CN103303158B - 电车的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于，将运算负荷抑制在最小限度并可靠地求出最大粘着转矩，提高空转打滑探测时的加减速性能。此外，即使在车轮与轨道间的粘着状态急剧变化从而粘着系数瞬间降低的情况下也可靠地抑制空转打滑。为了将运算负荷抑制在最小限度并可靠地求出最大粘着转矩，总是存储着推定粘着转矩，在空转打滑探测时根据存储着的即将空转打滑探测之前的多个推定粘着转矩来求出最大值，将该最大值作为最大粘着转矩。此外，对即将空转打滑探测之前的最大粘着转矩和空转打滑探测时的推定粘着转矩的值进行比较运算，在该运算值超过了阈值的情况下判断为粘着系数的急剧降低条件，在粘着系数没有急剧降低的条件下进行比较并将转矩的缩小恢复率切换为较低的值，将缩小恢复时的转矩的值设为更小的值，由此来可靠地抑制空转打滑。

Description

电车的控制装置

技术领域

本发明涉及对在电车的车轮与轨道间产生的空转打滑进行控制的技术。

背景技术

在列车的车轮发生了空转/打滑的情况下，缩小驱动/制动转矩来使其收敛，空转/打滑收敛后恢复转矩，将这种控制称作再粘着控制。在再粘着控制中，存在使用作为切向力系数的最大值的、与由车轮与轨道间的环境条件决定的粘着系数相当的粘着转矩的控制。作为该背景技术存在JP特开平1-243803号公报(专利文献1)。关于恢复转矩的值，在该公报中记载有“始终推算该粘着系数，同时推算与由所述产生转矩推算单元推算出的电动机的产生转矩相对应的电动机电流，当由所述空转/打滑探测单元探测出空转或打滑时，根据空转或打滑产生前以及刚刚产生后的粘着系数和与所述电动机的产生转矩相对应的电动机电流来推算在粘着系数最大或接近最大时所对应的电动机电流，将该电动机电流作为电动机的电流指令来提供”。此外，存在JP特开2000-125406号公报(专利文献2)。在该公报中，记载有“在产生了粘着系数的急剧变动的情况下，由于主电动机速度检测延迟而发展为较大的空转/打滑，产生为了再粘着必须大幅降低转矩的状况，有导致乘坐舒适度的恶化和粘着力的利用率的降低之嫌。根据使用了主电动机电压/电流信息的延迟较少的推定速度，一边每时每刻用最小量纲干扰观测器高精度且迅速地推定切向力以及切向力系数，一边对主电动机转矩指令值进行控制”(参照发明摘要)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开平1-243803号公报

专利文献2：JP特开2000-125406号公报

发明的概要

发明要解决的课题

在车辆踏冰，或从干燥的隧道内驶出到有雪的屋外的情况下，存在车辆与轨道间的粘着状态急剧地变化，粘着系数瞬间降低，结果产生空转打滑的情况。在所述专利文献1中，记载有在线路与车轮间的粘着系数最大或最大附近的状态下对电车进行驱动控制的技术。在粘着系数的急剧降低所导致的空转打滑的情况下，期待一种与急剧降低后的低粘着系数相对应的控制。但是，所述专利文献1，没能对应像上述那样粘着状态急剧地变化，粘着系数瞬间降低的情况，有可能再次引起空转/打滑。此外，在所述专利文献2中，记载有利用根据主电动机电压/电流而求出的旋转速度的推定值来进行基于最小量纲干扰观测器的切向力系数的推定的技术。通过运算来推定切向力系数，每个控制周期的运算负荷变得非常大。

发明内容

因此，本发明是一种即使在粘着系数发生了瞬间的变化的情况下，也能够抑制运算负荷，以高处理速度高精度地进行再粘着控制的技术。例如，在由于粘着状态急剧减少而产生了空转打滑的情况下，与粘着状态没有急剧变化的情况相比，增大转矩的降低幅度，防止再次的空转/打滑。

解决课题的手段

为了解决上述课题，例如采用权利要求书中记载的构成。

本申请包含多个解决上述课题的手段，举出其一例，在基于粘着转矩进行电车的粘着控制的电车控制装置中，特征在于，具有：空转打滑探测控制部，其对电车的空转打滑进行探测；粘着转矩运算部，其对电车的粘着转矩进行运算；粘着转矩保持部，其按照一定间隔对运算出的粘着转矩进行存储，在探测到了空转打滑的情况下，基于探测前的多个粘着转矩来输出第一粘着转矩，并且将空转打滑探测时的粘着转矩作为第二粘着转矩而输出；指令转矩产生部，其在探测到了空转打滑的情况下，使电动机的驱动转矩减少为第一驱动转矩；和探测部，其基于第一粘着转矩和第二粘着转矩来对粘着状态的突变进行探测，指令转矩产生部在探测到了粘着状态的突变的情况下，与没有探测到突变的情况相比，使第一转矩值相对即将探测空转打滑之前的驱动转矩的减少幅度增大。

