JP2001218302A - 電気ブレーキの制御方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 摩擦ブレーキを用いずに電気ブレーキのみで
線路上で車両を停止し、かつその停止状態を維持するこ
とができる電気ブレーキの制御装置を提供する。 【解決手段】 本発明の電気ブレーキの制御装置は、主
に同装置１０の各構成部分を制御するための指令パター
ンを演算しトルク分電流Ｉｑを出力するパターン制御部
１１と、電圧や電流などをベクトル制御演算して出力す
べき電流をベクトル制御する電流制御部１４と、電流や
減速度の時系列データなどを記憶するメモリ１２と、駆
動トルク発生装置１６にトルク分電流Ｉｑを発生する電
流発生回路１３と、電流などを測定しメモリ１２に出力
する電流測定部２０と、電動機速度Ｖや加速度αを測定
する速度及び加速度測定部１５と、車両を停止させ車両
の停止状態を維持するためのトルク分電流の値Ｉq#offs
etを算出する適応同定演算部１９とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流モータ等の電
気ブレーキを用いて車両を減速及び停止させる電気ブレ
ーキの制御方法及びその装置に関する。特には、摩擦ブ
レーキを使用することなく電気ブレーキのみで勾配のあ
る線路上で車両を減速及び停止させることのできる電気
ブレーキの制御方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、鉄道車両用のブレーキとし
て、電気ブレーキ、摩擦ブレーキ、流体ブレーキなどが
用いられている。このうち電気ブレーキの代表的なもの
は、駆動電動機を発電機として電流を発生して車軸に駆
動トルク（以下、減速の場合には「制動トルク」ともい
う）を与え車両を減速及び停止させるものである。ま
た、摩擦ブレーキは、圧縮空気や油圧などによって機械
的に制輪子を車軸やブレーキディスクなどに押し付けて
摩擦力を発生させ車両を減速及び停止させるものであ
る。また、流体ブレーキは、油などの流体を回転翼など
で攪拌し、その際の抵抗力をブレーキ力として車両を減
速及び停止させるものである。

【０００３】ここで、電気ブレーキと摩擦ブレーキを併
用して走行中の電気車などの鉄道車両を停止させる場
合、一般的に、まず電気ブレーキによって徐々に減速
し、最後に摩擦ブレーキによって物理的に車軸などを固
定して停止させている。また、車両の停止場所が勾配の
ある線路上の場合には、最終的に摩擦ブレーキを使用し
て確実に車両の停止及び停止状態の保持を行っている。

【０００４】また、電気ブレーキのみで車両の停止及び
停止状態の保持を行う勾配推定フィードフォワード・ト
ルクパターン制御においては、平坦区間における減速度
α0、車両重量Ｍ、線路勾配θなどを特定し、それらの
値から車両の停止トルク（勾配均衡トルク）Ｆuに相当
する停止トルク分電流Ｉqsを算出して電気ブレーキに供
給することにより、電気ブレーキのみで勾配のある線路
上で車両を停止している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電気ブ
レーキと摩擦ブレーキを併用して車両を停止する場合、
車両を電気ブレーキによって徐々に減速し、所定の速度
まで減速したら摩擦ブレーキによる制動力を大にして車
両を停止するため、摩擦ブレーキによる停止時の衝撃や
ブレーキのきしり音が生じていた。また、摩擦ブレーキ
を使用した場合、摩擦ブレーキの摩耗による摩耗粉塵や
摩擦ブレーキの摩擦熱による各部位の熱疲労などが生
じ、制輪子やブレーキディスク等の摩耗部品の取り替え
作業も必要であった。

