I1は、制� ��部10に入力される。また、第二のインバー� �部INV2の出力側にも第二の電動機電流センサC T2が設けられており、第二のインバータ部INV2 によって検出された出力電流は制御部10に入� ��される。

(第一、第二の電動機側接触器MMK1,MMK2)
 電動機電流センサCT1の次段には、第一の電� ��機側接触器MMK1が設けられる。第一の電動機 側接触器MMK1は、数百Aの電流を開閉できる能� ��を有する接触器であり、制御装置100を停止� ��せる場合や、異常が発生した場合にはオフ� ��状態に設定され、通常の運転中にはオン状� ��に設定される。なお、制御部10から制御信� �MKC1が第一の電動機側接触器MMK1に出力され、 内蔵された投入コイルをオン/オフすること� �主接点の開閉制御が行われる。第一の電動� �側接触器MMK1の主接点の状態は、例えば機械� ��に連動した補助接点等により接点状態信号M KF1として制御部10に返される。また、電動機� ��流センサCT2の次段には、第二の電動機側接� ��器MMK2が設けられるが、その機能および動作 については、第一の電動機側接触器MMK1と同� �であるため、当該機能および動作に関する� �明を省略する。

(第一の永久磁石同期電動機M1)
 第一の電動機側接触器MMK1の次段には、第一 の永久磁石同期電動機M1が接続される。第一� ��永久磁石同期電動機M1は、車輪3に機械的に� ��続され、当該車輪3を駆動する構成となって いる。また、第一の永久磁石同期電動機M1に� ��、第一の回転センサRZ1が接続されており、� ��の検出値R1は制御部10へ入力される。

(第二の永久磁石同期電動機M2)
 また、第二の電動機側接触器MMK2の次段には 、第一の永久磁石同期電動機M1に接続される� ��輪3とは異なる他の車輪3に機械的に接続さ� �る第二の永久磁石同期電動機M2が接続される 。また、第二の永久磁石同期電動機M2にも、� ��二の回転センサRZ2が接続されており、その� ��出値R2は制御部10へ入力される。

(第一、第二の回転センサRZ1,RZ2)
 第一の回転センサRZ1および第二の回転セン� ��RZ2は、ともにエンコーダやレゾルバと呼ば� ��るものであり、これらの回転センサが検出� ��る検出値R1、R2は、各電動機のロータの絶対 位置を示す信号である。なお、電動機の電圧 ・電流から演算にて電動機のロータの絶対位 置を求める回転センサを不要とした所謂セン サレス制御方式も実用化されている。センサ レス制御方式の場合には、第一の回転センサ RZ1および第二の回転センサRZ2は不要である。

(制御部10)
 制御部10は、マイクロコンピュータ(以下「� ��イコン」という)や論理回路および、それら への電源を供給する制御電源で構成されてお り、電気車の運転台(図示せず)等より入力さ� ��た運転指令信号CMD、上述のような各部から� ��力された状態信号(少なくとも、入力電圧VS� ��入力側接触器Kの接点状態信号KF、入力電流I S、コンバータ部におけるスイッチング素子� �動作状態信号CGF、直流電圧VD、第一のインバ ータ部におけるスイッチング素子の動作状態 信号IGF1、第二のインバータ部におけるスイ� �チング素子の動作状態信号IGF2、第一の電動� ��電流I1、第二の電動機電流I2、第一の電動機 側接触器MMK1の接点状態信号MKF1、第二の電動� ��側接触器MMK2の接点状態信号MKF2、第一の回� �センサRZ1の検出値R1、および第二の回転セン サRZ2の検出値R2)に基づき、予め定められた手 順にて各部への制御信号(KC、CG、IG1、IG2、MKC1 、およびMKC2)を出力することで各部を制御し� ��入力された状態信号が異常値を示している� ��合には各部への制御信号に基づき、各部を� ��止させるなどの制御動作を行う。