发明效果

根据本发明，即使在粘着系数急剧降低的情况下，也能够通过较少的运算负荷高精度地抑制空转打滑，电车的加减速性能提高。

上述以外的课题、构成以及效果，通过以下的实施方式的说明来明确。

附图说明

图1是表示本发明所涉及的作用于车轮的力的图。

图2是表示本发明所涉及的滑动速度与切向力系数的关系的图。

图3是表示本发明的再粘着控制的概要的图。

图4是表示本发明的再粘着控制模块的图。

图5是表示求出本发明的最大粘着转矩的过程的图。

图6是表示本发明的再粘着控制波形的图。

图7是表示本发明的粘着条件的急剧降低判断的过程的图。

图8是表示本发明的再粘着的控制流程的图。

图9是表示本发明的通常时和粘着条件急剧降低时的各自的驱动转矩控制的差异的图。

图10是表示将本发明搭载于电车的情况下的一个实施方式的图。

具体实施方式

铁道车辆通过作用于车轮与轨道间的粘着力能够进行加减速，粘着力由作用于车轮与轨道间的垂直负重N、和表示车轮与轨道间的摩擦系数的切向力系数μ来决定(参照图1)。垂直负重由包括台车在内的车辆重量来决定，切向力系数如图2的切向力系数图所示，由车轮与轨道间的环境条件(油水分、表面粗糙度、灰尘等)所决定的粘着系数μmax(＝切向力系数的最大值)、和车轮的滑动速度来决定。

车轮的空转打滑，通过提高如图1所示那样作用于车轮的驱动/制动转矩τd所能产生的最大粘着转矩τa_max而产生。在此所说的空转打滑是指如图2所示那样车轮的滑动速度到达与切向力系数图上的宏观滑动区域相当的范围的现象。若产生空转打滑则车辆的加速性能受损，因此在探测出了空转打滑的情况下实施缩小驱动/制动转矩使空转打滑收敛，当空转打滑收敛后恢复转矩的再粘着控制，即转矩控制。尤其是，切向力系数μ，在由于从DRY(干燥)变化为WET(湿润)而产生了空转打滑的情况下，WET状态的粘着系数比DRY状态小，在基于DRY状态的转矩控制中，存在再次产生空转打滑的危险性。

再粘着控制根据在空转打滑产生时在车轮与轨道间可能产生的最大粘着转矩来缩小驱动/制动转矩从而抑制空转打滑，若过多地缩小转矩则加减速性能下降。此外，若转矩缩小后的恢复转矩的值过多地小于最大粘着转矩则成为加减速不良，反之若恢复转矩的值过多地大于粘着转矩则再次产生空转打滑，因此合适的恢复转矩的值的决定方法很重要。图3中示出从空转探测到缩小转矩使其减少，在再粘着探测后恢复转矩使其再次增加的一系列的再粘着控制。在此，本发明中的缩小转矩是指为了使空转打滑后的车轮再粘着而使转矩减少的值。因此，在为了使车轮再粘着而阶段性地或连续地使转矩变化的情况下，将上述的再粘着区间的主要的值设为缩小转矩。同样，恢复转矩是指在再粘着后，为了进行列车的加减速控制而使转矩上升的值。

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

实施例1

本实施例，是在图10中记载的那种电车100上搭载的电车控制装置中，对于空转打滑的再粘着控制，判断粘着系数是否急剧降低，并在各种情况下进行不同的控制的例子。电车100具备：由电动机200驱动的车轮、对电动机200进行控制的逆变器300、以及对逆变器300进行控制的逆变器控制部400，设想本实施例为逆变器控制部400的一部分或一个功能。电车只要为电动机驱动即可，电源也可以从架线、蓄电池、其他驱动源来接受电力。

图4是本实施例的再粘着控制框图，图示了逆变器控制部400的构成的一部分。再粘着控制部由如下部分构成：对电动机的角速度进行运算的角速度运算部3、基于电动机角速度信息等来探测车轮的空转打滑的空转打滑探测控制部1、和基于空转打滑探测信息来对提供给电动机的转矩指令进行运算的转矩控制部2。

空转打滑探测控制部1利用由角速度运算部3求出的电动机角速度来对车轮的空转打滑的探测和解除进行判断，并输出空转打滑标志。

空转打滑探测部14，当空转探测时，在通过将由角加速度运算部11求出的电动机角加速度，减去应用一阶延迟滤波器12而求出的与车辆加速度相当的电动机角加速度而求出的空转角加速度，大于规定的阈值时，探测出空转并输出标志。此外，当打滑探测时，在通过将应用一阶延迟滤波器12而求出的与车辆加速度相当的电动机角加速度减去由角加速度运算部11求出的电动机角加速度而求出的打滑角加速度大于规定的阈值时，探测出打滑并输出标志。