【０００６】また、勾配のある線路上で電気ブレーキの
みで車両を停止してその停止状態を維持する勾配推定フ
ィードフォワード・トルクパターン制御の場合、以下の
ような問題があった。 （１）まず、平坦区間における減速度α0を予め測定し
て、この値α0をインバータなどの電力変換装置に記憶
させておく必要があった。 （２）減速度α0を測定する平坦区間を特定することが
困難であり、実際の鉄道車両では、工場や電車区の構内
などで測定する必要があった。 （３）勾配上で減速する際に、実際の減速度αをラッチ
する時点（速度１０［ｋｍ／ｈ］程度）において、比較
的安定した減速度αが要求され、また、実際の車両にお
いては、機械的な振動成分が載ってくるため、減速度α
の演算時には数百［msec］程度の時定数を有するローパ
スディジタルフィルタなどを併用している。このとき、
運転手のノッチ操作などによって減速度αが変化中の場
合、ラッチで測定した減速度αは、実際の値より遅れた
値となるため、減速度αの変化が大きいほど推定される
停止トルク（勾配均衡トルク）Ｆuに誤差が生じた。 （４）停止トルク（勾配均衡トルク）Ｆuに相当する停
止トルク分電流Ｉqsを算出する際には、車両の車輪の軸
質量（車両重量）Ｍを正確に把握する必要がある。実際
は、乗客や積荷などの増減によって車両重量Ｍが駅停車
前後で大きく変動するため、この車両重量Ｍの変化に伴
なう減速度変化分の補正を行う高精度の荷重検出装置が
必要であり、コストがかかっていた。

【０００７】つまり、従来の車両の停止においては、電
気ブレーキのみによって線路上で車両を停止し、その停
止状態を維持することが条件によっては困難であった。

【０００８】本発明はこのような背景の中でなされたも
のであって、摩擦ブレーキを使用せずに車両を減速及び
停止し、その停止状態を維持することができる電気ブレ
ーキの制御方法及びその装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、 本発明の第１の態様の電気ブレーキの制御方法
は、 電気入力を受けて該入力に対応した制動トルクを
車軸に与え車両を減速及び停止させる電気ブレーキの制
御方法であって；（ａ）電気入力Ｉｑを電気ブレーキに
与え、（ｂ）車両の速度Ｖと減速度αを測定し、（ｃ）
車両速度Ｖが第１の速度閾値Ｖ１以下になったとき、電
気入力Ｉｑの値を徐々に減少させると供に、当該電気入
力Ｉｑの値と減速度αに基づいて、車両の停止時に必要
な停止電気入力Ｉｑoffを算出し、（ｄ）車両速度Ｖが
第２の速度閾値Ｖ２以下になったとき停止電気入力Ｉｑ
offを確定し、当該停止電気入力Ｉｑoffを電気入力Ｉｑ
に重畳して電気ブレーキに与え、（ｅ）車両停止時に電
気入力Ｉｑとして停止電気入力Ｉｑoffを電気ブレーキ
に与えて車軸に停止トルクＦｕを発生することにより線
路上で車両を停止させる、ことを特徴とする。

【００１０】このとき、ステップ（ｃ）は、逐次最小自
乗法などの適応同定手法によって車両の停止時に必要な
停止電気入力Ｉｑoffを算出するようにするとよい。ま
た、ステップ（ｃ）は、電気入力Ｉｑの値と減速度αに
基づいて、車両の停止時に必要な停止電気入力Ｉｑoff
を算出するようにする。このとき、記憶する必要のある
車両データは、全く不要である。

【００１１】また、上述の電気ブレーキの制御方法にお
いては、ステップ（ｃ）で、１車軸当りの軸質量をＭ、
１車軸当りの車輪軸換算の慣性モーメントをＪw、車輪
半径をｒw、減速度をα、電磁力に換算するための比例
定数をｋ、主電動機磁束φ、ベクトル制御によるブレー
キ時のトルク分電流をＩｑ、重力加速度をｇ、勾配の角
度をθとしたとき、 Ｉｑ＝｛（Ｍ十Ｊw／ｒw）／（ｋ・φ）｝・α＋Ｍ・ｇ・sinθ／（ｋ・φ） ＝ａ・α＋ｂ・β で示される数式で決まる物理的意味を持つパラメータ
ａ、ｂの適応同定に逐次最小自乗法などの適応同定手法
を適用して、車両の停止時に必要な停止電気入力Ｉｑof
fを算出することができる。