 また、上記の制御信号以外にも、制御部1 0から出力される信号として状態通知信号STD� �あり、制御部10に入力される信号として運転 指令信号CMDがある。状態通知信号STDは、制御 装置100の各部の動作状態や異常状態を示すた めの信号であり、例えば外部の運転台や機器 状態監視装置等(何れも図示せず)にデータ通� ��や接点信号等の形態で出力される。運転指� ��信号CMDは、前進後進の指令、力行指令とそ� ��強さ、ブレーキ指令とその強さに応じた信� ��が少なくとも含まれる。

 なお、図1では、電動機制御装置の好適な 実施の形態として、交流き電の電気車を一例 として示したが、地下鉄や郊外電車等に多用 される直流き電の電気車に対しても同様に適 用することができる。直流入力の電気車に適 用する場合、変圧器TRFおよびコンバータ部CNV の構成が不要となり、架線4から給電される� �流電圧(DC600V~3000V程度が一般的)を直流電圧VD� ��してフィルタコンデンサFCに直接的に印加� �るように構成すればよい。

(制御部10の細部構成)
 つぎに、制御部10の細部構成について説明� �る。なお、図2は、本発明の好適な実施の形� ��における制御部10の構成例を示す図である� �図2に示すとおり、制御部10は、第一の共通� �算部20、第二の共通演算部30、個別演算部40A, 40B、コンバータ制御部50、および共通論理演� ��部60を備えて構成される。

(第一の共通演算部20の構成)
 第一の共通演算部20は、シーケンス処理部21 、保護検知部22、および通信処理部23を備え� �構成される。

(第一の共通演算部20-シーケンス処理部21)
 シーケンス処理部21には、外部からの運転� �令信号CMDおよび制御装置100の各構成部から� �状態信号(VS、KF、IS、CGF、VD、IGF1、IGF2、I1、I 2、MKF1、MKF2、FM1、FM2)が入力される。シーケ� �ス処理部21は、運転指令信号CMDに基づき、予 め定められたシーケンス論理にて、前進/後� �指令に応じたトルク指令の符号や力行・ブ� �ーキ指令、トルクのカット指示等を含む制� �信号CSを後述する基本トルク指令生成部31に� ��して出力するとともに、後述する共通論理� ��算部60に入力側接触器Kの投入指令であるKC� �第一の電動機側接触器MMK1の投入指令であるM KC1、および第二の電動機側接触器MMK2の投入� �令であるMKC2を出力する。

(第一の共通演算部20-保護検知部22)
 保護検知部22は、上記の状態信号に基づき� �制御信号SWHを生成して共通論理演算部60に出 力する。また、保護検知部22は、制御装置各� ��の電圧・電流等が所定値を超過した場合等� ��は異常と判断し、当該異常と判断したとき� ��信号を異常検知状態信号PFとして通信処理� �23に出力する。

(第一の共通演算部20-通信処理部23)
 通信処理部23には、制御装置各部からの状� �信号(VS、KF、IS、CGF、VD、IGF1、IGF2、I1、I2、MK F1、MKF2、FM1、FM2)、保護検知部22からの異常検 知状態信号PF、およびシーケンス処理部21か� �のシーケンス状態SQが入力される。通信処理 部23は、電気車の運転台や機器状態監視装置( 何れも図示せず)等に対し、状態通知信号STD� �データ通信や接点信号等の形態で出力する� �

(第二の共通演算部30の構成)
 第二の共通演算部30は、基本トルク指令生� �部31および平均化処理部32を備えて構成され� ��。

(第二の共通演算部30-基本トルク指令生成部31 )
 シーケンス処理部21からの制御信号CSは、基 本トルク指令生成部31に入力される。基本ト� ��ク指令生成部31は、制御信号CSに含まれる力 行指令、ブレーキ指令および、それぞれの大 きさの指令を用いて基本トルク指令TP0を生成 する。なお、基本トルク指令TP0は、少なくと も、力行指令、ブレーキ指令、それぞれの大 きさの指令、および電気車の速度に応じて決 定される値である。

