JP2001258299A - 車両用駆動システムの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】車輪の空転を事前に抑えつつ、該車両の加速性
能を確保できる車両駆動システムの制御装置を提供す
る。 【解決手段】この車両駆動システムの制御装置にはすべ
り速度演算手段６，微分演算手段７，微分演算手段８，
駆動力演算手段９，微分演算手段１０，すべり速度指令
値演算手段１１，電動機回転速度指令値演算手段１２，
電動機回転速度調節手段１３，最小値選択手段１４，電
動機制御手段１５を備え、車輪５と路面間の転がり摩擦
力の最大値に対応するトルク上限値（τ₁ ^*）を導出し、
このトルク上限値と指令されるトルク指令値（τ₀ ^*）の
いずれか小さい方で電動機２を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電力変換器と、
この電力変換器により給電される電動機と、この電動機
の出力軸に連結された車輪とからなる車両駆動システム
の制御装置に関し、特に、該車輪の空転を抑制するため
の制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、車両駆動システム（以下、単に
駆動システムとも称する）の代表的な従来例を示すブロ
ック構成図である。

【０００３】この駆動システムには３相電圧形インバー
タなどの電力変換器１と、電力変換器1の交流出力側に
接続された３相誘導電動機などの電動機２と、電力変換
器1の交流側電流を検出する電流検出器3と、前記電動機
2の回転速度を検出する速度検出器4と、前記電動機2の
出力軸に減速器２ａを介して連結された車輪5とを備え
ている。

【０００４】また、この駆動システムの制御装置には空
転抑制演算手段２３と、再空転抑制演算手段２４と、減
算手段２５と、乗算手段２６と、電動機制御手段１５と
を備えている。

【０００５】図５に示した駆動システムの制御装置の動
作を以下に説明する。

【０００６】空転抑制演算手段２３には速度検出器4で
検出した電動機２の回転速度（ω_d）と、空転の起きて
いない他の電動機の回転速度（ω_d0）とが入力され、下
記数１に従った演算を行い、トルク絞り率（G₁）が出力
される。

【０００７】

【数１】

【０００８】ここで、K_1,K₂は制御定数である。

【０００９】再空転抑制演算手段２４には前記回転速度
（ω_d）と、前記他の電動機の回転速度（ω_d0）とが入
力され、下記数２に従った演算を行い、トルク係数
（G₂）が出力される。

【００１０】

【数２】

【００１１】ここで、K₃は制御定数である。

【００１２】減算手段２５では再空転抑制演算手段２４
出力であるトルク係数（G₂）と、空転抑制演算手段２３
出力であるトルク絞り率（G₁）との差を演算する。ま
た、乗算手段２６では減算手段２５の演算結果と、指令
されるトルク指令値（τ₀*）との乗算演算を行い、その
結果をトルク指令値（τ*）として電動機制御手段１５
出力する。

【００１３】電動機制御手段１５は前記トルク指令値
（τ^*）と、前記回転速度（ω_d）と、電流検出器3で検
出した電力変換器１の交流側電流とに基づく周知の技術
の電動機２のベクトル制御を行うことにより、電力変換
器１から給電される電動機２を所望の動作状態にしてい
る。

【００１４】すなわち図５に示した駆動システムの制御
装置では、車輪５が空転した際に、この空転の大きさ
と、空転したときの電動機２の回転加速度とに応じてト
ルク指令値を絞ることにより、空転を抑制している。ま
た、空転加速度のピーク値に応じてトルク指令値を下げ
続けておくことで、車輪５が再度空転を起こすことを抑
制している。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く従来の制御
装置では、車輪が空転してからトルク指令値を絞って空
転を抑えており、その結果、乗り心地が悪くなるという
問題があった。