【００１２】また、上記課題を解決するため、 本発明
の第１の態様の電気ブレーキの制御装置は、 電気入力
を受けて該入力に対応した制動トルクを車軸に与え車両
を減速及び停止させる電気ブレーキの制御装置であっ
て； 電気ブレーキに与える電気入力Ｉｑを決定する制
御手段と、 車両の速度Ｖと減速度αを測定する測定手
段と、 電気入力Ｉｑの値と減速度αに基づいて、車両
の停止時に必要な停止電気入力Ｉｑoffを算出する演算
手段と、を備え、 制御手段は、測定手段で測定された
車両の速度Ｖが第１の速度閾値Ｖ１以下になったとき、
電気入力Ｉｑの値を徐々に減少させると供に、演算手段
を稼動させ、車両の速度Ｖが第２の速度閾値Ｖ２以下に
なったとき、演算手段を停止すると供に、停止電気入力
Ｉｑoffを確定し、当該停止電気入力Ｉｑoffを電気入力
Ｉｑに重畳して電気ブレーキに与え、車両停止時に電気
入力Ｉｑとして停止電気入力Ｉｑoffを電気ブレーキに
与えることにより線路上で車両を停止させる、ことを特
徴とする。

【００１３】ここで、演算手段は、逐次最小自乗法など
の適応同定手法によって車両の停止時に必要な停止電気
入力Ｉｑoffを算出するようにするとよい。さらに、車
両データを記憶する記憶手段を備え、演算手段は、記憶
手段に記憶されている車両データを使用して、電気入力
Ｉｑの値と減速度αに基づいて、車両の停止時に必要な
停止電気入力Ｉｑoffを算出するようにするとよい。

【００１４】また、上述の電気ブレーキの制御装置にお
いては、演算手段で、１車軸当りの軸質量をＭ、１車軸
当りの車輪軸換算の慣性モーメントをＪw、車輪半径を
ｒw、減速度をα、電磁力に換算するための比例定数を
ｋ、主電動機磁束φ、ベクトル制御によるブレーキ時の
トルク分電流をＩｑ、重力加速度をｇ、勾配の角度をθ
としたとき、 Ｉｑ＝｛（Ｍ十Ｊw／ｒw）／（ｋ・φ）｝・α＋Ｍ・ｇ・sinθ／（ｋ・φ） ＝ａ・α＋ｂ・β で示される数式で決まる物理的意味を持つパラメータ
ａ、ｂの適応同定に逐次最小自乗法などの適応同定手法
を適用して車両の停止時に必要な停止電気入力Ｉｑoff
を算出するようにすることができる。

【００１５】上述の電気ブレーキの制御方法において
は、車両の停止する線路の勾配と釣り合う停止トルクに
対応する停止電気入力を算出して電気ブレーキに与える
ため、摩擦ブレーキを用いずに電気ブレーキのみで平坦
または勾配のある線路上で車両を停止し、かつその停止
状態を維持することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下本発明の電気ブレーキの制御
方法及びその装置について、図面を参照しつつ詳細に説
明する。ここで、鉄道車両（以下、単に「車両」とも言
う）の車両重量Ｍ及び、該車両が停止する場所での線路
の勾配（勾配角度θ）が未知の場合について説明する。
なお、車両の重量Ｍは、不変の車両本体重量と乗客や荷
物等の積載重量の和である。

【００１７】図１は、本発明のブレーキ制御装置を用い
た電気ブレーキ・システムの実施の形態の一例を示すブ
ロック図である。この電気ブレーキ・システムは、運転
部にあるマスターコントローラなどの制動装置からの制
動信号（ブレーキ信号）を入力するブレーキ入力部１８
と、ブレーキ入力部１８からのブレーキ信号に応じて制
動トルクに相当する電流（以下、単に「制動トルク分電
流」ともいう）を発生するブレーキ制御装置（以下、単
に「制御装置」ともいう）１０と、制動トルク分電流に
応じた制動トルクを発生する駆動トルク発生装置１６
と、を備えている。また、駆動トルク発生装置１６は、
歯車や車軸、車輪などで構成される車両の駆動部１７に
接続されている。なお、通常は、ブレーキ制御装置１０
は、ベクトル制御インバータであり、駆動トルク発生装
置１６は、駆動モータを発電機とする電動機である。ま
た、駆動トルク発生装置１６は、制動トルク分電流に対
応する値を出力する電流センサ１６ａと、駆動部１７の
車軸の回転数に対応した信号を出力するパルスエンコー
ダ１６ｂを備えている。