空转打滑解除部15利用由角加速度运算部11求出的电动机角加速度和由冲击(jerk)运算部13求出的冲击(角加速度的1阶微分值)来对空转打滑的解除进行探测并输出标志。空转探测后的空转解除的探测，在角加速度比规定的阈值小，并且冲击比规定的阈值大的条件成立的情况下输出空转解除探测标志。此外，打滑探测后的打滑解除的探测，在角加速度比规定的阈值大，并且冲击比规定的阈值小的条件成立的情况下输出打滑解除探测标志。

触发器16基于空转打滑探测部14所输出的空转打滑的探测标志、和空转打滑解除部所输出的空转打滑的解除标志，来输出空转打滑探测标志。

转矩控制部2对再粘着控制时的指令转矩的实现所需的电动机电流指令进行运算并输出。粘着转矩运算部21，利用由角速度运算部3求出的电动机的角速度和电动机指令转矩信息，来对推定粘着转矩进行运算。车轮轴换算的推定粘着转矩τ_a通过将与车轮的旋转相关的运动方程式即式(1)变换为式(1)′所示的τ_a的形式来求出。此外，作为参考，粘着转矩如式(2)所示，由作用于车轮与轨道间的垂直负重N、和表示车轮与轨道间的摩擦系数的切向力系数μ来表示。一般来说，铁道车辆在电动机输出轴与车轮轴之间具备减速机构，在由转矩控制部2通过电动机轴换算来进行运算的情况下，通过将式(1)～式(2)所表示的车轮轴换算的转矩除以(除)减速比来求出。

【数1】

$J\frac{{\mathrm{d\ω}}_d}{\mathrm{dt}}={\mathrm{\τ}}_d-{\mathrm{\τ}}_a$

${\mathrm{\τ}}_a={\mathrm{\τ}}_d-J\frac{{\mathrm{d\ω}}_d}{\mathrm{dt}}$

τ_d驱动转矩[N·m]

τ_a粘着转矩[N·m]

J车轮的惯性(车轮基准)[kg·m²]

ω_d车轮的旋转角加速度[rad/s]

【数2】

τ_a＝F_a·r

                         …式(2)

＝μ·N·r

F_a粘着力[N]

r车轮半径[m]

μ切向力系数【-]

N垂直负重[N]

探测时的值保持部22，保持由空转打滑探测控制部1探测出空转打滑从而空转打滑标志成为ON时的推定粘着转矩，并作为空转打滑时的粘着转矩τe_slip而输出。即将探测之前的最大值保持部23，将由粘着转矩运算部20求出的推定粘着转矩保持到从空转打滑探测的时刻回溯规定时间的时间点为止，当空转打滑探测控制部1探测出空转打滑从而空转打滑标志成为ON时，从保持着的多个推定粘着转矩的值中选择最大值，并将该值作为最大粘着转矩τe_max而输出(另外，因为打滑时正在减速，所以转矩的符号为负，由于作为绝对值来考虑因而与空转时同样地求出，因此，以下只要没有特别说明则将空转时和打滑时同样地对待)。即将探测之前的最大值保持部23，关于推定粘着转矩的保持，也可以根据记录负荷而连续地、或者一定期间、或者使时间间隔变化来进行记录。像这样，关于最大粘着转矩的推定，既不用直接求解方程式等来算出，而且所使用的粘着转矩的记录间隔也不会过于密集，因此能够以较低的运算成本来进行推定。通过抑制运算成本，处理所花费的时间也能够减少，处理的实时性也提高。特别是，在重视响应性的情况下，也可以使粘着转矩的记录间隔更窄。

在此求出的最大粘着转矩τe_max，成为图5所示的、与作为切向力系数的最大值的粘着系数相对应的粘着转矩。原因在于，在滑动速度逐渐放大而达到空转探测的过程中，在滑动速度从微小滑动区域到达宏观滑动区域时必定通过切向力系数成为峰值的(粘着系数)区域。即，因为在即将空转探测之前通过与切向力系数图上的粘着系数相当的转矩即最大粘着转矩区域，所以通过从保持着的即将空转探测之前的多个粘着转矩中选择最大值，将会高精度地求出最大粘着转矩τe_max。

