ES2385096T3 - Controlador para vehículo eléctrico - Google Patents

Controlador para vehículo eléctrico Download PDF

Info

Publication number
ES2385096T3
ES2385096T3 ES07828150T ES07828150T ES2385096T3 ES 2385096 T3 ES2385096 T3 ES 2385096T3 ES 07828150 T ES07828150 T ES 07828150T ES 07828150 T ES07828150 T ES 07828150T ES 2385096 T3 ES2385096 T3 ES 2385096T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
acceleration
adhesion level
value
rotation speed
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES07828150T
Other languages
English (en)
Inventor
Masataka Yabuuchi
Hidetoshi Kitanaka
Keiji Nakatsu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Application granted granted Critical
Publication of ES2385096T3 publication Critical patent/ES2385096T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B60L9/16Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors
    • B60L9/24Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from ac supply lines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/10Indicating wheel slip ; Correction of wheel slip
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/10Indicating wheel slip ; Correction of wheel slip
    • B60L3/102Indicating wheel slip ; Correction of wheel slip of individual wheels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/10Indicating wheel slip ; Correction of wheel slip
    • B60L3/104Indicating wheel slip ; Correction of wheel slip by indirect measurement of vehicle speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/10Indicating wheel slip ; Correction of wheel slip
    • B60L3/106Indicating wheel slip ; Correction of wheel slip for maintaining or recovering the adhesion of the drive wheels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/1701Braking or traction control means specially adapted for particular types of vehicles
    • B60T8/1705Braking or traction control means specially adapted for particular types of vehicles for rail vehicles
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H02P5/46Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors for speed regulation of two or more dynamo-electric motors in relation to one another
    • H02P5/50Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors for speed regulation of two or more dynamo-electric motors in relation to one another by comparing electrical values representing the speeds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00Type of vehicles
    • B60L2200/26Rail vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Selective Calling Equipment (AREA)
  • Auxiliary Drives, Propulsion Controls, And Safety Devices (AREA)

Abstract

Dispositivo de control para vehículo eléctrico ferroviario, el dispositivo de control incluyendo una pluralidad demotores eléctricos (4a-4d) y una unidad de control del patinaje/deslizamiento (1) que genera un valor de ordende par con el fin de inhibir un patinaje o deslizamiento en base a las velocidades de rotación de la pluralidad demotores eléctricos. en el que la unidad de control del patinaje/deslizamiento incluye:un calculador de velocidad de rotación de referencia (12) que calcula una primera velocidad de rotación dereferencia (MIN) y una segunda velocidad de rotación de referencia (MAX) utilizando las velocidades derotación de la pluralidad de motores eléctricos;primeras unidades generadoras de índices de nivel de adherencia (7A-7D) que se proporcionan encorrespondencia con los motores eléctricos. respectivamente, y cada una de las primeras unidadesgeneradoras de indices de nivel de adherencia (7A-7D) recibe, como entrada, la primera velocidad derotación de referencia (MIN) y la velocidad de rotación (FM1-FM4) de uno de los motores eléctricoscorrespondiente y genera un primer índice de nivel de adherencia (ADLO) que es un índice para un nivel deadherencia entre una rueda que está conectada al motor eléctrico correspondiente y una superficie que espisada por la rueda, en base a una desviación de aceleración (DFT) que es una diferencia entre unaaceleración (A1). calculada utilizando la velocidad de rotación (FM1-FM4) del motor eléctricocorrespondiente y una aceleración (Al), calculada usando la primera velocidad de rotación de referencia(MIN) y en base a una desviación de la velocidad (DFM) que es una diferencia entre la velocidad de rotación(FM1-FM4) del motor .::Iéctrico correspondiente y la primera velocidad de rotación de referencia (MIN);una segunda unidad generadora de índices de nivel de adherencia que recibe, como una entrada, lavelocidad de rotación de referencia y genera un segundo valor de índice de nivel de adherencia (ADL)multiplicando el primer valor de indice de nivel de adherencia (ADLO) por una ganancia (54) que se hagenerado sobre la base de una aceleración (S1), calculada usando la segunda velocidad de rotación dereferencia (MAX), y25 una unidad generadora de valores de orden de par (27) que genera el valor de orden de par basado en elsegundo valor de indice de nivel de adherencia.

Description

Controlador para vehiculo eléctrico
CAMPO TÉCNICO
[0001] La presente invención se refiere en general a un dispositivo de control para vehículos eléctricos ferroviarios y, específicamente, se refiere a un dispositivo de control para vehlculos eléctricos ferroviarios que tiene una función de control del patinaje/deslizamiento para evitar que las ruedas giren libremente y se deslicen.
TÉCNICA ANTERIOR
[0002] Como dispositivo de control para los vehículos eléctricos ferroviarios, ya se han puesto en práctica sistemas que accionan y controlan un motor de corriente alterna utilizando un inversor. Como es bien sabido, las aceleraciones y desaceleraciones de los vehículos ferroviarios se realizan por las energías que se transmiten entre los railes de hierro y las ruedas de hierro dentro de pequeñas áreas de contacto. Así, un díspositivo de control para vehículos eléctricos ferroviarios necesita controlar el par del motor eléctrico de una forma adecuada para que las ruedas no giren libremente. En otras palabras, si el par es demasiado alto. las ruedas giran libres y se reduce el coeficiente de fricción (en adelante, también puede ser denominado "coeficiente de adherencia") entre las ruedas y los raíles, por lo que la eficiencia de transmisión de las energías también se reduce. Como resultado, surgen problemas cuando los vehículos eléctricos ferroviarios no pueden acelerarse de una manera satisfactoria y cuando las ruedas y los raíles se desgastan. A la inversa, si el par es demasiado bajo, aunque las ruedas no giren libres, los vehículos eléctricos ferroviarios no pueden acelerarse de manera satisfactoria, y se hace dificil para los vehiculos eléctricos ferroviarios viajar cumpliendo el horario. Lo mismo es aplicable cuando se utiliza un freno regenerativo.
[0003] Convencionalmente, los dispositivos de control para vehículos eléctricos ferroviarios tienen un sistema de control del patinaje para impedir el fenómeno del patinaje de las ruedas como se ha descrito anteriormente. En términos generales, este sistema de control del patinaje se configura de tal manera que determine un estado de patinaje de las ruedas utilizando tasas de cambio de las velocidades de las ruedas y una desviación de la velocidad entre una pluralidad de ruedas y para ajustar el par del motor eléctrico. Puede haber, sin embargo, algunas sustancias tales como lluvia, nieve, arena y grasa entre los raíles y las ruedas. Además, el coeficiente de adherencia cambia mucho constantemente según el estado de las superficies de los raíles y las ruedas, la temperatura, y la velocidad de desplazamiento de los vehículos eléctricos ferroviarios. Por lo tanto, los fenómenos físicos de los raíles y las ruedas son complejos y no es fácil formular una ley de control. Por esta razón, se ha propuesto un gran número de métodos que pueden ser utilizados por los sistemas de control del patinaje basados en estudios teóricos de diversos aspectos y datos a partir de pruebas realizadas utilizando vehiculos eléctricos ferroviarios reales (véase, por ejemplo, el documento de patente 1).