(第二の共通演算部30-平均化処理部32)
 また、基本トルク指令TP0を生成するための� ��気車の速度は、平均化処理部32で生成され� �。平均化処理部32は、第一の回転センサRZ1か ら得た検出値R1に基づいて生成された第一の� ��久磁石同期電動機の速度FM1と、第二の回転� ��ンサRZ2から得た検出値R2に基づいて生成さ� �た第二の永久磁石同期電動機の速度FM2とを� �均化演算し、当該平均化演算出力を平均電� �機速度FMAとして基本トルク指令生成部31に出 力する。

 なお、図3は、基本トルク指令TP0の一例を 示す図であり、横軸には平均化処理部32が生� ��する平均電動機速度FMA、縦軸には基本トル� ��指令生成部31が生成する基本トルク指令TP0� �示している。図3に示すように、基本トルク� ��令TP0は、平均電動機速度FMAに依存する幾つ� ��のプロファイルを有しており、それらのプ� ��ファイルは、シーケンス処理部21からの制� �信号CSによって切り替えられる。

(個別演算部40A,40Bの構成)
 基本トルク指令TP0は、個別演算部40A,40Bに入 力される。これらの個別演算部は、第一の永 久磁石同期電動機M1の制御に対応した個別演� ��部40Aと、第二の永久磁石同期電動機M2の制� �に対応した個別演算部40Bとからなる。なお� �特に図示はしていないが、制御部10で制御す る電動機数は2台に限定されるものではない� �また、第三、第四の永久磁石同期電動機の� �御が必要な場合には、それぞれに対応した� �別演算部を追加して設ければよい。なお、� �れぞれの個別演算部の構成は図2に示すとお� ��であり、符号が異なる点を除き、構成、配� ��、機能等は同一である。このため、以下の� ��明では、第一の永久磁石同期電動機M1の制� �に対応して設けられた個別演算部40Aを代表� �して説明する。

(個別演算部40Aの構成)
 個別演算部40Aは、トルク指令演算部41A、空� ��制御部42A、およびINV制御部43Aを備えて構成� ��れる。

(個別演算部40A-トルク指令演算部41A)
 トルク指令演算部41Aには、基本トルク指令T P0および空転制御部42Aからの制御信号SS1が入� ��され、トルク指令TP1を演算してINV制御部43A� ��出力する。トルク指令演算部41Aは、空転制� ��部42Aからの制御信号SS1に応じて基本トルク� ��令を絞り込み、調整された最適値をトルク� ��令TP1として出力する機能を有している。ま� ��、トルク指令演算部41Aは、過大な基本トル� ��指令TP0が入力された場合に、これを制限し� ��最適なトルク指令TP1に調整する機能を有し� ��いる。

 ここで、トルク指令演算部41Aが有する上� ��の機能について、さらに詳細に説明する。� ��述したように、第二の共通演算部30で生成� �る基本トルク指令TP0は、平均電動機速度FMA� �基準に算出している。その一方で、後述の� �うに、第二の共通演算部30の演算周期は、個 別演算部41Aに比べて遅く設定されている。こ のため、特に電気車の速度が変化して基本ト ルク指令TP0が変化している状態では、基本ト ルク指令TP0が各電動機における出力可能な最 大トルクを超過する状態が生じうる。このよ うな状態は、制御不安定の原因となるため、 トルク指令演算部41Aは、トルク指令TP1が電動 機の出力可能な最大トルク以下に制限する機 能を有している。

(個別演算部40A-空転制御部42A)
 空転制御部42Aは、第一の永久磁石同期電動� ��の速度FM1と第二の永久磁石同期電動機の速� ��FM2とが入力され、例えば第一の永久磁石同� ��電動機の速度FM1と第二の永久磁石同期電動� ��の速度FM2との差が所定値以上である場合や� ��第一の永久磁石同期電動機の速度FM1および/ または第二の永久磁石同期電動機の速度FM2が 所定の加速度以上である場合に、車輪の空転 とみなし、トルク指令TP1を減少させるような トルク指令の絞込み量を演算し、制御指令SS1 に含ませてトルク指令演算部41Aに出力する。 なお、空転制御部42Aの詳細な構成および機能 については、種々の公知例が存在するため、 ここでの説明は省略する。