粘着急剧降低探测部27，如图7所示，对由探测时的值保持部22求出的空转打滑时的粘着转矩τe_slip和由即将探测之前的最大值保持部23求出的最大粘着转矩τe_max进行比较运算，对粘着状态的急剧变化所导致的粘着系数的急剧降低进行探测，并输出粘着急剧降低探测标志。粘着系数的急剧降低探测，通过对最大粘着转矩τe_max和粘着转矩τe_slip进行运算处理来探测，例如利用最大粘着转矩τe_max与粘着转矩τe_slip的差即(τe_max-τe_slip)的值比规定的阈值大，或者最大粘着转矩τe_max与粘着转矩τe_slip的比例即(τe_slip÷τe_max)的值比规定的阈值小等来进行检测。例如，针对(τe_slip÷τe_max)的阈值，也可以基于“切向力系数的降低率”、和后述的缩小转矩的缩小率即“转矩缩小率”来进行设定。

转矩缩小/恢复率运算部28，如图6所示那样输出再粘着控制时的缩小/恢复转矩的缩小/恢复率，在没有输出粘着急剧降低探测标志的状态即通常条件下输出转矩缩小/恢复率a1、a2[％]，在输出了粘着急剧降低探测标志的粘着急剧降低条件下，输出比通常条件的缩小/恢复率即a1、a2[％]小的值即a1_low、a2_low[％]。a1、a1_low设为使空转打滑的车轮再粘着的系数即可。

转矩模式运算部26，基于从空转打滑探测控制部1输出的空转打滑标志来输出再粘着控制时的转矩缩小/恢复波形即转矩模式。转矩缩小/恢复率在通常条件下输出转矩缩小/恢复率a1、a2[％]，在输出了粘着急剧降低探测标志的粘着急剧降低条件下，切换为比通常条件的缩小/恢复率即a1、a2[％]小的值即a1_low、a2_low[％]。

指令转矩运算部24，基于粘着转矩τe_slip、最大粘着转矩τe_max、和从转矩模式运算部26输出的转矩模式，如图6所示那样输出再粘着控制时的指令转矩。在通常条件的情况下，缩小转矩设为对粘着转矩τe_slip乘以缩小率a1而得到的τe_slip[Nm]×a1[％]，恢复转矩设为对最大粘着转矩τe_max乘以恢复率a2而得到的τe_max[Nm]×a2[％]。缩小转矩通过基于空转探测时的粘着转矩τe_slip来缩小转矩从而可靠地对空转进行收敛(τe_max≥τe_slip)，恢复转矩通过基于最大粘着转矩τe_max来恢复转矩从而最大限度利用粘着转矩实现加减速性能的最大化。此外，在粘着急剧降低条件的情况下，缩小转矩设为对粘着转矩τe_slip乘以缩小率a1_low而得到的τe_slip[Nm]×a1_low[％]，恢复转矩设为对粘着转矩τe_slip乘以恢复率a2_low而得到的τe_slip[Nm]×a2_low[％]。缩小转矩/恢复转矩都基于作为比最大粘着转矩τe_max小的值的空转探测时的粘着转矩τe_slip来对转矩进行控制，而且，通过将转矩缩小率/恢复率都设为比通常条件的转矩缩小率/恢复率a1、a2小的值即a1_low、a2_low来实现可靠的空转收敛。

向量控制部25，将由指令转矩运算部24求出的指令转矩变换为电动机电流指令。电压运算部29将电动机电流指令变换为电动机电压指令，接受了电动机电压指令的PWM(Pulse Width Modulation/脉冲宽度调制)将PWM信号发送到逆变器300。

由角速度运算部3运算的电动机角速度，也可以为如下方式：用安装于电动机的旋转速度传感器信息来代替，或者，利用传感器信息来运算电动机角速度。此外，空转打滑探测控制部1，也可以为如下构成：根据多个电动机角速度信息来推算滑动速度或滑动率，将滑动速度或滑动率与规定的阈值进行比较来对空转打滑进行探测解除。

即将探测之前的最大值保持部23，对于由粘着转矩运算部20求出的推定粘着转矩，保持着从空转打滑探测的时刻回溯了规定时间的时间点和进一步回溯了规定时间的时间点之间的推定粘着转矩。并且，也可以为如下方式：在空转打滑探测控制部1探测出空转打滑从而空转打滑标志成为ON时，从保持着的多个推定粘着转矩的值中选择最大值，并将该值作为最大粘着转矩τe_max而输出。此外，也可以为如下方式：即将探测之前的最大值保持部23，在空转打滑探测控制部1探测出空转打滑从而空转打滑标志成为ON时，选择保持着的多个推定粘着转矩的值的平均值，并将该值作为最大粘着转矩τe_max而输出。