【００１６】また、再度の空転を抑えるために、空転が
収まった後もトルク指令値を下げ続けており、車両の加
速性能が低下するという問題もあった。

【００１７】この発明の目的は、上記問題点を解決する
車両駆動システムの制御装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この第１の発明は電力変
換器と、この電力変換器により給電される電動機と、こ
の電動機の出力軸に連結された車輪とからなる車両駆動
システムを制御する車両駆動システムの制御装置におい
て、前記車輪と路面間の転がり摩擦力の最大値に対応す
る該車輪の駆動力に基づく前記電動機のトルク上限値
（τ₁ ^*）を演算するトルク上限値演算手段と、指令され
る前記電動機へのトルク指令値（τ₀ ^*）の絶対値、又
は、前記トルク上限値（τ₁ ^*）の絶対値のいずれか小さ
い値を選択し、この選択値を新たなトルク指令値
（τ^*）として出力する最小値選択手段と、前記トルク
指令値（τ^*）と、前記電動機の回転速度（ω_d）と、前
記電力変換器の出力電流とに基づき前記電動機を制御す
る電動機制御手段とを備えたことを特徴とする。

【００１９】第２の発明は前記第１の発明の車両駆動シ
ステムの制御装置において、前記トルク上限値演算手段
には、前記トルク指令値（τ^*）と、前記回転速度
（ω_d）とから前記車輪から線路面に伝わる駆動力
（Ｆ）を演算する駆動力演算手段と、前記回転速度（ω
_d）と、前記車輪を装着した車両の走行速度（Ｖ）とか
ら該車輪のすべり速度（ΔＶ）を演算するすべり速度演
算手段と、前記駆動力（Ｆ）の１階時間微分演算値
（Ｆ′）と、前記すべり速度（ΔＶ）の１階時間微分演
算値（ΔＶ′）と、該すべり速度（ΔＶ）の２階時間微
分演算値（ΔＶ″）と、前記回転速度（ω_d）と、前記
走行速度（Ｖ）とからすべり速度指令値（ΔＶ^*）を演
算するすべり速度指令値演算手段と、前記すべり速度指
令値（ΔＶ^*）と、前記走行速度（Ｖ）とから前記電動
機の回転速度指令値（ω^*）を演算する電動機回転速度
指令値演算手段と、前記回転速度指令値（ω^*）と前記
回転速度（ω_d）との偏差を零にする調節演算を行い、
この演算結果を前記トルク上限値（τ₁ ^*）として出力す
る電動機回転速度調節手段とを備えたことを特徴とす
る。

【００２０】第３の発明は前記第１の発明の車両駆動シ
ステムの制御装置において、前記トルク上限値演算手段
には、前記トルク指令値（τ^*）と、前記電動機の回転
速度指令値（ω^*）とから前記車輪から線路面に伝わる
駆動力（Ｆ）を演算する駆動力演算手段と、前記回転速
度指令値（ω^*）と、前記車輪を装着した車両の走行速
度（Ｖ）とから該車輪のすべり速度（ΔＶ）を演算する
すべり速度演算手段と、前記駆動力（Ｆ）の１階時間微
分演算値（Ｆ′）と、前記すべり速度（ΔＶ）の１階時
間微分演算値（ΔＶ′）と、該すべり速度（ΔＶ）の２
階時間微分演算値（ΔＶ″）と、前記回転速度（ω_d）
と、前記走行速度（Ｖ）とからすべり速度指令値（ΔＶ
^*）を演算するすべり速度指令値演算手段と、前記すべ
り速度指令値（ΔＶ^*）と、前記走行速度（Ｖ）とから
前記回転速度指令値（ω^*）を演算する電動機回転速度
指令値演算手段と、前記回転速度指令値（ω^*）と前記
回転速度（ω_d）との偏差を零にする調節演算を行い、
この演算結果を前記トルク上限値（τ₁ ^*）として出力す
る電動機回転速度調節手段とを備えたことを特徴とす
る。

【００２１】第４の発明は電力変換器と、この電力変換
器により給電される電動機と、この電動機の出力軸に連
結された車輪とからなる車両駆動システムを制御する車
両駆動システムの制御装置において、前記車輪と路面間
の転がり摩擦力の最大値に対応する該車輪の駆動力に基
づく前記電動機のトルク上限値（τ₁ ^*）を演算するトル
ク上限値演算手段と、指令される前記電動機へのトルク
指令値（τ₀ ^*）の絶対値、又は、前記トルク上限値（τ
₁ ^*）の絶対値のいずれか小さい値を選択し、この選択値
を新たなトルク指令値（τ^*）として出力する最小値選
択手段と、前記トルク指令値（τ^*）と、前記電力変換
器の出力電流とに基づき前記電動機を制御する電動機制
御手段とを備えたことを特徴とする。