(個別演算部40A-INV制御部43A)
 INV制御部43Aには、少なくともトルク指令TP1� ��第一の回転センサRZ1からの検出値R1、およ� �第一の電動機電流I1が入力される。INV制御部 43Aは、入力されたトルク指令TP1から電動機電 流指令を演算し、この電動機電流指令と第一 の電動機電流I1とが一致するようにインバー� ��電圧指令IPW1を演算して出力する。なお、INV 制御部43Aに対しては、一般に多用され、かつ 、公知技術であるベクトル制御技術の適用が 可能であるため、ここでの説明は省略する。

(コンバータ制御部50の構成)
 コンバータ制御部50は、CNV制御部51を備えて 構成される。

(コンバータ制御部50-CNV制御部51)
 CNV制御部51には、少なくともシーケンス処� �部21からの制御信号CS、入力電圧VS、直流電� �VDの指令値VDR、直流電圧VD、および入力電流I Sが入力される。CNV制御部51は、検出した直流 電圧VDが指令値VDRに一致するようにPI制御し� �結果と、入力電圧VSの位相情報とに基づいて 、入力電流指令を生成し、これに入力電流IS� ��一致するようにコンバータ電圧指令CPWを演� ��して、後述するゲート論理部62に出力する� �なお、コンバータ制御部50に対しても、公知 技術である電圧形PWMコンバータの制御手法を 適用することができるので、ここでの詳細な 説明を省略する。

(共通論理演算部60の構成)
 共通論理演算部60は、ゲート論理部61A,61B、� ��ート論理部62、速度演算部63、接触器論理部 64、高速保護検知部65、および論理和回路66を 備えて構成される。

(共通論理演算部60-ゲート論理部61A)
 ゲート論理部61Aには、INV制御部43Aからのイ� ��バータ電圧指令IPW1、第一のインバータ部INV 1からの動作状態信号IGF1、および後述するゲ� ��トオフ信号GOFが入力される。ゲート論理部6 1Aは、入力されたインバータ電圧指令IPW1に応 ずるPWMゲート信号IG1を演算して第一のインバ ータ部INV1に出力する。なお、PWMゲート信号IG 1の生成は、キャリア信号(図示せず)とインバ ータ電圧指令IPW1との比較結果に基づいて行� �方式が一般的ではあるが、その詳細につい� �は公知技術を使用することができるため、� �細な説明は省略する。また、ゲート論理部61 Aは、入力された動作状態信号IGF1が第一のイ� ��バータ部INV1を構成するスイッチング素子(� �示せず)の異常を示している場合、異常検知� ��号FOを出力する。なお、スイッチング素子(� ��示せず)の異常状態としては、スイッチング 素子の過電流、過温度、駆動電圧の低下等が 考えられる。

(共通論理演算部60-ゲート論理部61B)
 ゲート論理部61Bには、INV制御部43Bからのイ� ��バータ電圧指令IPW2、第二のインバータ部INV 2からの動作状態信号IGF2、および後述するゲ� ��トオフ信号GOFが入力される。なお、ゲート� ��理部61Bの機能については、ゲート論理部61A� ��説明において、「IGF1」を「IGF2」、「INV1」� ��「INV2」、「IG1」を「IG2」、「第一のインバ ータ部INV1を構成するスイッチング素子」を� �第二のインバータ部INV2を構成するスイッチ� ��グ素子」と読み替えることで、当該機能が� ��明されるため、その詳細な説明を省略する� ��

(共通論理演算部60-ゲート論理部62)
 ゲート論理部62には、CNV制御部51からのコン バータ電圧指令CPW、コンバータ部CNVからの動 作状態信号CGFおよび後述するゲートオフ信号 GOFが入力される。なお、ゲート論理部62の機� ��については、ゲート論理部61Aの説明におい� ��、「IGF1」を「CGF」、「第一のインバータ部 INV1」を「コンバータ部CNV」、「IG1」を「CG」 、「第一のインバータ部INV1を構成するスイ� �チング素子」を「コンバータ部CNVを構成す� �スイッチング素子」と読み替えることで、� �該機能が説明されるため、その詳細な説明� �省略する。