或者，即将探测之前的最大值保持部23，也可以为如下方式：在空转打滑探测控制部1探测出空转打滑从而空转打滑标志成为ON时，求出保持着的多个推定粘着转矩的值的平均值和保持着的推定粘着转矩之差，在该差比所设定的阈值大的情况下，将超过了阈值的推定粘着转矩的值除外，来求出最大值、或者平均值、或者最小值的任意一者，并将该值作为最大粘着转矩τe_max而输出。在将超过了所设定的阈值的推定粘着转矩的值除外的情况下，能够防止由于噪声而最大粘着转矩τe_max被较大地求得的情况。此外，在利用推定粘着转矩的平均值、或者最小值的任意一者求出了最大粘着转矩τe_max的情况下，与使用了最大值的情况相比恢复转矩的值较小，因此在将转矩的值提高到恢复转矩为止时，不易发生空转，安全性进一步提高。

空转打滑探测部14也可以采用如下方式：对探测时的值保持部22所求出的空转打滑时的粘着转矩τe_slip和即将探测之前的最大值保持部23所求出的最大粘着转矩τe_max进行比较运算，并输出空转打滑探测标志。空转打滑的探测，通过对最大粘着转矩τe_max和粘着转矩τe_slip进行运算处理来进行探测，例如利用最大粘着转矩τe_max与粘着转矩τe_slip的差即(τe_max-τe_slip)的值大于规定的阈值、或者最大粘着转矩τe_max与粘着转矩τe_slip的比例即(τe_max÷τe_slip)的值大于规定的阈值等来进行检测。

空转打滑解除部15也可以采用如下方式：对粘着转矩运算部21所输出的推定粘着转矩和电动机指令转矩进行比较运算，来探测空转打滑的解除并输出标志。空转打滑探测后的空转打滑解除的探测，通过对推定粘着转矩和电动机指令转矩进行运算处理来进行探测，例如利用推定粘着转矩与电动机指令转矩的差小于规定的阈值、或者比例的值小于规定的阈值等来进行检测。

以下，利用图8对本实施例的一系列动作进行说明。

转矩控制部2对推定粘着转矩进行运算，并依次保持其值(001)。

车轮的滑动速度逐渐放大，若滑动速度从微小滑动区域到达宏观滑动区域，则通过将角加速度运算部11所求出的电动机角加速度减去应用一阶延迟滤波器12而求出的与车辆加速度相当的电动机角加速度而求出的空转角加速度成为比规定的阈值大的值，且空转打滑探测部14输出空转探测标志(002)。

由于空转探测标志成为ON，因此探测时的值保持部22保持空转标志成为ON时的推定粘着转矩，并输出空转时的粘着转矩τe_slip(003)。即将探测之前的最大值保持部23，将粘着转矩运算部20所求出的推定粘着转矩保持到从空转打滑探测的时刻回溯了规定时间的时间点为止，从保持着多个推定粘着转矩的值中选择空转标志成为ON时的最大值，并将该值作为最大粘着转矩τe_max而输出(003)。即将探测之前的最大值保持部23为了保持而回溯的时间，最大到探测到上次空转所导致的再粘着控制的空转解除时为止。滑动速度在从微小滑动区域到达宏观滑动区域时通过粘着系数区域，因此从保持着的即将空转探测之前的多个粘着转矩中选择的最大值成为与粘着系数相当的粘着转矩即最大粘着转矩τe_max。

粘着急剧降低探测部27，如图7所示对探测时的值保持部22所求出的空转打滑时的粘着转矩τe_slip和即将探测之前的最大值保持部23所求出的最大粘着转矩τe_max进行比较运算，在τe_max与τe_slip的差即(τe_max-τe_slip)的值小于规定的阈值、或者τe_max与τe_slip的比例即(τe_max÷τe_slip)的值小于规定的阈值的情况下，判断为粘着系数没有急剧降低的通常条件(004)。因此，转矩缩小/恢复率运算部28输出通常的转矩缩小/恢复率a1、a2[％]，转矩模式运算部26输出基于通常的转矩缩小/恢复率a1、a2[％]的转矩缩小/恢复转矩模式。此外，在粘着系数急剧降低条件的判断中，以τe_max与τe_slip的差即(τe_max-τe_slip)、或者τe_max与τe_slip的比例即(τe_max÷τe_slip)为例进行了说明，但只要能够比较τe_max和τe_slip的大小的差异，则不限定于差或比例，显然也可以利用其他四则运算、或独自的函数。

在τe_max与τe_slip的差即(τe_max-τe_slip)的值大于规定的阈值、或者τe_max与τe_slip的比例即(τe_max÷τe_slip)的值大于规定的阈值的情况下，粘着急剧降低探测部27判断为粘着状态的急剧变化所导致的粘着系数的急剧降低条件，并输出粘着急剧降低探测标志。在探测出了粘着系数的急剧降低的情况下，转矩缩小/恢复率运算部28输出比通常条件的缩小/恢复率即a1、a2[％]小的值即a1_low、a2_low[％]，转矩模式运算部26，输出基于比通常条件的缩小/恢复率即a1、a2[％]小的值即a1_low、a2_low[％]的转矩缩小/恢复转矩模式。