【００１８】ここで、制御装置１０は、主に同装置１０
の各構成部分を制御するための指令パターンを演算しト
ルク分電流Ｉq0を出力するパターン制御部１１と、電圧
や電流などをベクトル制御演算して出力すべき電流をベ
クトル制御する電流制御部１４と、電流や減速度の時系
列データなどを記憶するメモリ１２と、駆動トルク発生
装置１６にトルク分電流Ｉｑを発生する電流発生回路１
３と、駆動トルク発生装置１６の電流センサ１６ａから
制動トルク分電流に対応する値を受け、電流などを測定
しメモリ１２に出力する電流測定部２０と、駆動トルク
発生装置１６のパルスエンコーダ１６ｂからパルスエン
コード信号を受け、波形整形、Ａ／Ｄ（アナログ／デジ
タル）変換、フィルタリングなどを行って車両の電動機
速度Ｖや加速度αを測定する速度及び加速度測定部（以
下、単に「速度測定部」ともいう）１５と、メモリ１２
及び電流制御部１４に接続され、車両を停止させ車両の
停止状態を維持するためのトルク分電流の値（以下、
「停止維持電流」ともいう）Ｉq#offsetを算出する適応
同定演算部（以下、単に「演算部」ともいう）１９とを
備えている。ここで、電流制御部１４には、パターン制
御部１１から出力される電流値Ｉq0と適応同定演算部１
９から出力される電流値Ｉq#offsetとを加算したトルク
分電流Ｉq0’が入力される（以下において、電流制御部
１４に入力されるトルク分電流の値は、「Ｉq0’＝Ｉq0
（パターン制御部１１からの出力）＋Ｉq#offset（適応
同定演算部１９からの出力）」の演算後の値とし、「制
御トルク分電流値Ｉq0’」という）。

【００１９】図２は、線路の勾配がθ（平坦区間の場合
にはθ＝０）である区間での車両の減速度の求め方の一
例を示す概略図である。一般に、勾配上で停止する制御
を特に行わない場合、平坦区間および勾配上では、トル
ク分電流Ｉｑとその時の車輪減速度αとは略比例の関係
がある。以下、本発明のブレーキ制御装置を用いた電気
ブレーキ・システムにおいて、車両速度がＶ０から０に
なるまでの動作について説明する。なお、車両１の停止
区間に勾配がある場合には、減速度ゼロの時点でのトル
ク分電流の値が、勾配と均衡する力を出力するトルク分
電流となる。

【００２０】図３は、本発明のブレーキ制御装置を用い
た電気ブレーキ・システムのフローチャートである。図
１〜図３において、まず、ブレーキ入力部１８からのブ
レーキ信号（制動信号）に応じて、制御装置１０のパタ
ーン制御部１１は、電流制御部１４に所定の値の制御信
号（トルク分電流指令値Ｉq0）を送る。このトルク分電
流指令値Ｉq0は、適応同定演算部１９からの停止維持電
流値Ｉq#offset（最初は「０」）が加算されて制御トル
ク分電流値Ｉq0’として電流制御部１４に入力される。
電流制御部１４は、入力された制御信号の値（制御トル
ク分電流値Ｉq0’）に応じたトルク分電流指令値を発生
回路１３に送る（ステップ３０１）。電流発生回路１３
は、電流制御部１４からのトルク分電流指令値に応じた
トルク分電流Ｉｑを駆動トルク発生装置１６に出力する
（ステップ３０２）。駆動トルク発生装置１６は、制御
装置１０の電流発生回路１３から入力されたトルク分電
流Ｉｑによって、駆動トルクＦを駆動部１７に伝達する
（ステップ３０３）。この制御は、具体的には、ベクト
ル制御インバータ（ブレーキ制御装置１０）からのトル
ク分電流Ｉｑに応じて、誘導電動機（駆動トルク発生装
置１６）がトルクを発生し、このトルクを歯車機構など
を介して車両１の車輪２に直結している車軸（駆動部１
７）に伝え、車輪２の回転運動を制御するものである。