(共通論理演算部60-速度演算部63)
 速度演算部63には、電動機M1のロータの絶対 位置を示す信号R1が第一の回転センサRZ1から� ��力されるとともに、電動機M2のロータの絶� �位置を示す信号R2が第二の回転センサRZ2から 入力される。速度演算部63は、第一の回転セ� ��サRZ1から得た信号R1に基づいて第一の永久� �石同期電動機の速度FM1を演算するとともに� �第二の回転センサRZ2から得た信号R2に基づい て第二の永久磁石同期電動機の速度FM2を演算 する。

(共通論理演算部60-接触器論理部64)
 接触器論理部64には、シーケンス処理部21か ら入力される入力側接触器Kの制御信号であ� �KC、第一の電動機側接触器MMK1の制御信号で� �るMKC1、および第二の電動機側接触器MMK2の制 御信号であるMKC2、ならびに入力側接触器K、� ��一の電動機側接触器MMK1、第二の電動機側接 触器MMK2からは、各々の接点状態を示す接点� �態信号KF,MKF1,MKF2が入力される。接触器論理� �64は、シーケンス処理部21から入力される入� ��側接触器Kへの投入指令信号であるKC、第一� ��電動機側接触器MMK1への投入指令信号である MKC1、第二の電動機側接触器MMK2への投入指令� ��号であるMKC2を、それぞれ入力側接触器K、� �一の電動機側接触器MMK1および第二の電動機� ��接触器MMK2への投入コイル駆動電圧(DC100V等)� ��変換して出力する。また、接触器論理部64� �、シーケンス処理部21からの投入指令信号KC, MKC1,MKC2がオフとなるか、各接触器からの接点 状態信号KF,MKF1,MKF2がオフとなった場合に、制 御信号KOFを出力する。

(共通論理演算部60-高速保護検知部65)
 高速保護検知部65には、入力電圧VS、入力電 流IS、直流電圧VD、第一の電動機電流I1、第二 の電動機電流I2、および異常検知信号FOが入� �される。高速保護検知部65は、入力された信 号のそれぞれが所定値の条件を満たさない場 合に保護検知信号HWHを出力する。なお、入力 電圧VS、入力電流IS、直流電圧VD、第一の電動 機電流I1、および第二の電動機電流I2と所定� �の条件との比較処理、保護検知信号HWHの出� �処理については、ソフトウエアによる演算� �よらず、近年広く使われているFPGA(Field Progr ammable Gate Array)等を用いたハードウエアによ る構成の方が好ましい。この種のハードウエ ア構成とすることで、ソフトウエアよりも高 速(演算周期は約数μs)な保護動作が可能とな� ��。

(共通論理演算部60-論理和回路66)
 論理和回路66には、高速保護検知部65からの 保護検知信号HWH、接触器論理部64からの制御� ��号KOF、およびシーケンス処理部21からの制� �信号SWHが入力される。論理和回路66の出力は 、ゲートオフ信号GOFとしてゲート論理部61A,61 B,62に一括入力される。ゲート論理部61A,61B,62� ��、ゲートオフ信号GOFが入力されると、ゲー� ��信号IG1,IG2,CGをオフする。

 上記のように構成された共通論理演算部6 0によれば、保護検知信号HWH、接触器論理部64 からの制御信号KOF、またはシーケンス処理部 21からの制御信号SWHにより異常状態が示され� ��場合に、各ゲート信号を同時にオフするこ� ��が可能となる。補足すると、図1に示すよう にコンバータ部CNV、各インバータ部INV1,INV2は 、フィルタコンデンサFCに共通して接続され� ��流電圧VDを共有した構成であるため、一部� �生じた異常による影響(例えば過電圧)が健全 部分へ及ぶことを回避するために各ゲート信 号を高速に同時オフすることが極めて重要な 機能となる。

(各演算部の演算周期)
 なお、上記の処理を行うための各演算部の� ��算周期は、第一の共通演算部20と第二の共� �演算部30は数ms、個別演算部40A,40B、コンバー タ制御部50の演算周期は数十μsから数百μs、� ��通論理演算部60の演算周期は数μs以下に設� �するのが好ましい。その理由は以下のとお� �である。