【００２２】第５の発明は前記第４の発明の車両駆動シ
ステムの制御装置において、前記トルク上限値演算手段
には、前記トルク指令値（τ^*）と、前記電動機制御手
段で演算された前記電動機の回転速度推定値（ω_e）と
から前記車輪から線路面に伝わる駆動力（Ｆ）を演算す
る駆動力演算手段と、前記回転速度推定値（ω_e）と、
前記車輪を装着した車両の走行速度（Ｖ）とから該車輪
のすべり速度（ΔＶ）を演算するすべり速度演算手段
と、前記駆動力（Ｆ）の１階時間微分演算値（Ｆ′）
と、前記すべり速度（ΔＶ）の１階時間微分演算値（Δ
Ｖ′）と、該すべり速度（ΔＶ）の２階時間微分演算値
（ΔＶ″）と、前記回転速度推定値（ω_e）と、前記走
行速度（Ｖ）とからすべり速度指令値（ΔＶ^*）を演算
するすべり速度指令値演算手段と、前記すべり速度指令
値（ΔＶ^*）と、前記走行速度（Ｖ）とから前記電動機
の回転速度指令値（ω^*）を演算する電動機回転速度指
令値演算手段と、前記回転速度指令値（ω^*）と前記回
転速度推定値（ω_e）との偏差を零にする調節演算を行
い、この演算結果を前記トルク上限値（τ₁ ^*）として出
力する電動機回転速度調節手段とを備えたことを特徴と
する。

【００２３】第６の発明は前記第４の発明の車両駆動シ
ステムの制御装置において、前記トルク上限値演算手段
には、前記トルク指令値（τ^*）と、前記電動機の回転
速度指令値（ω^*）とから前記車輪から線路面に伝わる
駆動力（Ｆ）を演算する駆動力演算手段と、前記回転速
度指令値（ω^*）と、前記車輪を装着した車両の走行速
度（Ｖ）とから該車輪のすべり速度（ΔＶ）を演算する
すべり速度演算手段と、前記駆動力（Ｆ）の１階時間微
分演算値（Ｆ′）と、前記すべり速度（ΔＶ）の１階時
間微分演算値（ΔＶ′）と、該すべり速度（ΔＶ）の２
階時間微分演算値（ΔＶ″）と、前記電動機制御手段で
演算された前記電動機の回転速度推定値（ω_e）と、前
記走行速度（Ｖ）とからすべり速度指令値（ΔＶ^*）を
演算するすべり速度指令値演算手段と、前記すべり速度
指令値（ΔＶ^*）と、前記走行速度（Ｖ）とから前記回
転速度指令値（ω^*）を演算する電動機回転速度指令値
演算手段と、前記回転速度指令値（ω^*）と前記回転速
度推定値（ω_e）との偏差を零にする調節演算を行い、
この演算結果を前記トルク上限値（τ₁ ^*）として出力す
る電動機回転速度調節手段とを備えたことを特徴とす
る。

【００２４】この発明は、車輪・路面間の転がり摩擦力
とすべり速度との関係と、前記転がり摩擦力の最大点付
近ではすべり加速度の変化が小さいこととに着目してな
されたものである。

【００２５】図６は、前記転がり摩擦力（Fc）と数３で
求まるすべり速度（ΔV）との代表的な関係を示したも
のである。

【００２６】

【数３】

【００２７】ここで、Vは車両の走行速度、ωは電動機
の回転速度、Ｒは車輪の半径、Ｇは減速器のギア比であ
る。

【００２８】従って、転がり摩擦曲線の傾きがゼロとな
るすべり速度で運転することで、空転を抑えつつ、最大
の駆動力を得ることができる。

【００２９】すなわち、転がり摩擦曲線の傾きが正のと
きにはその傾きに応じてすべり速度を増やし、また逆
に、転がり摩擦曲線の傾きが負のときにはその傾きに応
じてすべり速度を減らす演算処理を繰り返し行うことに
より、転がり摩擦曲線の傾きがゼロとなるすべり速度を
見つけることができる。従って、すべり速度指令値（Δ
V*）を下記数４のとおりに、また、電動機の回転速度指
令値（ω*）を下記数５のとおりに、さらに、トルク指
令値（τ₁*）を下記数６のとおりにすれば良い。