【００２１】速度測定部１５は、駆動トルク発生装置１
６のパルスエンコーダ１６ｂから計測した電動機軸の回
転数などから車両１の電動機速度Ｖを測定する（ステッ
プ３０４）。測定された電動機速度Ｖは、パターン制御
部１１及び電流制御部１４に送られる。また、速度測定
部１５は、測定した速度の変化から加速度（停止時の場
合には減速度）αを算出し、その値をメモリ１２と電流
制御部１４に送る（ステップ３０５）。

【００２２】パターン制御部１１は、速度測定部１５か
ら受け取った電動機速度Ｖを監視しており、電動機速度
Ｖがメモリ１２に記憶されている所定の閾値速度Ｖ１以
下になったときに（ステップ３０６）、所定の時間で電
動機速度Ｖが０になるように、トルク分電流指令値Ｉq0
を徐々に０に近づけていく（ステップ３０７）。また、
パターン制御部１１は、この閾値速度Ｖ１の検出をトリ
ガとして、電動機速度Ｖが所定の閾値速度Ｖ２（Ｖ２＜
Ｖ１）になるまで電流制御部１４を稼動する（ステップ
３０８）。

【００２３】一方、制御装置１０の電流測定部２０は、
駆動トルク発生装置１６の電流センサ１６ａからフード
バック電流の値Ｉｑを検出しメモリ１２に記憶すると供
に、電流制御部１４に出力する。さらに、制御装置１０
の適応同定演算部１９は、メモリ１２に記憶されている
電流測定部２０からのトルク分電流Ｉｑ及び速度測定部
１５からの減速度αなどを入力値として、勾配オフセッ
トトルク分電流Ｉｑ−offsetを算出する（ステップ３０
９）。

【００２４】次に、速度測定部１５で測定された電動機
速度Ｖが、メモリ１２に記憶されている所定の閾値速度
Ｖ２（Ｖ２＜Ｖ１）になったとき（ステップ３０９）、
電流制御部１４は、適応同定演算部１９から受け取った
勾配オフセットトルク分電流Ｉｑ＿offsetをパターン制
御部１１からのトルク分電流Ｉq0に重畳してトルク分電
流指令値Ｉq0’を算出し、電流発生回路１３に出力する
（ステップ３１１）。ここで、電流制御部１４は、電動
機速度Ｖが速度閾値Ｖ２以下になった場合には、速度測
定部１５からの電動機速度Ｖのフィードバックは受けず
に、電動機速度Ｖを論理的に算出し、その値を電動機速
度Ｖの推定速度として使用する。

【００２５】電流発生回路１３は、勾配オフセットトル
ク分電流Ｉｑ＿offsetが重畳されたトルク分電流指令値
Ｉq0’に応じて、トルク分電流Ｉｑを駆動トルク発生装
置１６に出力する（ステップ３１２）。駆動トルク発生
装置１６は、制御装置１０の電流発生回路１３から入力
されたトルク分電流Ｉｑによって、駆動トルクＦを駆動
部１７に伝達し、車両１を停止する（ステップ３１
３）。

【００２６】以上のようにして、電動機速度Ｖを測定し
ながら制御装置１０から駆動トルク発生装置１６にトル
ク分電流Ｉｑを出力して車両１を減速し、また、停止直
前の所定の電動機速度（Ｖ１〜Ｖ２）の間に、勾配の値
θに応じた勾配オフセットトルク分電流Ｉｑ＿offsetを
求めて、これをトルク分電流Ｉｑに重畳することによ
り、車両停止時のトルク分電流Ｉｑが勾配オフセットト
ルク分電流Ｉｑ＿offsetになるため、勾配区間において
も摩擦ブレーキを使用せずに電気ブレーキのみで正確に
車両１を停止し、かつ停止状態を維持することができ
る。

【００２７】以上、本発明の電気ブレーキの制御方法及
びその装置について説明したが、以下に、制御装置１０
の適応同定演算部１９の演算処理について詳細に説明す
る。この適応同定演算部１９では、勾配θの勾配区間で
車両１を停止させ、且つその停止状態を維持するために
必要なトルクＦｕを発生するためのトルク分電流Ｉｑ＿
offsetを算出する。ここで、車両１の重量と停止区間の
勾配θが未知数であるため、２つ以上の運動方程式を立
て、逐次的な最小自乗法を用いてリアルタイムにこれら
の値を求める。一般に、勾配区間（勾配θ）における運
動方程式は以下の＜式１＞のようになる。