[0004] Documento de patente 1: Solicitud de patente japonesa pública N° H06-335106
[0005] La patente US 4896090A puede considerarse el estado de la técnica más relevante. Esta patente describe un método de control del patinaje de las ruedas para un sistema de propulsión locomotora, con las características interrelacionadas siguientes: comparación de /as velocidades de rotación de las ruedas motrices de la locomotora por separado y detección de la más alta y la más baja; provisión de un valor de velocidad de referencia indicativa de la velocidad de rotación de una rueda que no patine; determinación de una diferencia máxima deseada entre la velocidad de referencia y una seleccionada de las velocidades detectadas; derivación de un valor de error de velocidad mediante la suma de la velocidad de referencia, la velocidad seleccionada y la diferencia máxíma; obtención de un valor de corrección del patinaje de las ruedas en función del valor de error de velocidad; y finalmente reducción de la magnitud de la tensión aplicada a los motores de tracción de la locomotora según el valor de corrección.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENC!ÓN
PROBLEMA PARA RESOLVER POR LA INVENCiÓN
[0006] Las técnicas convencionales descritas anteriormente, sin embargo, tienen los siguientes problemas: En los sistemas ferroviarios normales, tales como los trenes de cercanías en Japón, es fácil reconocer el fenómeno de patinaje/deslizamiento en base a las tasas de cambio de las velocidades de las ruedas y la desviación de velocidad entre una pluralidad de ruedas, debido a que las tasas de cambío de la velocidades de las ruedas son relativamente altas, y además, la desviación de la velocidad entre las ruedas es también relativamente grande cuando las ruedas giran libres o se deslizan. Sin embargo, mientras que un vehículo eléctrico ferroviario está funcionando a una velocidad alta (por ejemplo, aproximadamente 200 kilómetros por hora o más) en un sistema de tren de alta velocidad, las tasas de cambio de velocidades de las ruedas son bajas, y la desviación de la velocidad entre una pluralidad de ruedas también es pequeña cuando se produce un patinaje/deslizamiento. Así, sigue habiendo un problema en el que es dificil reconocer un fenómeno de patinaje/deslizamiento en base a las tasas de cambio de las velocidades de las ruedas y la desviación de la velocidad entre las ruedas y es dificil distinguir una situación en la que el vehiculo eléctrico ferroviario se encuentra en un estado de aceleración durante un viaje normal a partir de una situación en la que se produce un patinaje/deslizamiento. '
[0007] En vista de los problemas descritos anteriormente, la presente invención tiene por objeto proporcionar un dispositivo de control para un vehículo eléctrico ferroviario, el dispositivo de control siendo capaz de detectar el fenómeno de patinaje/deslizamiento durante, en particular, un viaje de alta velocidad y ejercer el control sobre el patinaje/deslizamiento de una forma adecuada.
MEDIOS PARA RESOLVER EL PROBLEMA
[0008] Con el fin de resolver los problemas antes mencionados, se construye un dispositivo de control para vehículo eléctrico ferroviario según un aspecto de la presente invención de tal manera que incluye una pluralidad de motores eléctricos y una unidad de control del patinaje/deslizamiento que genera un valor de orden de par motor con el fin de inhibir un patinaje o deslizamiento en base a las velocidades de rotación de la pluralidad de motores eléctricos, en donde la unidad de control del patinaje/deslizamiento incluye: un calculador de velocidad de rotación de referencia que calcula una primera velocidad de rotación de referencia y una segunda velocidad de rotación de referencia utilizando las velocidades de rotación de la pluralidad de motores eléctricos; primeras unidades generadoras de índices de nivel de adherencia que se proporcionan en correspondencia con los motores eléctricos, respectivamente, y cada una de las primeras unidades generadoras de índices de nivel de adherencia recibe, como entrada, la primera velocidad de rotación de referencia y la velocidad de rotación de uno de los motores eléctricos correspondiente y genera un primer índice de nivel de adherencia que es un índice para un nivel de adherencia entre una rueda que está conectada al motor eléctrico correspondiente y una superficie que es pisada por la rueda, en base a una desviación de la aceleración que es una diferencia entre una aceleración calculada utilizando la velocidad de rotación del motor eléctrico correspondiente y una aceleración calculada utilizando la primera velocidad de rotación de referencia y en base a una desviación de la velocidad que es una diferencia entre la velocidad de rotación del motor eléctrico correspondiente y la primera velocidad de rotación de referencia; una segunda unidad generadora de índices de nivel de adherencia que recibe, como entrada, la velocidad de rotación de referencia y genera un segundo valor de indice de nivel de adherencia multiplicando el primer valor de índice de nivel de adherencia por una ganancia que se ha generado en base a una aceleración calculada utilizando la segunda velocidad de rotación de referencia; y una unidad generadora de valores de orden de par motor que genera el valor de orden de par en base al segundo valor del índice de adherencia.
EFECTO DE LA INVENCiÓN
[0009] Según un aspecto de la presente invención, incluso en la situación en la que se produce un patinaje o deslizamiento durante el viaje a alta velocidad y donde la desviación de la aceleración y la desviación de la velocidad son tan pequeñas como para que no sea eficaz ejercer el control del patinaje o deslizamiento mediante el ajuste del par en base al primer indice de nivel de adherencia, es posible ejercer el control del patinaje o deslizamiento de una forma adecuada mediante la configuración de la ganancia generada por la segunda unidad generadora de índices de nivel de adherencia en un valor predeterminado menor que 1. Como resultado, se consigue un efecto ventajoso cuando, sin la necesidad de utilizar adicionalmente nueva información sobre la velocidad de rotación de los ejes sin transmisión o similar, es posible reconocer un fenómeno de patinaje/deslizamiento sólo en base a la información de la velocidad de rotación de los ejes con transmisión conectados a las ruedas, para detectar un estado de patinaje/deslizamiento antes de que la velocidad se haga muy diferente de un valor real, y para ejercer el control del patinaje/deslizamiento de una forma adecuada.
DESCRIPCION BREVE DE LOS DIBUJOS
[0010]
[Fig. 1] La fig. 1 es un diagrama de un dispositivo de control para un vehículo eléctrico ferroviario según una forma de realización de la presente invención.
[Fig.2] La fig. 2 es un diagrama de una unidad de control del patinaje según la forma de realización.
[Fig. 3] La fig. 3 es un diagrama de funcionamiento de una desviación de la velocidad DFM, una desviación de la aceleración DFT, y un índice de nivel de adherencia ADL 1, en una situación en la que una rueda 5A conectada a un primer eje gira libre.
[Fig. 4] La fig. 4 es un diagrama de funcionamiento de los indices de nivel de adherencia ADL 1 a ADL4 de ejes mutuamente diferentes, un indice de nivel de adherencia ADLO al que se le ha aplicado un proceso de selección
del valor máximo, una orden de par motor TO· correspondiente a un período estacionario, y una orden de par motor T* que ha sido ajustada por el control de deslizamiento.
[Fig. 5] La fig. 5 es un diagrama de funcionamiento de una primera unidad generadora de índices de nivel de adherencia 7A en una situación en la que sigue ocurriendo un pequeño patinaje.
[Fig. 6] La fig. 6 es un diagrama de funcionamiento de los niveles de FM1 a FM4, FMmax, ADLO, S1, S2, ADL, TO· y T* en una situación en la que una segunda unidad generadora de indices de nivel de adherencia está funcionando.