【００３０】

【数４】

【００３１】

【数５】

【００３２】

【数６】

【００３３】ここで、K₄、K₅は制御定数、T_iは比例積分
演算の積分時間ある。

【００３４】また、上記数４で用いる転がり摩擦曲線の
傾きは、下記数７のとおり、車輪から路面に伝わる駆動
力（F）（以下、単に駆動力（Ｆ）とも称する）の時間
微分とすべり速度（ΔV）の時間微分との商の形で表す
ことができる。

【００３５】

【数７】

【００３６】さらに、駆動力（F）の時間微分は下記数
８のとおりに演算でき、すべり速度（ΔV）の時間微分
は下記式９のとおりに演算できる。

【００３７】

【数８】

【００３８】

【数９】

【００３９】ここで、τ*はトルク指令値、ωは電動機
の回転速度、Ｒは車輪半径、Gは減速器のギア比、Ｊは
電動機および車輪の慣性、Ｔ₀は状態観測器の応答時定
数、Vは車両の走行速度である。

【００４０】転がり摩擦係数の最大値付近では、すべり
速度（ΔV）の時間微分が限りなく零に近づくので、上
記数７が正しく演算できなくなり、すべり速度指令値
（ΔV*）が大きく変動するおそれがある。

【００４１】そこで、転がり摩擦係数の最大値付近で
は、すべり加速度の変化が小さくなることに着目し、す
べり速度（ΔＶ）の２階微分値がしきい値以下となった
段階で、駆動力（Ｆ）が転がり摩擦力の最大値と等しく
なったと見なし、このときのトルク指令値をトルク上限
値（τ₁ ^*）とする。

【００４２】これにより、空転の発生を抑えつつ、最大
の加速を得ることが可能となる。

【００４３】

【発明実施の形態】図１は、この発明の第１の実施例を
示す車両駆動システムの制御装置のブロック構成図であ
り、図５に示した従来例ブロック図と同一機能を有する
ものには同一符号を付して、重複する説明を省略する。

【００４４】すなわち図１に示した駆動システムには電
力変換器1，電動機2，減速器２ａ，電流検出器3，速度
検出器4，車輪5の他に、車輪５を装着する車両の走行速
度（Ｖ）を検出する速度検出器２７を備えている。

【００４５】この駆動システムの制御装置にはすべり速
度演算手段6，微分手段7，微分手段８，駆動力演算手段
9，微分手段１０，すべり速度指令値演算手段１１，電
動機回転速度指令値演算手段１２，電動機回転速度調節
手段１３からなるトルク上限値演算手段と、最小値選択
手段１４と、電動機制御手段１５とを備えている。

【００４６】図１に示した駆動システムの制御装置の動
作を以下に説明する。

【００４７】すべり速度演算手段6では電動機２の回転
速度（ω_d）と、車両の走行速度（Ｖ）とが入力され、
下記数１０に従った演算を行い、すべり速度（ΔV）が
出力される。

【００４８】

【数１０】

【００４９】微分手段7ではすべり速度（ΔV）が入力さ
れ、すべり速度の微分値（ΔV'）が出力される。また、
微分手段8では微分手段7の出力（ΔV'）が入力され、す
べり速度（ΔＶ）の２階微分値（ΔV''）が出力され
る。

【００５０】駆動力演算手段9ではトルク指令値（τ*）
と、電動機２の回転速度（ω_d）とが入力され、下記数
１１に従った演算を行い、駆動力（F）が出力される。

【００５１】

【数１１】

【００５２】微分手段１０では駆動力（F）が入力さ
れ、駆動力（Ｆ）の微分値（F'）が出力される。

【００５３】すべり速度指令値演算手段１１ではすべり
速度（ΔＶ）の微分値（ΔV'）と、すべり速度（ΔＶ）
の２階微分値（ΔV''）と、駆動力（Ｆ）の微分値
（F'）と、電動機２の回転速度（ω_d）と、車両の走行
速度（V）とが入力され、すべり速度（ΔＶ）の２階微
分値（ΔV''）がしきい値以上の場合には下記数１２に
従った演算を行い、すべり速度（ΔＶ）の２階微分値
（ΔV''）がしきい値未満の場合には下記数１３に従っ
た演算を行い、すべり速度指令値（ΔV*）が出力され
る。