【００２８】

【数１】

【００２９】なお、走行抵抗については、低速時のみの
トルク分電流に着目しているため、一定値とみなしてい
る。式１からＩｑを求めると、以下の＜式２＞となる。

【００３０】

【数２】

【００３１】ここで、勾配と荷重を適応同定する。式２
は、一般に、ｙ＝ａ・ｘ＋ｂという一次式そのものであ
り、多点データに対する尤もらしい係数ａ、ｂを求める
には、通常最小自乗法を用いる。車両速度などのように
オンラインで時々刻々と状態が推移する場合には、逆行
列演算を行わないで逐次的に最小自乗演算を行うＲＬＳ
アルゴリズム（逐次最小自乗法）を用いることができ
る。

【００３２】図４は、ＲＬＳアルゴリズムのスカラブロ
ック図を示す。以下、図４を基に、逐次最小自乗法を本
発明のブレーキ制御装置１０の適応同定演算部１９に適
用した場合について説明する。上述の＜式２＞をサンプ
ル値として得る場合には、ｉ番目のサンプル値に対し、
以下の式３で表すことができる。

【００３３】

【数３】

【００３４】また、ｉ番目の実際値と推定値の誤差は、
以下の式４で示すことができる。

【００３５】

【数４】

【００３６】この式４で示される誤差信号に基づいて、
適応信号ゲインを修正する方法は以下の式５及び式６で
表される。

【００３７】

【数５】

【００３８】

【数６】

【００３９】上述の図３でも示したように、停止直前の
低速度（速度Ｖ１〜Ｖ２の間）でトルク分電流Ｉｑが絞
り込まれる間に、図４で示した逐次最小自乗法を動作さ
せて、勾配オフセットトルクＦｕに対応する勾配オフセ
ットトルク分電流Ｉｑ＿offsetを求め、停止直前にその
値（Ｉｑ＿offset）をトルク分電流Ｉｑ（Ｉq0）に重畳
する方法を取る。これにより、停止時のトルク分電流Ｉ
ｑは、以下の式７に示す値となる。

【００４０】

【数７】

【００４１】即ち、勾配区間（勾配θ）上で車両停止時
に式７で示したトルク分電流Ｉｑが駆動トルク発生装置
１６に出力される。したがって、駆動トルク発生装置１
６では、トルク分電流Ｉｑに対応した静止トルク（勾配
オフセットトルクＦｕ）を駆動部１７に発生する。この
静止トルク（勾配オフセットトルクＦｕ）は、以下の式
８で示すことができる。

【００４２】

【数８】

【００４３】このようにして、勾配区間の停止時にトル
ク分電流Ｉｑ＿offsetを出力し、勾配区間での停止時に
発生する力（静止トルクＦｕ）により、車両１の勾配上
で停止および停止状態の維持が可能となる。

【００４４】図５は、本発明の電気ブレーキの制御装置
を適用した実際の車両を使用して、電気ブレーキのみで
停止させたときの速度Ｖ、トルク分電流指令値Ｉq0及び
時刻ｔの関係を示す図である。図５において、車両速度
Ｖが駆動トルク発生装置１６である誘導電動機の回転子
電気角周波数５Ｈｚ（車輪速度Ｖ１＝５．３５［ｋｍ／
ｈ］）時点で、トルク分電流Ｉｑの絞り込みを開始する
と同時に、適応同定演算部１９でゲイン行列γの値を初
期設定し、図４に示した逐次最小自乗法による勾配θと
荷重Ｍの推定を開始する。車両速度が駆動トルク発生装
置１６である誘導電動機の回転子電気角周波数２Ｈｚ
（車輪速度２．１４［ｋｍ／ｈ］）時点で、推定中の勾
配オフセットトルク分電流（以下、「停止トルク分電
流」ともいう）Ｉｑ＿offsetをラッチする。そして、そ
の時点のトルク分電流Ｉｑから一定の電流増加勾配（１
２５［Ａ／sec］）で停止トルク分電流Ｉｑ＿offsetま
で増減する。

【００４５】ここで、ゲイン行列Γ(i)の初期化におい
ては、Γ(0)＝（０．２、０．０、０．２、０．２）な
どとし、同定動作開始時点ではこの行列の逆行列を持つ
ように設定することで、その後の同定を可能とした。