EXPLICACIONES DE LAS LETRAS O NÚMEROS
[0011]
1 Unidad de control del patinaje 2 Calculador del par 3 Convertidor de energía eléctrica 4Aa4D Motor eléctrico 5Aa5D Rueda 6 Raíl 7Aa7D Primera unidad generadora de índices de nivel de adherencia 8 Segunda unidad generadora de índices de nivel de adherencia 9 Calculador del valor máximo 10 Calculador del valor mínimo 11,13,19 Diferenciador 12 Calculador de la velocidad de rotación de referencia 14, 16 Sustractor 15, 17.20 Filtro de paso bajo 18 Dispositivo de evaluación 21 Comparador 22,23 Inversor 24 Unidad de retardo de desactivación 25 Unidad de procesamiento ADL 26 Multiplicador 27 Multiplicador (unidad generadora de valores de orden de par) 28 Unidad de retardo de primer orden 29 Calculador de aceleración 30 Unidad de procesamiento de la desviación de la aceleración 31 Unidad de procesamiento de la desviación de la velocidad diferencial 32 Unidad de reducción de la respuesta a la aceleración 33 Unidad de detección del patinaje 34 Unidad generadora de ganancia 35 Unidad de ajuste de la constante de tiempo
MEJOR(ES) MODO(S) DE REALIZAR LA INVENCiÓN
[0012] Se explicarán unas formas de realización ilustrativas de un dispositivo de control para un vehículo eléctrico ferroviario según la presente invención con referencia a los dibujos que se acompañan. La presente invención no se limita a las formas de realización ilustrativas. Además, aunque el control del patinaje se explica más adelante. lo mismo se aplica al control del deslizamiento.
Formas de realización ilustrativas
[0013] La fig. 1 es un diagrama de un dispositivo de control para un vehículo eléctrico ferroviario según una forma de realización de la presente invención. la fig. 2 es un diagrama de una unídad de control del patinaje según la forma de realización.
[0014] En primer lugar se explicará una configuración del dispositivo de control para un vehiculo eléctrico ferroviario según la presente forma de realización, con referencia a la fig. 1. El número de referencia 1 designa una unidad de control que realiza un control del par con el fin de resolver un estado de patinaje o deslizamiento. En las siguientes secciones, para simplificar la descripción, a la unidad de control se le llama simplemente "unidad de control de deslizamiento". Un valor de orden de par TO* correspondiente a un estado de no patinaje se introduce en la unidad de control 1. Después de haber realizado un cálculo en el valor de orden de par TO·, teniendo en cuenta un estado de patinaje, la unidad de control de patinaje 1 produce un valor de orden de par T*. El número de referencia 2
S
SO
SS
designa un calculador de par. El calculador de par 2 recibe, como entrada, el valor de orden de par T* y envía una salida de control de puerta G. El número de referencia 3 designa un convertidor de energía eléctrica. El convertidor de energía eléctrica 3 se controla sobre la base de la salida de control de la puerta G, que es una salida del calculador de par 2. En el ejemplo mostrado en la fig. 1, se acciona una pluralidad de motores eléctricos 4A a 40 colectivamente.
[0015] Cada uno de los números de referencia 5A a 50 designa una rueda. El número de referencia 6 designa un raíl. Los motores eléctricos 4A a 40 se conectan a los ejes de la ruedas 5A a 50, respectivamente, y hacen que las ruedas 5A a 50 giren, respectivamente. Oebido a las fuerzas de fricción generadas entre las ruedas 5A a 50 y el raíl 6, el vehiculo eléctrico ferroviario obtiene una fuerza de propulsión a través de las rotaciones de la ruedas 5A a
50. Además, los números de referencia FM1 a FM4 designan señales de velocidad detectadas por los sensores (no mostrados) que están instalados en los motores eléctricos 4A a 40, respectivamente. Las señales de velocidad FM1 a FM4 indican velocidades de rotación de los ejes de los motores eléctricos 4A a 40, respectivamente.
[0016] A continuación se explicará una configuración de la unidad de control 1 con referencia a la fig. 2. Los números de referencia 7 A a 70 designan las primeras unidades generadoras de índices de nivel de adherencia que generan respectivamente los índices de nivel de adherencia AOL 1 a AOL4, que son índices de nivel de adherencia entre las ruedas 5A a 50 y el raíl 6, respectivamente. El número de referencia 8 designa una segunda unidad generadora de índices de nivel de adherencia que se proporciona por separado de las primeras unidades generadoras de índices de nivel de adherencia 7A a 70. El número de referencia 9 designa un calculador del valor máximo que produce un valor máximo FMmax entre las velocidades de rotación FM4 a FM1. El número de referencia 10 designa un calculador del valor mínimo que produce un valor mínimo FMmin entre las velocidades de rotación FM4 a FM1. El calculador del valor máximo 9 y el calculador del valor mínimo 10 se proporcionan dentro de un calculador de velocidad de rotación de referencia 12. El calculador de velocidad de rotación de referencia 12 emite el FMmin para cada una de las primeras unidades generadoras de índices de nivel de adherencia 7A a 70, y también, envía el FMmax a la segunda unidad generadora de índices de nivel de adherencia 8. En la presente forma de realización, el calculador de velocidad de rotación de referencia 12 calcula el valor mínimo FMmin y el valor máximo FMmax, basado en las velocidades de rotación FM1 a FM4. Sin embargo, la presente invención no se limita a este ejemplo. Cualquier otra disposición también es aceptable siempre que se obtengan dos velocidades de rotación de referencia en base a las velocidades de rotación FM1 a FM4.
[0017] Se introducen dos señales que representan el valor FMmin y la velocidad de rotación FM1 a la primera unídad generadora de indices de nivel de adherencia 7A. Oe forma similar, se introducen dos señales que representan el valor FMmin y la velocidad de rotación FM2 a la primera unidad generadora de índices de nivel de adherencia 7B. Asimismo se introducen dos señales que representan el valor FMmin y la velocidad de rotación FM3 a la primera unidad generadora de índices de nivel de adherencia 7C. Además se introducen dos señales que representan el valor FMmin y la velocidad de rotación FM4 a la primera unidad generadora de indices de nivel de adherencia 70. El valor FMmax se introduce a la segunda unidad generadora de índices de nivel de adherencia 8.
[0018] A continuación se explicará la primera unidad generadora de índices de nivel de adherencia 7A. Cada una de las unidades generadoras de indices de nivel de adherencia 7B a 70 es similar a la primera unidad generadora de índices de nivel de adherencia 7 A. El número de referencia 11 designa un diferenciador. El diferenciador 11 recibe, como entrada, la velocidad de rotación FM1 y emite una aceleración A 1, que es una tasa de cambio de la velocidad de rotación FM1 con respecto al tiempo. El número de referencia 13 designa otro díferenciador. El diferenciador 13 recibe, como entrada, el valor FMmin y emite una aceleración A2, que es una tasa de cambio del FMmin con respecto al tiempo. El diferenciador 11 y el diferenciador 13 constituyen un calculador de aceleración 29 que sirve como un primer calculador de aceleración. El número de referencia 14 designa un sustractor. Utilizando la aceleración A1 y la aceleración A2, el sustractor 14 emite A3 (= A2-A1). El número de referencia 15 designa un filtro de paso bajo. El filtro de paso bajo 15 recibe, como entrada, A3 y emite una desviación de la aceleración OFT. El periodo de muestreo de cálculo del diferenciador 11 se configura más corto, mientras que el periodo de muestreo de cálculo del diferenciador 13 se configura más largo. El sustractor 14 y el filtro de paso bajo 15 constituyen una unidad de procesamiento de la desviación de aceleración 30.
[0019] El número de referencia 16 designa otro sustractor. El sustractor 16 emite una diferencia entre la velocidad de rotación FM1 y el valor FMmin como una diferencia de velocidad V1. El número de referencia 17 designa otro filtro de paso bajo. El filtro de paso bajo 17 recibe, como entrada, la diferencia de velocidad V1 y emite una desviación de la velocidad OFM. El sustractor 16 y el filtro de paso bajo 17 constituyen una unidad de procesamiento de la desviación diferencial 31.