【００５４】

【数１２】

【００５５】

【数１３】

【００５６】電動機回転速度指令値演算手段１２ではす
べり速度指令値（ΔV*）と、車両の走行速度（V）とが
入力され、下記数１４に従った演算を行い、電動機２の
回転速度指令値（ω*）が出力される。

【００５７】

【数１４】

【００５８】電動機回転速度調節手段１３では電動機２
の回転速度指令値（ω*）と、電動機２の回転速度
（ω_d）とが入力され、回転速度指令値（ω*）と電動機
２の回転速度（ω_d）との偏差の比例積分演算などによ
る調節整動作を行い、この演算結果がトルク上限値（τ
₁*）として出力される。

【００５９】最小値選択手段１４では指令されるトルク
指令値（τ₀*）と、トルク上限値（τ₁*）とが入力さ
れ、τ₀*，τ₁*それぞれの絶対値の小さい方を選択し、
トルク指令値（τ*）として電動機制御手段１５に出力
される。

【００６０】すなわちこの制御装置によれば、転がり摩
擦力の最大値が大きく、且つ、車輪５が空転していない
ときは、すべり速度（ΔＶ）の２階微分値（ΔV''）は
しきい値以下になる。このとき、電動機回転速度調節手
段１３の出力であるトルク上限値（τ₁*）は、指令され
るトルク指令値（τ₀*）よりも大きくなる。従って、転
がり摩擦力の最大値が大きいときには、指令されるトル
ク指令値（τ₀*）で電動機２が加速を行うことになる。

【００６１】一方、転がり摩擦力の最大値が小さく、電
動機回転速度調節手段１３の出力であるトルク上限値
（τ₁*）が指令されるトルク指令値（τ₀*）よりも小さ
くなるときには、駆動力（F）が転がり摩擦力の最大値
となるトルク上限値（τ₁ ^*）で電動機２が加速を行うこ
とになる。

【００６２】その結果、この車両駆動システムの制御装
置によれば、車輪５の空転の発生を事前に抑えつつ、車
両の加速性能を確保することができる。

【００６３】図２は、この発明の第２の実施例を示す車
両駆動システムの制御装置のブロック構成図であり、図
１に示した実施例ブロック図と同一機能を有するものに
は同一符号を付して、重複する説明を省略する。

【００６４】この駆動システムの制御装置が図１に示し
た制御装置と異なる点は、すべり速度演算手段6と駆動
力演算手段９とに代えて、すべり速度演算手段（２）１
６と駆動力演算手段（２）１７とを備えている。

【００６５】図２に示した駆動システムの制御装置にお
けるすべり速度演算手段（２）１６では電動機２の回転
速度指令値（ω*）と、車両の走行速度（Ｖ）とが入力
され、下記数１５に従った演算を行い、すべり速度（Δ
V）が出力される。

【００６６】

【数１５】

【００６７】また、駆動力演算手段（２）１７ではトル
ク指令値（τ*）と、電動機２の回転速度指令値（ω*）
とが入力され、下記数１６に従った演算を行い、駆動力
（F）が出力される。

【００６８】

【数１６】

【００６９】すなわち図２に示した制御装置では駆動力
（Ｆ）の演算値，すべり速度（ΔＶ）それぞれの演算値
と、それらの実際値との間に若干の誤差を生じるが、す
べり速度（ΔＶ）の微分値（ΔV'），すべり速度（Δ
Ｖ）の２階微分値（ΔV''），駆動力（Ｆ）の微分値
（F'）それぞれでの前記誤差による変動量は少ないの
で、図１に示した実施例ブロック図と同様に、電動機２
の回転速度の誤検出や瞬間的な車輪５の空転に対して
も、安定した制御性能を得ることができる。

【００７０】図３は、この発明の第３の実施例を示す車
両駆動システムの制御装置のブロック構成図であり、図
１に示した実施例ブロック図と同一機能を有するものに
は同一符号を付して、重複する説明を省略する。