 第一の共通演算部20と第二の共通演算部30 は、運転指令信号CMDに基づいて前進後進指令 に応じたトルク指令の符号や力行・ブレーキ 指令等を含む制御指令を生成する機能、冷却 装置の異常検知や温度上昇の検知機能、接触 器類の動作異常検知等のμ秒オーダの急速な� ��理を必要としない保護機能、および外部で� ��動作状態監視を目的とした通信機能を主と� ��て有する。これらの機能を実現するための� ��算速度は、比較的低速でよい。

 一方、個別演算部40A,40B、およびコンバー タ制御部50の各処理は、ともに電動機電流あ� ��いは入力電流の制御を実施する必要がある� ��め、主回路の電流変化に対応できる高速な� ��算速度が必要となる。

 さらに、共通論理演算部60は、インバー� �部INV1,INV2、コンバータ部のスイッチング素� �へのゲート信号の出力機能、および過電流� �過電圧に対する高速な保護動作が必要であ� �、個別演算部40A,40Bよりも一桁高速な演算処� ��時間が必要になってくる。

 なお、すべての処理の演算周期を数μsに� ��定できれば性能の観点からは理想的である� ��、現在の技術では演算速度が速いほど、演� ��を実施するマイコンの消費電力は増大し、� ��イコンへの電源を供給する制御電源は大容� ��化する。また、演算速度が速いほどマイコ� ��の発熱が増大し、制御部10に内蔵される冷� �フィンや冷却ファンが大型化するため、制� �部10のサイズ、質量、コストの増大を招く。

 一方、演算内容に応じて最適な演算速度� ��すれば、電動機の制御性能を確保しつつ、� ��イコンの消費電力を抑え、マイコンの発熱� ��抑えることができるので、制御電源容量の� ��型化、冷却フィンや冷却ファンの小型化が� ��能となる。また、制御部10の小型化、軽量� �、低コスト化が可能となれば、制御装置100� �サイズ、質量、コストの低減が可能となる� �

 以上のように、制御部10は、複数のイン� �ータ部INV1,INV2に関する共通な制御信号CSを生 成する第一の共通演算部20、複数のインバー� ��部INV1,INV2に関する共通な基本トルク指令TP0� ��演算出力する第二の共通演算部30、複数台� �インバータ部INV1,INV2のそれぞれに関するイ� �バータ電圧指令IPW1,IPW2を個別に演算出力す� �個別演算部40A,40B、共通演算部20,30および個� �演算部40A,40Bからの制御信号に基づき、複数� ��インバータ部INV1,INV2へのゲート信号IG1,IG2を 出力する共通論理演算部60を備えるようにし� ��いるので、以下の効果を奏する。

(本実施の形態の電動機制御装置による効果)
 まず、前述のとおり、永久磁石同期電動機� ��、インバータ周波数とロータ周波数が同期� ��て動作するものであるため、複数の永久磁� ��同期電動機を一台のインバータで並列一括� ��動することはできず、永久磁石同期電動機� ��台毎に駆動用インバータが必要となり、各� ��ンバータに個別に制御部が必要となる。こ� ��場合、本実施の形態で説明したように、制� ��部10を各インバータ部において共通とし、� �ーケンス処理部21、保護検知部22、通信処理� ��23、基本トルク指令生成部31、および平均化 処理部32を各インバータ部で共用することで� ��制御部10で演算するソフトウエアの規模を� �要最低限とすることができるため、制御部10 の小型化、軽量化、低コスト化が可能となり 、制御装置100のサイズ、質量、コストの低減 が可能となる。

 また、各インバータ部、コンバータ部に� ��応するゲート論理部61A,61B,62を共通の共通論 理演算部60に内蔵する構成としたことで、複� ��のうちの一台のインバータ部で異常が発生� ��た場合においても、フィルタコンデンサFC� �共通して接続される他の各インバータ部に� �応するゲート信号を速やかに、且つ、同時� �オフすることが可能となる。これにより、� �御装置100全体に故障被害が拡大するのを防� �することができる。