[0020] En la configuración descrita anteriormente, la aceleración A 1 es una aceleración de la velocidad de rotación FM1 de un primer eje, que es el eje del motor eléctrico 4A, y es una aceleración instantánea. Por el contrario, la aceleración A2 es una aceleración de la FMmin, que es la velocidad de rotación más baja entre las velocidades de rotación de las ruedas 5A a 50, y es una aceleración de referencia que casi no tiene ningún cambio instantáneo. Como se ha descrito anteriormente, como el periodo de muestreo de cálculo del diferenciador 13 se configura más largo, la aceleración A1 casi no tiene ningún cambio instantáneo. Así, es posible utilizar la aceleración A2 como la aceleración de referencia. La desviación de la aceleración OFT puede obtenerse mediante la aplicación de un proceso de retardo de primer orden en el filtro de paso bajo 15 a la diferencia A3 entre la aceleración A2, que se utiliza como la aceleración de referencia, y la aceleración A 1, que es un valor instantáneo. Además, la desviación de la velocidad OFM puede obtenerse mediante la aplicación de un proceso de retardo de primer orden en el filtro de paso bajo 17 a la diferencia de velocidad V1, que es una diferencia entre la velocidad de rotación FM1 del primer eje y el valor FMmin.
[0021] El número de referencia 18 designa un dispositivo de valoración. El dispositivo de valoración 18 recibe, como entrada, la desviación de aceleración DFT y la desviación de velocidad DFM y emite el indice de nivel de adherencia ADL 1 del primer eje de una manera univoca, en base a una combinación de los valores de entrada. En otras palabras, el dispositivo de valoración 18 juzga un estado de nivel de adherencia en base a la desviación de aceleración DFT y la desviación de velocidad DFM y emite el indice de nivel de adherencia AOL1 que indica el estado de adherencia, por ejemplo, ponderando la desviación de aceleración OFT y la desviación de velocidad DFM con una relación predeterminada.
[0022] La fig. 3 es un diagrama de funcionamiento de la desviación de la velocidad DFM, la desviación de la aceleración DFT y el índice de nivel de adherencia ADL 1, en una situación en la que la rueda 5A conectada al primer eje gira libre. Mientras que el eje horizontal expresa el tiempo, se muestran los cambios temporales en las velocidades de rotación FM1 a FM4, la desviación de velocidad DFM, la desviación de aceleración OFT y el índice de nivel de adherencia ADL 1. Entre un tiempo t1 y un tiempo t4, por lo menos una de las desviaciones (es decir, una o ambas de las desviaciones de la velocidad DFM y la desviación de aceleración OFl) aumenta. Por consiguiente, el índice del nivel de adherencia ADL 1 tiene un valor menor que 1. En particular, observando el índice de nivel de adherencia ADL 1 entre un tiempo t2 y un tiempo t3, se entiende que el impacto de la desviación de aceleración DFT es más dominante que el de la desviación de la velocidad DFM. Hay que observar que cuando el índice de nivel de adherencia es 1, se valora que la rueda no esté girando libre. Se determina que cuanto más por debajo de 1 esté el indice de nivel de adherencia, más estará la rueda girando libre.
[0023] El mismo proceso se realiza en cada una de las primeras unidades generadoras de índices de nivel de adherencia 7B a 70. Los índices de nivel de adherencia AOL2 a AOL4 se obtienen de este modo.
[0024] El número de referencia 25 designa una unidad de procesamiento de ADL. Las salidas de las primeras unidades generadoras de índices de nivel de adherencia 7 A a 70 son introducidas en la unidad de procesamiento de ADL 25. En otras palabras, la unidad de procesamiento de ADL 25 recibe, como entrada, los indices de nivel de adherencia ADL 1 a ADL4 y, después de realizar, por ejemplo, un proceso de selección del valor máximo o un proceso de promediado del mismo, la unidad de procesamiento de ADL 25 envía el resultado como un índice de nivel de adherencia ADLO. En esta situación, el proceso de selección del valor máximo es un proceso para seleccionar aquel valor de indice entre los índices de nivel de adherencia ADL 1 a AOL4 que tenga el mayor cambio desde 1. El proceso de promediado es un proceso para seleccionar el valor promedio de los indices de nivel de adherencia ADL 1 a ADL4.
[0025] Los números de referencia 26 y 27 designan multiplicadores. El número de referencia 28 designa una unidad de retardo de primer orden que produce un retardo de primer orden. Se denominará l a la constante de tiempo utilizada por la unidad de retardo de primer orden 28. El índice de nivel de adherencia ADLO que ha sido emitido por la unidad de procesamiento de ADL 25 se multiplica por una ganancia en el multiplicador 26, como se explica más adelante, y se multiplica después en el multiplicador 27 (unidad generadora de valores de orden de par) por una orden de par TO· correspondiente a un periodo estacionario basado en una orden de operación. El resultado es entonces introducido en la unidad de retardo de primer orden 28 donde se le aplica un retardo de primer orden y es posteriormente emitido por la unidad de control de patinaje 1 como una orden de par T*.
[0026] Mientras que la rueda no gira libre, el índice de nivel de adherencia AOLO es 1. Por el contrario, mientras que la rueda está en un estado de patinaje. el índice de nivel de adherencia ADLO tiene un valor igualo menor que 1 en base a la combinación de la desviación de la aceleración DFT y la desviación de la velocidad DFM. Asi, se satisface que TO*> T*, por lo que el par se baja en nTO·-T*". Se ajusta una constante de tiempo utilizada para reducir o recuperar el par utilizando la constante de tiempo l usada por la unidad de retardo de primer orden 28.
[0027] La fig. 4 es un diagrama de funcionamiento de los indices de nivel de adherencia ADL 1 a ADL4 de los ejes, el índice de nivel de adherencia ADLO al que se le ha aplicado el proceso de selección del valor máximo, la orden de par motor TO* correspondiente a un período estacionario y la orden de par motor T* que ha sido ajustada por el control de deslizamiento. Como se muestra en la fig. 4, la orden de par T* se emite de una manera finamente ajustada según los cambios en el indice de nivel de adherencia ADLO.
[0028] En la operación descrita anteriormente, es posible establecer una configuración en la que la desviación de la aceleración OFT es más dominante en términos de capacidad de respuesta al control de patinaje para hacer que la desviación de aceleración converja ajustando más finamente la velocidad de respuesta o la capacidad de resolución de la aceleración de referencia. Así, es posible ejercer un control de la adherencia de una manera rápida y finamente ajustada, mediante la desviación de la velocidad OFM y la desviación de la aceleración OFT.
[0029] En la presente forma de realización, la unidad de procesamiento de ADL 25 emite el único índice de nivel de adherencia ADLO basado en los índices de nivel de adherencia ADL 1 a ADL4, de modo que la orden de par T* es
S emitida según el índice de nivel de adherencia ADLO. En otras palabras, los pares de los cuatro motores eléctricos 4A a 4D son colectivamente controlados utilizando la orden de par T*. Sin embargo, también es aceptable otra disposición es la que se emitan cuatro órdenes de par según los índices de nivel de adherencia ADL 1 a ADL4 sin utilizar la unidad de procesamiento de ADL 25, de modo que los pares de los cuatro motores eléctricos 4A a 40 son controlados individualmente mediante el uso de las cuatro órdenes de par, respectivamente.
(0030) A continuación se explicará la segunda unidad generadora de índices de nivel de adherencia 8. El número de referencia 19 designa otro diferenciador más que recibe, como entrada, el valor FMmax que ha sido emitido por el calculador del valor máximo 9 y emite una aceleración. El número de referencia 20 designa otro filtro de paso bajo. El filtro de paso bajo 20 recibe, como entrada, la aceleración S1 y emite una aceleración S2. El diferenciador 19 y el filtro de paso bajo 20 constituyen una unidad de reducción de la respuesta de aceleración 32 que sirve lS como un segundo calculador de aceleración. En otras palabras, haciendo el intervalo de cálculo del diferenciador 19 más grande y/o haciendo las respuestas del filtro de paso bajo 20 más lentas, la aceleración S2, que es una salida de la unidad de reducción de la respuesta de aceleración 32, se dispone de manera que no cambie inmediatamente en respuesta a un cambio pequeño o instantáneo en la aceleración. En particular, la velocidad de respuesta de la aceleración calculada por la unidad de reducción de la respuesta de aceleración 32 se dispone de manera que sea menor que la velocidad de respuesta de la aceleración calculada por el calculador de aceleración
29.