指令转矩运算部24，如图6所示，在通常条件的情况下，缩小转矩输出对粘着转矩τe_slip乘以缩小率a1而得到的τe_slip[Nm]×a1[％]，恢复转矩输出对最大粘着转矩τe_max乘以恢复率a2而得到的τe_max[Nm]×a2[％](005)。缩小转矩基于比最大粘着转矩τe_max小的值即粘着转矩τe_slip来对转矩进行缩小，因此实现了可靠的空转的收敛。此外，恢复转矩基于最大粘着转矩τe_max来对转矩进行恢复，因此能够设为与粘着系数相当的最大粘着转矩τe_max附近的值，最大限度利用粘着转矩实现了加减速性能的最大化。

指令转矩运算部24，如图6所示，在粘着急剧降低条件的情况下，缩小转矩输出对粘着转矩τe_slip乘以缩小率a1_low而得到的τe_slip[Nm]×a1_low[％]，恢复转矩输出对粘着转矩τe_slip乘以恢复率a2_low而得到的τe_slip[Nm]×a2_low[％](006)。缩小转矩/恢复转矩都基于比最大粘着转矩τe_max小的值即空转探测时的粘着转矩τe_slip来对转矩进行控制，而且，通过将转矩缩小率/恢复率都设为比通常条件的转矩缩小率/恢复率a1、a2小的值即a1_low、a2_low，即使在粘着系数瞬间急剧降低的条件下也能够实现可靠的空转收敛。

因此，如图9所示，即使在即将空转探测之前的驱动转矩相同的情况下，根据是没有输出粘着急剧降低探测标志的状态即通常条件、还是输出了粘着急剧降低探测标志的粘着急剧降低条件的哪一种条件，缩小转矩或恢复转矩将会输出不同的值。在本实施例中，对于通常时的缩小转矩τ_α2和急剧降低时的缩小转矩τ_β2，通过使其成为“τ_α2＞τ_β2”的关系，能够在各自的条件下进行合适的空转打滑的抑制。此外，通过同样地使各自的条件下的恢复转矩即τ_α1和τ_β1成为“τ_α1＞τ_β1”的关系，能够在各自的条件下实现合适的再粘着控制。例如，在图9中，将“通常时”、“急剧降低时”分别替换为“非急剧降低时”、“通常时”，在“非急剧降低时”，与“通常时”相比使缩小转矩增大，这样的概念也包含在本实施例中。关于恢复转矩也是同样。

在粘着急剧降低条件下产生了空转探测的情况下，也可以认为空转探测前的切向力系数μ，原本为例如图2中的DRY(干燥)，而在空转探测时变化成了WET(湿润)。因此，在粘着急剧降低条件下，通过进行基于空转探测后的粘着系数的处理，能够高效地进行空转打滑的抑制。另外，在此以空转产生时为例进行了说明，但对于打滑产生时也同样地发挥功能。

根据以上，在本实施例中，能够在抑制运算负荷的同时高精度地求出最大粘着转矩，能够提高空转打滑探测时的加减速性能。此外，在车轮与轨道间的粘着状态急剧地变化从而粘着系数瞬间降低的情况下，通过检测该急剧降低，能够实现与粘着状态相适合的空转打滑的抑制。

实施例2

在实施例2中，在实施例1中参照的图8的(001)到(004)的控制流程相同，可以替换阅读。

在τe_max与τe_slip的差即(τe_max-τe_slip)的值大于规定的阈值、或者τe_max与τe_slip的比例即(τe_max÷τe_slip)的值大于规定的阈值的情况下，粘着急剧降低探测部27判断为粘着状态的急剧变化所导致的粘着系数的急剧降低条件，并输出粘着急剧降低探测标志。在探测到了粘着系数的急剧降低的情况下，转矩缩小/恢复率运算部28输出比通常条件的缩小/恢复差分即b1、b2[Nm]大的值即b1_large、b2_large[Nm]，转矩模式运算部26输出基于比通常条件的缩小/恢复差分即b1、b2[Nm]大的值即b1_large、b2_large[Nm]的转矩缩小/恢复转矩模式。b1、b1_large只要设为使空转打滑了的车轮再粘着的系数即可。

在实施例2中，在图8的流程(005)中，指令转矩运算部24，在通常条件的情况下，缩小转矩输出将粘着转矩τe_slip减去缩小差分b1而得到的τe_slip[Nm]-b1[Nm]，恢复转矩输出将最大粘着转矩τe_max减去恢复差分b2而得到的τe_max[Nm]-b2[Nm]。缩小转矩基于比最大粘着转矩τe_max小的值即粘着转矩τe_slip来缩小转矩，因此实现了可靠的空转的收敛。此外，恢复转矩基于最大粘着转矩τe_max来恢复转矩，因此能够设为与粘着系数相当的最大粘着转矩τe_max附近的值，最大限度地利用粘着转矩实现了加减速性能的最大化。