 また、第一の共通演算部20は、外部から� �運転指令信号CMDを受けて少なくともインバ� �タ部INV1,INV2に関する制御信号CSを演算出力す るシーケンス処理部21、制御装置100の異常状� ��を検出し、少なくとも全てのインバータ部� ��停止させる保護検知部22、入力電圧VS、入力 電流IS、直流電圧VD、電動機電流I1,I2、ならび に保護検知部22およびシーケンス処理部21か� �の各信号を入力とし、外部の機器状態監視� �置へこれらを出力する機能を有した通信処� �部23を構成したので、各インバータ部の情報 の集中把握が容易となり、且つ、各インバー タ部に対する演算処理の一部を共通化できる ので、制御部10で演算するソフトウエアの規� ��を必要最低限とすることができるため、制� ��部10の小型化、軽量化、低コスト化が可能� �なり、制御装置100のサイズ、質量、コスト� �低減が可能となる。

 また、シーケンス処理部21、保護検知部22 、および通信処理部23を含む第一の共通演算� ��20、ならびにシーケンス処理部21からの制御 信号CSおよび速度信号FM1、FM2を入力として個� ��演算部40A,40Bへ基本トルク指令TP0を出力する 基本トルク指令生成部31からなる第二の共通� ��算部30を構成したので、各インバータ部に� �する共通的な制御信号でありながら、第一� �共通演算部20に内蔵される演算に比して高速 な演算が必要とされる基本トルク指令生成部 31の演算速度のみを高速とすることが可能と� ��り、共通演算部全体の演算速度を増加させ� ��必要がなくなる。その結果、マイコンの消� ��電力を削減でき、マイコンの制御電源を小� ��化できるため、制御部10の小型化、軽量化� �低コスト化が可能となり、制御装置100のサ� �ズ、質量、コストの低減が可能となる。

 また、基本トルク指令TP0は、複数の交流� ��動機の平均電動機速度FMAを使用して演算し� ��演算結果である基本トルク指令TP0を各電動� ��に対応する個別演算部40へ共通に入力する� �と構成としたので、一部の車輪に空転が発� �した場合や車輪径により複数の電動機の回� �数に差異が生じている場合においても、車� �が所定の加速を得るために平均的に必要な� �本トルク指令TP0を安定に得ることが可能と� �る。

 また、基本トルク指令生成部31を共通演� �部としていることから、基本トルク指令生� �部31を個別演算部に含める場合と比較して、 制御部10の全体的なソフトウエアの規模を減� ��させることができるので、必要最低限のマ� ��コンで構成することができる。このため、� ��御部10の小型化、軽量化、低コスト化が可� �となり、制御装置100のサイズ、質量、コス� �の低減が可能となる。

 また、個別演算部40A,40Bは、各電動機の速 度FM1、FM2に基づいて制御信号SS1、SS2を演算す る空転制御部42A,42B、空転制御部42A,42Bの出力� ��よび共通演算部20,30から入力された基本ト� �ク指令TP0に基づいてトルク指令TP1,TP2を演算� ��るトルク指令演算部41A,41B、ならびにトルク 指令TP1、TP2、電動機電流I1、I2、第一の回転� �ンサRZ1からの信号R1、および第二の回転セン サRZ2からの信号R2に基づいて各電動機M1、M2の トルクがトルク指令TP1、TP2にそれぞれ一致す る様にインバータ部INV1,INV2へのインバータ電 圧指令IPW1,IPW2を出力するINV制御部43A,43Bを有� �る構成としたので、複数の車輪間の回転状� �の差異により個別制御が必要となる永久磁� �同期電動機のトルク制御部分(INV制御部43A,43B に相当)、空転制御部分(空転制御部42A,42B)の� �を個別演算部に割り当てることが可能にな� �、制御部10の全体的なソフトウエアの規模を 減少させて必要最低限とすることができ、必 要最低限のマイコンで構成することができる 。このため、制御部10の小型化、軽量化、低� ��スト化が可能となり、制御装置100のサイズ� ��質量、コストの低減が可能となる。