[0031] El número de referencia 21 designa un comparador. El comparador 21 compara la aceleración S2 con un nivel de detección de la aceleración SSET. Cuando el comparador 21 ha determinado que la aceleración S2 es mayor que el nivel de detección de aceleración SSET, una salida S3 del comparador 21 indica un nivel "H" (es
25 decir, un nivel alto). Cuando el comparador 21 ha determinado que la aceleración S2 es igualo inferior al nivel de detección de aceleración SSET, la salida S3 del comparador 21 indica un nivel "L" (es decir, un nivel bajo). Por ejemplo, "1" puede usarse como una señal de salida que indica el nivel "H", mientras que "O" puede usarse como una señal de salida que indica el nivel "L". El nivel de detección de la aceleración SSET es un valor predeterminado que se configura para cada vehículo eléctrico ferroviario. También es aceptable configurar el nivel de detección de la aceleración SSET para que sea variable. Como se explica más adelante, el comparador 21 tiene la función de unidad detectora de patinaje 33.
[0032] Los números de referencia 22 y 23 designan inversores. Cada uno de los inversores 22 y 23 invierte una entrada recibida y envía el resultado de la inversión. El número de referencia 24 designa una unidad de retardo de desactivación. La salida S3 del comparador 21 es introducida en el inversor 22, de modo que el inversor 22 emita
35 la salida S4. La salida S4, que es una salida del inversor 22, se introduce en el multiplicador 26 y es también introducida en el inversor 23.
[0033] Por ejemplo, en el caso en el que la salida S3 indique el nivel "H", la salida S4 indicará el nivel "L". En consecuencia, la salida S4 que tenga un valor que indique el nivel "L" es introducido en el multiplicador 26, de modo que el índice de nivel de adherencia ADLO se multiplica por el valor de la salida S4 (en lo sucesivo, la "ganancia"). El valor que indica el nivel "L" utilizado en la multiplicación realizada en el multiplicador 26 es, por ejemplo, "O". Sin embargo, la presente invención no se limita a este ejemplo. Es aceptable configurar el valor que indica el nivel"L" para que sea un valor arbitrario igualo menor que "1". Así, es posible configurar la ganancia para que sea, por ejemplo, un valor igualo menor que "1". En el caso en que se configure la ganancia para que sea un valor igualo menor que "1", la suma de un valor correspondiente a una situación en la que la salida S4 indique el
45 nivel "L" y un valor correspondiente a una situación donde la salida S4 indique el nivel "H" se configura de manera que sea "1". En el caso en el que la salida S4 sea "O", el índice de nivel de adherencia ADL, que es una salida del multiplicador 26, es "O". En consecuencia, la salida del multiplicador 27 es también "O". En otras palabras, en el caso en el que la aceleración S2 sea mayor que el nivel de detección de aceleración SSET, el control del patinaje se ejerce emitiendo "O" como la orden de par T*.
[0034] Por el contrario, en el caso en el que la aceleración S2 sea igualo menor que el nivel de detección de aceleración SSET, la salida S3 indicará el nivel "L", mientras que la salida S4 indicará el nivel "H". En esta situación, la ganancia es, por ejemplo, "1". Por consiguiente, el índice de nivel de adherencia ADL, que es una salida del multiplicador 26. es "ADLO". Así, la orden de par T* es determinada por las salidas de las primeras unidades generadoras de índices de nivel de adherencia 7A a 7D. Como se explica aquí, los inversores 22 y 23 55 constituyen una unidad generadora de ganancia 34, mediante el uso de la salida de la unidad detectora de deslizamiento 33. Según la presente forma de realización, el valor de la ganancia se configura de manera que se cambie en función de cuál de entre la aceleración S2 y el nivel de detección de la aceleración SSET es mayor. Sin embargo, también es aceptable otra disposición en la que, por ejemplo, el valor de la ganancia se configura de manera que se cambie dependiendo de cuál de entre la aceleración S2 y dos niveles de detección de aceleración
es el más grande y el segundo más grande. Por ejemplo, supongamos que los dos niveles de detección de aceleración se denominan primer nivel de detección de aceleración y segundo nivel de detección de aceleración que es menor que el primer nivel de detección de aceleración. En esta situación, es posible configurar el valor de la ganancia para que sea más grande en correspondencia con los siguientes tres rangos en el orden indicado: (i) un rango en el que la aceleración S2 es igualo mayor que el primer nivel de detección de aceleración, (ii) un intervalo en el que la aceleración S2 es igual o mayor que el segundo nivel de detección de aceleración, pero es más pequeño que el primer nivel de detección de aceleración, y (iii) un rango en el que la aceleración S2 es menor que el segundo nivel de detección de aceleración.
[0035] la salida S4 también es introducida al inversor 23, y una salida del inversor 23 es introducida a la unidad de retardo de desactivación 24. Una salida S5 de la unidad de retardo de desactivación 24 es introducida en la unidad de retardo de primer orden 28. En esta situación, cuando la salida S5 de la unidad de retardo de desactivación 24 llega una vez al nivel "H", por ejemplO, el estado del nivel "H" se mantiene durante un período predeterminado de tiempo, se sigue emitiendo una señal que indique el nivel "H" a la unidad de retardo de primer orden 28. Mientras que la salida S5 está en el nivel "H", la constante de tiempo 1: utilizada por la unidad de retardo de primer orden 28 se cambia y se configura en un valor predeterminado. Como se explica aqui, la unidad de retardo de desactivación 24 funciona como una unidad de configuración de la constante de tiempo 35.
[0036] Incluso si el nivel de detección de la aceleración SSET se configura para que sea un poco más grande que una aceleración normal, la salida S3, que es la salida del comparador 21, se mantiene en el nivel "l" en el estado normal, donde la rueda no está girando libre o en un estado normal de patinaje donde la aceleración cambia instantáneamente. la razón de esto puede explicarse como sigue: Debido a la función de la unidad de reducción de la respuesta de aceleración 32, la respuesta de los cambios en la aceleración se hace más lenta. Asi, incluso si la aceleración del valor FMmax excede el nivel de detección de aceleración SSET, la aceleración S2 permanece igualo menor que el nivel de detección de aceleración SSET. Como la salida S3 se mantiene en el nivel "L", la salida S4 se mantiene en el nivel "H", mientras que la salida S5 se mantiene en el nivel "L". Por lo tanto, el indice de nivel de adherencia AOl es igual al indice de nivel de adherencia AOLO, y además, la configuración de la constante de tiempo 1: utilizada por la unidad de retardo de primer orden 28 tampoco se cambia. Como resultado, no hay ningún cambio en absoluto en el estado de control de la segunda unidad generadora de índices de nivel de adherencia 8. Como se explica aquí, en el estado de patinaje normal donde la aceleración cambia instantáneamente, las primeras unidades generadoras de indices de nivel de adherencia lA a lO ejercen un control de la adherencia óptima de una manera rápida y finamente ajustada.