【００７１】図３に示した駆動システムには電力変換器
1と、電動機2と、減速器２ａと、電流検出器3と、車輪5
と、速度検出器２７とを備えている。すなわち、速度検
出器４が省略されている。また、この駆動システムの制
御装置にはすべり速度演算手段（３）１８と、微分手段
7，８と、駆動力演算手段（３）１９と、微分手段１０
と、すべり速度指令値演算手段（２）２０と、電動機回
転速度指令値演算手段１２と、電動機回転速度調節手段
（２）２1と、最小値選択手段14と、電動機制御手段
（２）２２とを備えている。

【００７２】図３に示した駆動システムの制御装置にお
けるすべり速度演算手段（３）１８では電動機制御手段
（２）２２から出力される回転速度推定値（ω_e）と、
走行速度（Ｖ）とが入力され、下記数１７に従った演算
を行い、すべり速度（ΔV）が出力される。

【００７３】

【数１７】

【００７４】駆動力演算手段（３）１９ではトルク指令
値（τ*）と、回転速度推定値（ω_e）とが入力され、下
記数１８に従った演算を行い、駆動力（F）が出力され
る。

【００７５】

【数１８】

【００７６】すべり速度指令値演算手段（２）２０では
すべり速度（ΔＶ）の微分値（ΔV'）と、すべり速度
（ΔＶ）の２階微分値（ΔV''）と、駆動力（Ｆ）の微
分値（F'）と、回転速度推定値（ω_e）と、走行速度
（V）とが入力され、すべり速度（ΔＶ）の２階微分値
（ΔV''）がしきい値以上の場合には下記数１９に従っ
た演算を行い、また、すべり速度（ΔＶ）の２階微分値
（ΔV''）がしきい値未満の場合には下記数２０に従っ
た演算を行い、すべり速度指令値（ΔV*）が出力され
る。

【００７７】

【数式１９】

【００７８】

【数式２０】

【００７９】電動機回転速度調節手段（２）２１では電
動機２の回転速度指令値（ω*）と、回転速度推定値
（ω_e）とが入力され、回転速度指令値（ω*）と回転速
度推定値（ω_e）との偏差の比例積分演算などによる調
節動作を行い、トルク上限値（τ₁*）が出力される。

【００８０】なお、電動機制御手段（２）２２の詳細構
成およびその動作については、例えば、平成６年電気学
会産業応用部門全国大会Ｎｏ．５６、ｐｐ２３５−２３
６（１９９４）「産業プラント用速度センサレスベクト
ル制御」 に記載されているので、ここでは省略する。

【００８１】すなわち、図３に示した制御装置によれ
ば、電動機２の回転速度の検出器を備えない誘導電動機
の速度センサレスベクトル制御の場合でも、図１に示し
た実施例ブロック図と同様に、車輪輪５の空転の発生を
事前に抑えつつ、車両の加速性能を確保することができ
る。

【００８２】図４は、この発明の第４の実施例を示す車
両駆動システムの制御装置のブロック構成図であり、図
１〜図３に示した実施例ブロック図と同一機能を有する
ものには同一符号を付して、重複する説明を省略する。

【００８３】この駆動システムの制御装置が図３に示し
た制御装置と異なる点は、すべり速度演算手段（３）１
８と駆動力演算手段（３）１９とに代えて、すべり速度
演算手段（２）１６と駆動力演算手段（２）１７とを備
えている。

【００８４】この制御装置を構成する各制御要素につい
ては、上述の第１〜第３の実施例ブロック図で説明済で
ある。

【００８５】

【この発明の効果】この発明によれば、電動機により車
輪を回転させて車両を駆動するシステムにおいて、車輪
の空転の発生を事前に抑制し、且つ、加速性能が確保で
きる制御装置を提供ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例を示す車両駆動システ
ムの制御装置のブロック構成図