【００４６】図５に示すように、本発明の電気ブレーキ
制御方法及び電気ブレーキ制御装置によれば、上り勾配
や下り勾配においても電気ブレーキのみで正確かつ安全
に車両を停止することができ、また、車両の停止状態を
維持することができる。

【００４７】以上、本発明の電気ブレーキ制御方法及び
電気ブレーキ制御装置の形態例を示たが、制御装置１０
のメモリ１２には、適応同定演算部１９の起動トリガと
なる電動機速度の閾値Ｖ１、Ｖ２などを予め記憶してお
くとよい。

【００４８】

【発明の効果】以上述べた通り、本発明の電気ブレーキ
の制御方法及びその装置によれば、車両の停止直前に線
路の勾配と釣り合う停止トルク分電流を算出して発生す
るため、摩擦ブレーキを用いずに電気ブレーキのみで勾
配のある線路上で車両を停止し、かつその停止状態を維
持することができるようになった。また、このため、摩
擦ブレーキの使用による停止時の衝撃やきしみ音も発生
せず、快適な乗り心地を提供できるようになった。

【００４９】また、本発明の電気ブレーキの制御方法及
びその装置によれば、車両の減速や停止状態を維持する
ときに摩擦ブレーキを使用しないため、摩擦ブレーキの
摩耗による摩耗粉塵の発生や摩擦ブレーキの摩擦熱によ
る各部位の熱疲労等の発生を防ぐことができ、また、制
輪子やブレーキディスク等の摩耗部品の取り替え作業も
必要なくなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電気ブレーキの制御装置が適用さ
れた電気ブレーキ・システムの実施の一形態を示す概略
図である。

【図２】線路の勾配がθである勾配区間での車両の力の
釣り合いを示す概略図である。

【図３】本発明による電気ブレーキの制御装置が適用さ
れた電気ブレーキ・システムの動作を示すフローチャー
トである。

【図４】本発明による電気ブレーキの制御装置の演算部
でのアルゴリズムを示す概略図である。

【図５】車両の速度とトルク分電流指令値の関係を示す
図である。

【符号の説明】

１ 車両 ２ 車輪 １０ ブレーキ制御装置 １１ パターン制御部 １２ メモリ １３ 電流発生回路 １４ 電流制御部 １５ 速度・加速度測定部 １６ 駆動トルク発生装置 １６ａ 電流センサ １６ｂ パルスエンコーダ １７ 駆動部 １８ ブレーキ入力部 １９ 適応同定演算部 ２０ 電流測定部

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H115 PA01 PA05 PC02 PG01 PU09 PV09 QE04 QE06 QE10 QE12 QI02 QN03 QN09 QN12 RB26 TB01 TO02 TO07 TO12