[0037] Por el contrario, cuando se produce un fenómeno de patinaje en el que el cambio en la aceleración de la aceleración normal es pequeño y el aumento de la velocidad es lenta, las primeras unidades generadoras de indices de nivel de adherencia lA a lO no ejercen tanto el control como para inhibir el fenómeno de patinaje porque la desviación de la velocidad OFM y la desviación de la aceleración OFT son pequeñas. Además, en el caso en el que tal fenómeno de patinaje continúe, la aceleración S2 se hace igual o mayor que el nivel de detección de aceleración SSET, mientras que la salida S4 llega al nivel "l", es decir, por ejemplo, "O", en la segunda unidad generadora de indices de nivel de adherencia 8, mientras que el indice de nivel de adherencia AOl pasa a "O", independientemente de los resultados del cálculo de las primeras unidades generadoras de índices de nivel de adherencia lA a 70. Además, cuando la aceleración S2 se hace igualo mayor que el nivel de detección de aceleración SSET, debido a un retardo de la respuesta causado por la unidad de reducción de la respuesta de aceleración 32, la aceleración S2 no se hace instantáneamente igualo inferior al nivel de detección de aceleración SSET, y este estado se mantiene durante un tiempo. Siendo activada cuando la salida S5 alcanza el nivel "H", la unidad de retardo de primer orden 28 cambia la constante de tiempo 1:. Además, para un periodo de tiempo predeterminado que es determinado por la unidad de retardo de desactivación 24, la orden de par T* se reduce mediante el uso de la constante de tiempo que se ha cambiado mientras que "O" se utiliza como un valor objetivo. Después de eso, cuando la aceleración S2 se hace igualo menor que el nivel de detección de aceleración SSET, la orden de par T* vuelve a una orden de par correspondiente a un periodo estacionario que se basa en el indice de nivel de adherencia ADLO.
[0038] La fig. 5 es un diagrama de funcionamiento de la primera unidad generadora de indices de nivel de adherencia lA-lO en una situación en la que sigue ocurriendo un pequeño patinaje. Mientras que el eje horizontal expresa el tiempo, se muestran las transiciones de los niveles de FM1 a FM4, FMmin, A1, A2, A3, DFT, OFM, AOLO correspondientes a una situación donde la segunda unidad generadora de índices de nivel de adherencia 8 no funciona. La linea de puntos correspondiente a FM1 hasta FM4 indica la velocidad real. Como para el nivel de FM1 a FM4, la desviación de la velocidad real se incrementa debido al menor patinaje continuo. Se indica que un deslizamiento está ocurriendo. Además, se puede observar a partir de esta operación que la desviación de la aceleración OFT es pequeña, mientras que el cambio en el índice de nivel de adherencia AOlO de "1" también es pequeño. Así, se entiende que no se ejerza tanto control como para inhibir el patinaje.
[0039) La fig. 6 es un diagrama de funcionamiento de los niveles de FM1 a FM4, FMmax, AOLO, S1, S2, ADL. TO* y T* en una situación en la que la segunda unidad generadora de índices de nivel de adherencia 8 está funcionando.
El diagrama indica que, en cuanto al nivel de FM1 a FM4, aunque la desviación de la velocidad real aumenta gradualmente en el transcurso del tiempo debido al menor patinaje continuo, la desviación disminuye de nuevo y que el patinaje se inhibe por el control ejercido por la segunda unidad generadora de índices de nivel de adherencia 8. Debido a que se aplica un retardo de primer orden a la aceleración S1 por el filtro de paso bajo 20, la
S aceleración S2 excede el nivel de detección de aceleración SSET entre el tiempo t2 y un tiempo t5, de modo que el valor de ADL se convierte en "O". En cuanto a la orden de par T*, el valor de la misma se reduce desde aproximadamente "1" a "O· en el periodo comprendido entre el tiempo t2 y el tiempo t3. La tasa de cambio de la orden de par T* es determinada configurando la constante de tiempo , establecida por la unidad de retardo de primer orden 28.
10 [0040] Como se ha explicado anteriormente, según la presente forma de realización, incluso en la situación en la que la desviación de aceleración DFT y la desviación de velocidad DFM son pequeñas, y es dificil inhibir los patinajes con el control ejercido por las primeras unidades generadoras de índices de nivel de adherencia 7A a 70, es posible inhibir los deslizamientos utilizando la segunda unidad generadora de índices de nivel de adherencia 8. Como resultado, sin la necesidad de utilizar adicionalmente nueva información sobre la velocidad del eje de los
lS ejes sin transmisión o similares, es posible reconocer un fenómeno de patinaje sólo en base a la información de la velocidad de los ejes de transmisión, para detedar un estado de patinaje antes de que la velocidad se haga esencialmente diferente del valor real y ejercer el control del patinaje de una manera apropiada. En particular, según la presente realización, es posible detedar e inhibir patinajes durante, por ejemplo, viajes de alta velocidad.
[0041] Las configuraciones descritas en las formas de realización ilustrativas anteriores son ejemplos de los
20 contenidos de la presente invención. Es posible combinar las configuraciones con otras técnicas públicamente conocidas o similares. Además, como es obvio, es posible aplicar modificaciones a las configuraciones descritas anteriormente.
[0042] Además, los campos en los que se puede aplicar el control del patinaje según la presente invención no se limitan a los dispositivos de control para vehículos eléctricos ferroviarios. Por ejemplo, es posible aplicar el control
25 del patinaje según la presente invención a otros campos relacionados, tales como automóviles elédricos.
APLICABILIDAD INDUSTRIAL
[0043] Como se expliCÓ anteriormente, el dispositivo de control para un vehículo eléctrico ferroviario según la presente invención sirve para inhibir los patinajes/deslizamientos que se producen durante el viaje a alta velocidad en los sistemas ferroviarios de alta velocidad y similares.

Claims (7)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo de control para vehículo eléctrico ferroviario, el dispositivo de control incluyendo una pluralidad de motores eléctricos (4a-4d) y una unidad de control del patinaje/deslizamiento (1) que genera un valor de orden de par con el fin de inhibir un patinaje o deslizamiento en base a las velocidades de rotación de la pluralidad de motores eléctricos. en el que la unidad de control del patinaje/deslizamiento incluye:
    un calculador de velocidad de rotación de referencia (12) que calcula una primera velocidad de rotación de referencia (MIN) y una segunda velocidad de rotación de referencia (MAX) utilizando las velocidades de rotación de la pluralidad de motores eléctricos; primeras unidades generadoras de índices de nivel de adherencia (7A-7D) que se proporcionan en correspondencia con los motores eléctricos. respectivamente, y cada una de las primeras unidades generadoras de indices de nivel de adherencia (7A-7D) recibe, como entrada, la primera velocidad de rotación de referencia (MIN) y la velocidad de rotación (FM1-FM4) de uno de los motores eléctricos correspondiente y genera un primer índice de nivel de adherencia (ADLO) que es un índice para un nivel de adherencia entre una rueda que está conectada al motor eléctrico correspondiente y una superficie que es pisada por la rueda, en base a una desviación de aceleración (DFT) que es una diferencia entre una aceleración (A1). calculada utilizando la velocidad de rotación (FM1-FM4) del motor eléctrico correspondiente y una aceleración (Al), calculada usando la primera velocidad de rotación de referencia (MIN) y en base a una desviación de la velocidad (DFM) que es una diferencia entre la velocidad de rotación (FM1-FM4) del motor .::Iéctrico correspondiente y la primera velocidad de rotación de referencia (MIN); una segunda unidad generadora de índices de nivel de adherencia que recibe, como una entrada, la velocidad de rotación de referencia y genera un segundo valor de índice de nivel de adherencia (ADL) multiplicando el primer valor de indice de nivel de adherencia (ADLO) por una ganancia (54) que se ha generado sobre la base de una aceleración (S1), calculada usando la segunda velocidad de rotación de referencia (MAX), y una unidad generadora de valores de orden de par (27) que genera el valor de orden de par basado en el segundo valor de indice de nivel de adherencia.