【図２】この発明の第２の実施例を示す車両駆動システ
ムの制御装置のブロック構成図

【図３】この発明の第３の実施例を示す車両駆動システ
ムの制御装置のブロック構成図

【図４】この発明の第４の実施例を示す車両駆動システ
ムの制御装置のブロック構成図

【図５】従来例を示す車両駆動システムの制御装置のブ
ロック構成図

【図６】すべり速度と転がり摩擦との特性図

【符号の説明】

１…電力変換器、２…電動機、２ａ…減速器、３…電流
検出器、４…速度検出器、５…車輪、６…すべり速度演
算手段、７，８，１０…微分手段、９…駆動力演算手
段、１１…すべり速度指令値演算手段、１２…電動機回
転速度指令値演算手段、１３…電動機回転速度調節手
段、１４…最小値選択手段、１５…電動機制御手段、１
６…すべり速度演算手段（２）、１７…駆動力演算手段
（２）、１８…すべり速度演算手段（３）、１９…駆動
力演算手段（３）、２０…すべり速度指令値演算手段
（２）、２１…電動機回転速度調節手段（２）、２２…
電動機制御手段（２）、２３…空転抑制演算手段、２４
…再空転抑制演算手段、２５…減算手段、２６…乗算手
段、２７…車両速度検出器。

フロントページの続き (72)発明者 山下 道寛 東京都国分寺市光町２−８−38 財団法人 鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 松本 康 神奈川県横須賀市長坂２丁目２番１号 株 式会社富士電機総合研究所内 (72)発明者 尾崎 覚 神奈川県横須賀市長坂２丁目２番１号 株 式会社富士電機総合研究所内 (72)発明者 河村 篤男 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町353−56 Ｆターム(参考） 5H115 PA01 PU09 PV09 QE14 QE20 RB09 RB26 SE03 TB01 TO12 5H576 AA01 AA15 DD02 DD04 EE01 EE18 EE19 GG02 GG04 HB02 JJ04 JJ23 JJ24 LL01 LL12 LL22 LL38 LL52