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気入力を受けて該入力に対応した制動
   トルクを車軸に与え車両を減速及び停止させる電気ブレ
   ーキの制御方法であって； （ａ）電気入力Ｉｑを電気ブレーキに与え、（ｂ）車両
   の速度Ｖと減速度αを測定し、（ｃ）車両速度Ｖが第１
   の速度閾値Ｖ１以下になったとき、前記電気入力Ｉｑの
   値を徐々に減少させると供に、当該電気入力Ｉｑの値と
   前記減速度αに基づいて、車両の停止時に必要な停止電
   気入力Ｉｑoffを算出し、（ｄ）車両速度Ｖが第２の速
   度閾値Ｖ２以下になったとき前記停止電気入力Ｉｑoff
   を確定し、当該停止電気入力Ｉｑoffを前記電気入力Ｉ
   ｑに重畳して前記電気ブレーキに与え、（ｅ）車両停止
   時に前記電気入力Ｉｑとして前記停止電気入力Ｉｑoff
   を電気ブレーキに与えて車軸に停止トルクＦｕを発生す
   ることにより線路上で車両を停止させる、 ことを特徴とする電気ブレーキの制御方法。
2. 【請求項２】 前記ステップ（ｃ）は、逐次最小自乗法
   などの適応同定手法によって車両の停止時に必要な前記
   停止電気入力Ｉｑoffを算出することを特徴とする請求
   項１記載の電気ブレーキの制御方法。
3. 【請求項３】 前記ステップ（ｃ）は、前記電気入力Ｉ
   ｑの値と前記減速度αに基づいて、車両の停止時に必要
   な前記停止電気入力Ｉｑoffを算出することを特徴とす
   る請求項１または２記載の電気ブレーキの制御方法。
4. 【請求項４】 前記ステップ（ｃ）は、１車軸当りの軸
   質量をＭ、１車軸当りの車輪軸換算の慣性モーメントを
   Ｊw、車輪半径をｒw、減速度をα、電磁力に換算するた
   めの比例定数をｋ、主電動機磁束φ、ベクトル制御によ
   るブレーキ時のトルク分電流をＩｑ、重力加速度をｇ、
   勾配の角度をθとしたとき、 Ｉｑ＝｛（Ｍ十Ｊw／ｒw）／（ｋ・φ）｝・α＋Ｍ・ｇ・sinθ／（ｋ・φ） ＝ａ・α＋ｂ・β で示される数式で決まる物理的意味を持つパラメータ
   ａ、ｂの適応同定に逐次最小自乗法などの適応同定手法
   を適用して車両の停止時に必要な前記停止電気入力Ｉｑ
   offを算出することを特徴とする請求項１乃至３記載の
   電気ブレーキの制御方法。
5. 【請求項５】 電気入力を受けて該入力に対応した制動
   トルクを車軸に与え車両を減速及び停止させる電気ブレ
   ーキの制御装置であって；前記電気ブレーキに与える電
   気入力Ｉｑを決定する制御手段と、 車両の速度Ｖと減速度αを測定する測定手段と、 前記電気入力Ｉｑの値と前記減速度αに基づいて、車両
   の停止時に必要な停止電気入力Ｉｑoffを算出する演算
   手段と、 を備え、 前記制御手段は、前記測定手段で測定された前記車両の
   速度Ｖが第１の速度閾値Ｖ１以下になったとき、前記電
   気入力Ｉｑの値を徐々に減少させると供に、前記演算手
   段を稼動させ、前記車両の速度Ｖが第２の速度閾値Ｖ２
   以下になったとき、前記演算手段を停止すると供に、前
   記停止電気入力Ｉｑoffを確定し、当該停止電気入力Ｉ
   ｑoffを前記電気入力Ｉｑに重畳して前記電気ブレーキ
   に与え、車両停止時に前記電気入力Ｉｑとして前記停止
   電気入力Ｉｑoffを電気ブレーキに与えることにより線
   路上で車両を停止させる、 ことを特徴とする電気ブレーキの制御装置。
6. 【請求項６】 前記演算手段は、逐次最小自乗法などの
   適応同定手法によって車両の停止時に必要な前記停止電
   気入力Ｉｑoffを算出することを特徴とする請求項５記
   載の電気ブレーキの制御装置。
7. 【請求項７】 さらに、車両データを記憶する記憶手段
   を備え、 前記演算手段は、前記記憶手段に記憶されている前記車
   両データを使用して、前記電気入力Ｉｑの値と前記減速
   度αに基づいて、車両の停止時に必要な前記停止電気入
   力Ｉｑoffを算出することを特徴とする請求項５または
   ６記載の電気ブレーキの制御装置。
8. 【請求項８】 前記演算手段は、１車軸当りの軸質量を
   Ｍ、１車軸当りの車輪軸換算の慣性モーメントをＪw、
   車輪半径をｒw、減速度をα、電磁力に換算するための
   比例定数をｋ、主電動機磁束φ、ベクトル制御によるブ
   レーキ時のトルク分電流をＩｑ、重力加速度をｇ、勾配
   の角度をθとしたとき、 Ｉｑ＝｛（Ｍ十Ｊw／ｒw）／（ｋ・φ）｝・α＋Ｍ・ｇ・sinθ／（ｋ・φ） ＝ａ・α＋ｂ・β で示される数式で決まる物理的意味を持つパラメータ
   ａ、ｂの適応同定に逐次最小自乗法などの適応同定手法
   を適用して車両の停止時に必要な前記停止電気入力Ｉｑ
   offを算出することを特徴とする請求項５乃至７記載の
   電気ブレーキの制御装置。