  2. 2.
    Dispositivo de control para vehículo eléctrico ferroviario según la reivindicación 1. en el que la unidad de control del patinaje/deslizamiento (1) incluye además una unidad de procesamiento del índice de nivel de adherencia que calcula un único índice de nivel de adherencia (ADL 1-ADL4) usando la pluralidad de primeros indices de nivel de adherencia que han sido generados por la pluralidad de unidades generadoras de indices de nivel de adherencia (7A-7D), respectivamente. y que emite el único indice de nivel de adherencia (ADLO) a la segunda unidad generadora de índices de nivel de adherencia (8), como el primer índice de nivel de adherencia (ADLO), y los pares de la pluralidad de motores eléctricos se controlan colectivamente. en base al segundo valor de índice de nivel de adherencia (ADL) que ha sido generado por la segunda unidad generadora de índices de nivel de adherencia (8) multiplicando el único indice de nivel de adherencia (ADLO) por la ganancia (54).
  3. 3.
    Dispositivo de control para vehículo eléctrico ferroviario según cualquiera de las reivindicaciones anteriores. en el que cada una de las primeras unidades generadoras de índices de nivel de adherencia (7A-7D) incluye un primer calculador de aceleración (29) que calcula la aceleración (A 1) usando la velocidad de rotación del motor eléctrico correspondiente, y también, calcula la aceleración (Al) usando la primera velocidad de rotación de referencia (MI N),la segunda unidad generadora de índices de nivel de adherencia (8) incluye un segundo calculador de aceleración (32) que calcula la aceleración (S1) usando la segunda velocidad de rotación de referencia (MAX).
    y se configura una velocidad de respuesta de la aceleración (51), calculada por el segundo calculador de aceleración (32). para que sea menor que una velocidad de respuesta de la aceleración calculada por el primer calculador de aceleración (29).
  4. 4.
    Dispositivo de control para vehículo eléctrico ferroviario según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en
    el que la segunda unidad generadora de indices de nivel de adherencia cambia un valor de la ganancia (54) dependiendo de si la aceleración (S1, S2), calculada usando la segunda velocidad de rotación de referencia (MAX) es mayor que un valor predeterminado (SSET) y, en el caso en el que la aceleración (S1. S2) sea mayor que el valor predeterminado, la ganancia (S4) se configura en un valor más pequeño.
  5. 5.
    Dispositivo de control para vehículo eléctrico ferroviario según cualquiera de las reivindicaciones anteriores. en el que en la segunda unidad generadora de índices de nivel de adherencia. se cambia un valor de la ganancia (54) mientras se usa un primer valor predeterminado y un segundo valor predeterminado que es más pequeño que el primer valor predeterminado como puntos de cambio del valor de la ganancia con respecto a la aceleración calculada usando la segunda velocidad de rotación de referencia (MAX). de modo que el valor de la ganancia
    se hace más grande en correspondencia con los tres rangos siguientes, en un orden indicado: (i) un rango en el
    que la aceleración, calculada utilizando la segunda velocidad de rotación de referencia, es igualo mayor que el
    primer valor predeterminado; (ii) un rango en el que la aceleración, calculada utilizando la segunda velocidad de
    rotación de referencia, es igualo mayor que el segundo valor predeterminado pero es menor que el primer valor
    5
    predeterminado; (iii) un rango en el que la aceleración, calculada utilizando la segunda velocidad de rotación de
    referencia, es menor que el segundo valor predeterminado.
  6. 6.
    Dispositivo de control para vehículo eléctrico ferroviario según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en
    el que
    la unidad generadora de valores de orden de par induye una unidad de retardo de primer orden (2B) que emite
    10
    el valor de orden de par que ha sido generado en base al segundo valor de índice de nivel de adherencia
    (ADL), después de aplicar un retardo de primer orden al mismo, y la segunda unidad generadora de indices de
    nivel de adherencia (B) induye una unidad de retardo de desactivación (24) que configura una constante de
    tiempo utilizada por la unidad de retardo de primer orden (23) según un valor de la ganancia (54).
    FIG.1
    TO*
    1 2
    FIG.2
    FM4
    ro·
    .1
    ,
    ,
    ,
    ,
    ,
    ,
    ,
    ,
    ,I
    -
    "
    w
    -
    , r'~-------_.,
    ....... ;:';';'';;';;;';';Jl: : :
    1: FMmax ::l' ,: : ! :23 : ¡
    I ••••••••••••__ .. , ' '22,I
    I
  7. 1 .~ :
    : '-. 34':
    : 32' : I , t-•. 8
    I ,
    I I I I I I
    l_~:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::______________________________ _
    FIG.3
    FM2TO FM4
    :,
    ,
    ,
    I
    ,I
    ,,I I
    ~ I
    I
    \.. ..
    OFT o
    r
    ~
    ,
    DFM I
    al ......--¡ I I ............ 1
    I
    I II ·I ,I
    ·
    I
    I
    I
    I ·,
    I
    I ·
    I ,
    I I ·,
    I I
    I : ¿ , I
    ADL1
    :1 f'--· ! I ~
    I
    I I
    ,
    ·I · TIEMPO tO 11 I ti I t3 t4 ·
    FIG.4
    ADL1
    :t b ¿ ¡ •
    I
    :1 . · · ·
    ·I ·
    ·I · ·
    ADL2 ¡ · ··• ·
    ··•
    ·:
    ADL3
    :1 · ·1 · •
    · I
    ·
    I
    ADL4 ¡
    I
    :1 · · · · ¡ I I •
    I
    ¡
    ·• ·I I
    ·I • · ·
    ADLO · ·
    :1 ~ ~ •
    ·· :
    ·
    · ·
    J · ! · I ·
    · ·
    TO" ¡ ·
    J ~ · ¡ I ! · : I I · ·· •
    ·• I ·
    T* · · ¿
    : I ·
    ;
    · :
    tO t1 t2 · t3 · t4 TIEMPO
    VELOCIDAD REAL
    _.. _-----_... ------
    FM1 TO
    FM4 l-__--i-~---~----~-------------.------------------------
    FMmin
    A1 0r------¡--t--r--------------------~
    ·
    ·
    ·
    ·
    ·
    ·
    ·
    A3 O
    :
    I
    ·I ·I
    ·
    I I ·· I I · I I I · · · I I·
    DFTO
    l'.
    • I• I
    ·
    ·
    ·
    ·
    DFMol
    I
    I
    ·
    ADLO:t · :
    t!
    tO t1: I t3 t4
    TIEMPO
    I
    ·
    ·
    t2
    FIG.6
    · .
    FM1TO
    ..~... -!-~.. _..
    FM4
    ··, .
    · · · . .
    ·· ..
    ------
    ...·---l--------t---... -.
    FMmax
    ·· .,
    · , :,
    : I
    i
    · .
    ADLO
    ~ . .
    :1L-------+-'---------------+!---ti--ii----------------~~
    • I
    · :
    S1
    t ---,------,':,· . ~
    o: L-I . ¡ ,::k.L ....----.-.......
    o-.m.H-~----.-.. .m__ ______ n __ ¡~¡
    T____ • ~
    S2
    t ~T
    , t .,•
    ADL :t~--~:~-l ~'-+l-----~
    TO*
    1 .,: oL-----~----+_----~~~~-------.