此外，在粘着急剧降低条件的情况的处理(006)中，缩小转矩输出将粘着转矩τe_slip减去缩小差分bl_large而得到的τe_slip[Nm]-b1_large[Nm]，恢复转矩输出将粘着转矩τe_slip减去恢复差分b2_large而得到的τe_slip[Nm]-b2_large[Nm]。缩小转矩/恢复转矩都基于比最大粘着转矩τe_max小的值即空转探测时的粘着转矩τe_slip来对转矩进行控制，而且，通过将转矩缩小差分/恢复差分都设为比通常条件的转矩缩小差分/恢复差分b1、b2大的值即b1_large、b2_large，即使在粘着系数瞬间急剧降低的条件下也能够实现可靠的空转收敛。

像这样，在本实施例中，在空转打滑探测时的粘着系数相等的情况下，只要达成“[通常时的缩小转矩]＞[粘着系数急剧降低时的缩小转矩]”或者“[通常时的恢复转矩]＞[粘着系数急剧降低时的恢复转矩]”的任意一者或者两者即可。因此，应进行控制的缩小转矩或恢复转矩的计算方法，不限定于本实施例所示的减法。只要满足上述的转矩值的大小关系，则显然也可以利用其他的四则运算或独自的函数。

符号说明

1空转打滑探测控制部

2转矩控制部

3角速度运算部

11角加速度运算部

12一阶延迟滤波器

13冲击运算部

14空转打滑探测部

15空转打滑解除部

16触发器

21粘着转矩运算部

22探测时的值保持部

23即将探测之前的最大值保持部

24指令转矩运算部

25向量控制部

26转矩模式运算部

27粘着急剧降低探测部

28转矩缩小/恢复率运算部

29电压运算部

30PWM

100电车

200电动机

300逆变器

400逆变器控制部

Claims (17)

1.一种电车控制装置，是具备车轮、对所述车轮进行驱动的电动机、和对所述电动机进行控制的逆变器的电车的电车控制装置，

所述电车控制装置的特征在于，具有：

空转打滑探测控制部，其对所述电车的空转打滑进行探测；

粘着转矩运算部，其对所述电车的粘着转矩进行运算；

粘着转矩保持部，其针对每个一定的间隔存储运算出的所述粘着转矩，在探测到了空转打滑的情况下，基于探测前的多个所述粘着转矩来输出第一粘着转矩，并且将所述空转打滑探测时的所述粘着转矩作为第二粘着转矩来输出；

指令转矩产生部，其在探测到了空转打滑的情况下，使电动机的驱动转矩减少为第一驱动转矩；和

探测部，其在探测到了空转打滑的情况下，基于所述第一粘着转矩和所述第二粘着转矩来对粘着状态的突变进行探测，

所述指令转矩产生部，在探测到了所述粘着状态的突变的情况下和在没有探测到所述突变的情况下将所述第一驱动转矩设为不同的值。

2.根据权利要求1所述的电车控制装置，其特征在于，

所述指令转矩产生部，在空转打滑收敛之后使所述电动机的驱动转矩变化为第二驱动转矩，在探测到了所述粘着状态的突变的情况下和在没有探测到所述突变的情况下将所述第二驱动转矩设为不同的值。

3.根据权利要求1所述的电车控制装置，其特征在于，

所述指令转矩产生部，在探测到了所述粘着状态的突变的情况下，与没有探测到所述突变的情况相比使所述第一驱动转矩相对于即将探测空转打滑之前的所述驱动转矩的减少幅度增大。

4.根据权利要求2所述的电车控制装置，其特征在于，

所述指令转矩产生部，在探测到了所述粘着状态的突变的情况下，与没有探测到所述突变的情况相比使所述第二驱动转矩相对于即将探测空转打滑之前的所述驱动转矩的减少幅度增大。

5.根据权利要求2所述的电车控制装置，其特征在于，

所述指令转矩产生部，

在没有探测到所述粘着状态的突变的情况下，

所述第一驱动转矩成为所述第二粘着转矩与第一规定系数的积，

所述第二驱动转矩成为所述第一粘着转矩与第二规定系数的积，

在探测到了所述突变的情况下，

所述第一驱动转矩成为所述第二粘着转矩与比所述第一规定系数小的值即第三规定系数的积，

所述第二驱动转矩成为所述第二粘着转矩与比所述第二规定系数小的值即第四规定系数的积。

6.根据权利要求2所述的电车控制装置，其特征在于，

所述指令转矩产生部，

在没有探测到所述粘着状态的突变的情况下，

将所述第一驱动转矩设为从所述第二粘着转矩减去第五规定系数而得到的差，

将所述第二驱动转矩设为从所述第一粘着转矩减去第六规定系数而得到的差，

在探测到了所述突变的情况下，

将所述第一驱动转矩设为从所述第二粘着转矩减去比所述第五规定系数大的值即第七规定系数而得到的差，

将所述第二驱动转矩设为从所述第二粘着转矩减去比所述第六规定系数大的值即第八规定系数而得到的差。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的电车控制装置，其特征在于，