 また、共通論理演算部60は、INV制御部43A,4 3Bから入力された複数のインバータ部INV1、INV 2に対応するインバータ電圧指令IPW1,IPW2に基� �いて、それぞれのインバータ部に対応する� �ート信号IG1、IG2を出力するゲート論理部61A,6 1Bを備えるとともに、入力電圧VS、入力電流IS 、第一の電動機電流I1、第二の電動機電流I2� �および直流電圧VDから得られた信号が所定の 条件を満たさない場合(例えば、直流電圧VDが 所定の値を超過した場合等)に保護検知信号HW Hを出力する高速保護検知部65、ならびに入力 側接触器K、電動機側接触器MMK1,MMK2への制御� �号、および接点状態信号に応じて制御信号KO Fを出力する接触器論理部64をさらに備え、保 護検知信号HWH、制御信号KOF、および共通演算 部20からの制御信号SWHに応じて複数のインバ� ��タ部INV1,INV2に対応するゲート信号IG1,IG2を同 時にオフすることが可能な構成としたので、 複数のうちの一台のインバータ部で異常が発 生した場合や各接触器に異常が生じた場合に おいても、フィルタコンデンサFCに共通して� ��続され直流電圧VDを共有する各インバータ� �に対応するゲート信号を速やかに同時にオ� �することが可能となる。これにより、制御� �置100全体に故障被害が拡大するのを防止す� �ことができる。

 また、直流電圧源として、交流電圧を直� ��電圧に変換するコンバータ部CNVをさらに有� ��る場合において、第一の共通演算部20、第� �の共通演算部20からの制御信号CS、直流電圧V D、入力電圧VS、および入力電流ISからの信号� ��入力とするCNV制御部51を有するコンバータ� �御部50、およびコンバータ制御部50からの制� ��信号CPWに基づきコンバータ部CNVのゲート信� ��CGを出力するゲート論理部62をさらに備えた 構成とし、ゲート論理部62を含む共通論理演� ��部60は、保護検知信号HWH、制御信号KOF、お� �び第一の共通演算部20からの制御信号SWHに応 じて複数のインバータ部に対応するゲート信 号およびコンバータ部のゲート信号を同時に オフすることが可能な構成としたので、複数 のうちの一台のインバータ部で異常が発生し た場合、コンバータ部で異常が発生した場合 、あるいは各接触器に異常が生じた場合にお いても、フィルタコンデンサFCに共通して接� ��される直流電圧VDを共有する各インバータ� �およびコンバータ部のそれぞれに対応する� �ート信号を速やかに、且つ、同時にオフす� �ことが可能となる。これにより、制御装置10 0全体に故障被害が拡大するのを防止するこ� �ができる。

 また、制御部10の演算処理周期は、第一� �共通演算部20、第二の共通演算部30、個別演� ��部40A,40B、共通論理演算部60の順に短く設定� ��たので、演算内容に応じた最適な演算速度� ��することができ、電動機の制御性能を確保� ��つつ、マイコンの消費電力を抑え、マイコ� ��の発熱を抑えることができる。その結果、� ��御部10の制御電源容量や冷却ファンの小型� �することができ、制御部10の小型化、軽量化 、低コスト化が可能となって、制御装置100の サイズ、質量、コストの低減が可能となる。

(他の実施の形態、他の用途等に関する付言)
 なお、本発明の内容は、インバータ部INV1,IN V2とする2台のインバータを備えた場合を一例 として説明したが、この台数に限定されるも のではなく、3台以上のインバータを備える� �合にも容易に拡張することができる。なお� �3台以上備える場合には、それぞれに対応す� ��個別演算部を追加して設けるとともに、対� ��するゲート論理部を共通論理演算部60に追� �して設けることで、本発明の内容を容易に� �用することができる。

 なお、上記の各実施の形態に示した構成� ��、本発明の内容の一例であり、別の公知の� ��術と組み合わせることも可能であるととも� ��、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部� ��省略する等、変更して構成することも可能� ��あることは言うまでもない。

 さらに、本明細書では、電気車の制御装� ��への適用を主とする発明内容の説明を行っ� ��いるが、適用分野は電気車に限定されるも� ��ではなく、電気自動車、エレベータ等の種� ��の関連分野への適用が可能であることも言� ��までもない。