    T*
    1~------~~____~ oL-------~----~~------t-~t--t-------T;.I:EM::PO tO t1 t2 t3 t5 16
    t4
ES07828150T 2007-06-27 2007-06-27 Controlador para vehículo eléctrico Active ES2385096T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2007/062930 WO2009001452A1 (ja) 2007-06-27 2007-06-27 電気車の制御装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2385096T3 true ES2385096T3 (es) 2012-07-18

Family

ID=39758357

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES07828150T Active ES2385096T3 (es) 2007-06-27 2007-06-27 Controlador para vehículo eléctrico

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8285430B2 (es)
EP (1) EP2161157B1 (es)
JP (1) JP4137995B1 (es)
KR (2) KR20120048715A (es)
CN (1) CN101678773A (es)
AT (1) ATE551222T1 (es)
CA (1) CA2691006C (es)
ES (1) ES2385096T3 (es)
WO (1) WO2009001452A1 (es)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010055572A1 (ja) * 2008-11-13 2010-05-20 株式会社 東芝 電気車制御装置
JP5921030B2 (ja) * 2011-12-27 2016-05-24 東洋電機製造株式会社 誘導機制御装置
JP5779526B2 (ja) * 2012-03-08 2015-09-16 株式会社日立製作所 電気車の制御装置
JP6064727B2 (ja) * 2013-03-26 2017-01-25 株式会社明電舎 各輪独立駆動台車の制御装置
JP5994703B2 (ja) * 2013-03-26 2016-09-21 株式会社明電舎 電気車の制御装置
JP6003757B2 (ja) * 2013-03-26 2016-10-05 株式会社明電舎 各輪独立駆動台車の制御装置
JP6096283B2 (ja) * 2013-04-01 2017-03-15 パイオニア株式会社 トラクション制御装置及びトラクション制御方法
JP6002079B2 (ja) * 2013-04-24 2016-10-05 オークマ株式会社 位置制御装置
CN104709295B (zh) * 2013-12-17 2017-09-19 中车大连电力牵引研发中心有限公司 轨道车辆滑行控制方法
KR101683965B1 (ko) 2014-06-05 2016-12-08 현대자동차주식회사 구동 모터의 토크 제어 장치 및 제어 방법
CN108778825A (zh) * 2016-05-27 2018-11-09 本田技研工业株式会社 电动车辆
CN107650928A (zh) * 2017-08-08 2018-02-02 中车大连机车车辆有限公司 自动调节机车起动粘着力的控制方法
CA3200978A1 (en) * 2020-11-09 2022-05-12 Hengstler Gmbh Detection of coupling slippage in rotary encoder systems
WO2024075006A1 (en) * 2022-10-05 2024-04-11 Tesmec Rail S.R.L. An integrated control for electric traction railway vehicles

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2591840A (en) * 1948-01-02 1952-04-08 Gen Motors Corp Generating electric traction and control system
US2806149A (en) * 1954-01-15 1957-09-10 Gen Motors Corp Wheel slip control system
US4095147A (en) * 1976-02-26 1978-06-13 Mountz John M Wheel slip correction method, system and apparatus
JPH0767202B2 (ja) 1988-04-05 1995-07-19 三菱電機株式会社 電気車制御方法
US4896090A (en) * 1988-10-31 1990-01-23 General Electric Company Locomotive wheelslip control system
JP3246075B2 (ja) 1993-05-25 2002-01-15 富士電機株式会社 電気車の再粘着制御装置
JP3149682B2 (ja) 1994-05-23 2001-03-26 株式会社日立製作所 電気車の制御装置
US5436538A (en) * 1994-07-05 1995-07-25 Woodward Governor Company Locomotive wheel slip controller
JPH0884405A (ja) 1994-09-08 1996-03-26 Mitsubishi Electric Corp 電気車の制御装置
JP2003348706A (ja) * 1996-09-25 2003-12-05 Hitachi Ltd 車両用電力変換器の制御装置
JP3390635B2 (ja) 1997-08-08 2003-03-24 三菱電機株式会社 電気車制御装置
AU738539B2 (en) 1997-09-24 2001-09-20 Hitachi Limited Controller for electric vehicles
JP3747255B2 (ja) 1999-04-23 2006-02-22 株式会社日立製作所 電気車の制御装置
US6208097B1 (en) * 1999-12-06 2001-03-27 General Electric Company Traction vehicle adhesion control system without ground speed measurement
JP4058732B2 (ja) * 2001-05-16 2008-03-12 株式会社日立製作所 電気車の制御装置
JP2003134603A (ja) * 2001-10-29 2003-05-09 Toshiba Corp 電気車の制御装置
US6634303B1 (en) * 2002-06-11 2003-10-21 General Motors Corporation Locomotive wheel slip control and method
JP4625632B2 (ja) * 2003-12-25 2011-02-02 日立オートモティブシステムズ株式会社 車両駆動装置
RU2270766C2 (ru) 2004-03-18 2006-02-27 Брянский государственный технический университет Способ предупреждения боксования и юза колесных пар и подавления фрикционных автоколебаний в кинематической цепи подвижного состава с асинхронными тяговыми двигателями
WO2005110801A1 (ja) * 2004-05-19 2005-11-24 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha 電気車制御装置
US7679298B2 (en) * 2006-08-17 2010-03-16 General Electric Company Locomotive wheel speed control
US7930076B2 (en) * 2007-03-01 2011-04-19 General Electric Company System, method and computer readable media for reducing wheel sliding on a locomotive

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100005136A (ko) 2010-01-13
EP2161157A1 (en) 2010-03-10
JP4137995B1 (ja) 2008-08-20
KR20120048715A (ko) 2012-05-15
JPWO2009001452A1 (ja) 2010-08-26
CN101678773A (zh) 2010-03-24
CA2691006C (en) 2013-08-06
US8285430B2 (en) 2012-10-09
KR101165554B1 (ko) 2012-07-16
EP2161157B1 (en) 2012-03-28
WO2009001452A1 (ja) 2008-12-31
ATE551222T1 (de) 2012-04-15
CA2691006A1 (en) 2008-12-31
US20100179713A1 (en) 2010-07-15
EP2161157A4 (en) 2010-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2385096T3 (es) Controlador para vehículo eléctrico
US20130238176A1 (en) Control device for electric rolling stock
CN101830231B (zh) 一种机车空转滑行保护控制方法
JP6342188B2 (ja) 電気自動車のスリップ制御装置
ES2568631T3 (es) Procedimiento para el funcionamiento de un vehículo ferroviario
ES2361553T3 (es) Dispositivo de control de vehículo eléctrico.
US8988016B2 (en) System and method for traction motor control
US9209736B2 (en) System and method for traction motor control
CN109760682A (zh) 一种纯电动车辆爬坡扭矩估算方法和控制方法及其系统
CN112297876B (zh) 一种基于电动汽车减速器的电驱动控制系统及其控制方法
CN109760683A (zh) 一种分布式驱动的纯电动车辆爬坡扭矩控制方法及系统
JP6250444B2 (ja) 電気自動車のスリップ制御装置
CN100357118C (zh) 一种防止轨道动车车轮空转与滑行的方法
JP2009077572A (ja) 電気車制御装置
CN102897193B (zh) 一种基于能量守恒原理的自动列车保护方法
Ashiya et al. Application of pure electric braking system to electric railcars
ES2325545T3 (es) Dispositivo y procedimiento de control de la velocidad de un vehiculo ferroviario y sistema que comprende tales dispositivos.
Cao et al. Adhesion control in low-speed region and experiment verification with considering low-resolution pulse generator
RU2433055C2 (ru) Управляющее устройство для железнодорожного вагона с электроприводом
JP6403917B2 (ja) 速度制御装置、無線列車制御システムおよび速度制御方法
JP5389583B2 (ja) 車両駆動制御システム
JP2009100603A (ja) 電気車制御装置
JPH04161815A (ja) 列車移動距離計測装置
JP4171557B2 (ja) 電気車制御装置
JP2008086061A (ja) 列車速度検出装置