所述探测部，在从所述第一粘着转矩减去所述第二粘着转矩而得到的差超过了第一阈值的情况下、或者在所述第一粘着转矩除以所述第二粘着转矩而得到的商超过了第二阈值的情况下，对所述粘着状态的突变进行探测。

8.根据权利要求1～6中任一项所述的电车控制装置，其特征在于，

所述粘着转矩保持部，将多个所述粘着转矩的最大值或者平均值的任意一个，

或者，所述平均值与多个所述粘着转矩的差比规定的值小的粘着转矩中的最大值、或平均值、或最小值的任意一者作为所述第一粘着转矩而输出。

9.一种电车，其特征在于，

搭载了权利要求1～6中任一项所述的电车控制装置。

10.一种电动机控制方法，是具备车轮、对所述车轮进行驱动的电动机、对所述电动机进行控制的逆变器、对所述逆变器进行控制的逆变器控制部的电车的电动机控制方法，

所述电动机控制方法的特征在于，

对所述电车的空转打滑进行探测，

对所述电车的粘着转矩进行运算，

针对每个一定的间隔对运算出的所述粘着转矩进行存储，在探测到了空转打滑的情况下，基于探测前的多个所述粘着转矩输出第一粘着转矩，并且将所述空转打滑探测时的所述粘着转矩作为第二粘着转矩而输出，

在探测到了空转打滑的情况下，使所述电动机的驱动转矩减少到第一驱动转矩，

基于所述第一粘着转矩和所述第二粘着转矩来对粘着状态的突变进行探测，

在探测到了所述粘着状态的突变的情况下、和在没有探测到所述突变的情况下将所述第一驱动转矩设为不同的值。

11.根据权利要求10所述的电动机控制方法，其特征在于

在空转打滑收敛之后使所述电动机的驱动转矩变化为第二驱动转矩，在探测到了所述粘着状态的突变的情况下、和在没有探测到所述突变的情况下将所述第二驱动转矩设为不同的值。

12.根据权利要求10所述的电动机控制方法，其特征在于，

在探测到了所述粘着状态的突变的情况下，与没有探测到所述突变的情况相比使所述第一驱动转矩相对于即将探测空转打滑之前的所述驱动转矩的减少幅度增大。

13.根据权利要求11所述的电动机控制方法，其特征在于，

在探测到了所述粘着状态的突变的情况下，与没有探测到所述突变的情况相比使所述第二驱动转矩相对于即将探测空转打滑之前的所述驱动转矩的减少幅度增大。

14.根据权利要求11所述的电动机控制方法，其特征在于，

在没有探测到所述粘着状态的突变的情况下，

将所述第一驱动转矩设为所述第二粘着转矩与第一规定系数的积，

将所述第二驱动转矩设为所述第一粘着转矩与第二规定系数的积，

在探测到了所述突变的情况下，

将所述第一驱动转矩设为所述第二粘着转矩与比所述第一规定系数小的值即第三规定系数的积，

将所述第二驱动转矩设为所述第二粘着转矩与比所述第二规定系数小的值即第四规定系数的积。

15.根据权利要求11所述的电动机控制方法，其特征在于，

在没有探测到所述粘着状态的突变的情况下，

将所述第一驱动转矩设为从所述第二粘着转矩减去第五规定系数而得到的差，

将所述第二驱动转矩设为从所述第一粘着转矩减去第六规定系数而得到的差，

在探测到了所述突变的情况下，

将所述第一驱动转矩设为从所述第二粘着转矩减去比所述第五规定系数大的值即第七规定系数而得到的差，

将所述第二驱动转矩设为从所述第二粘着转矩减去比所述第六规定系数大的值即第八规定系数而得到的差。

16.根据权利要求10～15中任一项所述的电动机控制方法，其特征在于，

在从所述第一粘着转矩减去所述第二粘着转矩而得到的差超过了第一阈值的情况下、或者在所述第一粘着转矩除以所述第二粘着转矩而得到的商超过了第二阈值的情况下，对所述粘着状态的突变进行探测。

17.根据权利要求10～15中任一项所述的电动机控制方法，其特征在于，

将多个所述粘着转矩的最大值或平均值的任意一者，

或者，所述平均值与多个所述粘着转矩的差比规定的值小的粘着转矩中的最大值、或平均值、或最小值的任意一者作为所述第一粘着转矩而输出。