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力変換器と、この電力変換器により給
   電される電動機と、この電動機の出力軸に連結された車
   輪とからなる車両駆動システムを制御する車両駆動シス
   テムの制御装置において、 前記車輪と路面間の転がり摩擦力の最大値に対応する該
   車輪の駆動力に基づく前記電動機のトルク上限値
   （τ₁ ^*）を演算するトルク上限値演算手段と、 指令される前記電動機へのトルク指令値（τ₀ ^*）の絶対
   値、又は、前記トルク上限値（τ₁ ^*）の絶対値のいずれ
   か小さい値を選択し、この選択値を新たなトルク指令値
   （τ^*）として出力する最小値選択手段と、 前記トルク指令値（τ^*）と、前記電動機の回転速度
   （ω_d）と、前記電力変換器の出力電流とに基づき前記
   電動機を制御する電動機制御手段とを備えたことを特徴
   とする車両駆動システムの制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の車両駆動システムの制
   御装置において、 前記トルク上限値演算手段には、 前記トルク指令値（τ^*）と、前記回転速度（ω_d）とか
   ら前記車輪から線路面に伝わる駆動力（Ｆ）を演算する
   駆動力演算手段と、 前記回転速度（ω_d）と、前記車輪を装着した車両の走
   行速度（Ｖ）とから該車輪のすべり速度（ΔＶ）を演算
   するすべり速度演算手段と、 前記駆動力（Ｆ）の１階時間微分演算値（Ｆ′）と、前
   記すべり速度（ΔＶ）の１階時間微分演算値（ΔＶ′）
   と、該すべり速度（ΔＶ）の２階時間微分演算値（Δ
   Ｖ″）と、前記回転速度（ω_d）と、前記走行速度
   （Ｖ）とからすべり速度指令値（ΔＶ^*）を演算するす
   べり速度指令値演算手段と、 前記すべり速度指令値（ΔＶ^*）と、前記走行速度
   （Ｖ）とから前記電動機の回転速度指令値（ω^*）を演
   算する電動機回転速度指令値演算手段と、 前記回転速度指令値（ω^*）と前記回転速度（ω_d）との
   偏差を零にする調節演算を行い、この演算結果を前記ト
   ルク上限値（τ₁ ^*）として出力する電動機回転速度調節
   手段とを備えたことを特徴とする車両駆動システムの制
   御装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の車両駆動システムの制
   御装置において、 前記トルク上限値演算手段には、 前記トルク指令値（τ^*）と、前記電動機の回転速度指
   令値（ω^*）とから前記車輪から線路面に伝わる駆動力
   （Ｆ）を演算する駆動力演算手段と、 前記回転速度指令値（ω^*）と、前記車輪を装着した車
   両の走行速度（Ｖ）とから該車輪のすべり速度（ΔＶ）
   を演算するすべり速度演算手段と、 前記駆動力（Ｆ）の１階時間微分演算値（Ｆ′）と、前
   記すべり速度（ΔＶ）の１階時間微分演算値（ΔＶ′）
   と、該すべり速度（ΔＶ）の２階時間微分演算値（Δ
   Ｖ″）と、前記回転速度（ω_d）と、前記走行速度
   （Ｖ）とからすべり速度指令値（ΔＶ^*）を演算するす
   べり速度指令値演算手段と、 前記すべり速度指令値（ΔＶ^*）と、前記走行速度
   （Ｖ）とから前記回転速度指令値（ω^*）を演算する電
   動機回転速度指令値演算手段と、 前記回転速度指令値（ω^*）と前記回転速度（ω_d）との
   偏差を零にする調節演算を行い、この演算結果を前記ト
   ルク上限値（τ₁ ^*）として出力する電動機回転速度調節
   手段とを備えたことを特徴とする車両駆動システムの制
   御装置。
4. 【請求項４】 電力変換器と、この電力変換器により給
   電される電動機と、この電動機の出力軸に連結された車
   輪とからなる車両駆動システムを制御する車両駆動シス
   テムの制御装置において、 前記車輪と路面間の転がり摩擦力の最大値に対応する該
   車輪の駆動力に基づく前記電動機のトルク上限値
   （τ₁ ^*）を演算するトルク上限値演算手段と、 指令される前記電動機へのトルク指令値（τ₀ ^*）の絶対
   値、又は、前記トルク上限値（τ₁ ^*）の絶対値のいずれ
   か小さい値を選択し、この選択値を新たなトルク指令値
   （τ^*）として出力する最小値選択手段と、 前記トルク指令値（τ^*）と、前記電力変換器の出力電
   流とに基づき前記電動機を制御する電動機制御手段とを
   備えたことを特徴とする車両駆動システムの制御装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の車両駆動システムの制
   御装置において、 前記トルク上限値演算手段には、 前記トルク指令値（τ^*）と、前記電動機制御手段で演
   算された前記電動機の回転速度推定値（ω_e）とから前
   記車輪から線路面に伝わる駆動力（Ｆ）を演算する駆動
   力演算手段と、 前記回転速度推定値（ω_e）と、前記車輪を装着した車
   両の走行速度（Ｖ）とから該車輪のすべり速度（ΔＶ）
   を演算するすべり速度演算手段と、 前記駆動力（Ｆ）の１階時間微分演算値（Ｆ′）と、前
   記すべり速度（ΔＶ）の１階時間微分演算値（ΔＶ′）
   と、該すべり速度（ΔＶ）の２階時間微分演算値（Δ
   Ｖ″）と、前記回転速度推定値（ω_e）と、前記走行速
   度（Ｖ）とからすべり速度指令値（ΔＶ^*）を演算する
   すべり速度指令値演算手段と、 前記すべり速度指令値（ΔＶ^*）と、前記走行速度
   （Ｖ）とから前記電動機の回転速度指令値（ω^*）を演
   算する電動機回転速度指令値演算手段と、 前記回転速度指令値（ω^*）と前記回転速度推定値
   （ω_e）との偏差を零にする調節演算を行い、この演算
   結果を前記トルク上限値（τ₁ ^*）として出力する電動機
   回転速度調節手段とを備えたことを特徴とする車両駆動
   システムの制御装置。
6. 【請求項６】 請求項４に記載の車両駆動システムの制
   御装置において、 前記トルク上限値演算手段には、 前記トルク指令値（τ^*）と、前記電動機の回転速度指
   令値（ω^*）とから前記車輪から線路面に伝わる駆動力
   （Ｆ）を演算する駆動力演算手段と、 前記回転速度指令値（ω^*）と、前記車輪を装着した車
   両の走行速度（Ｖ）とから該車輪のすべり速度（ΔＶ）
   を演算するすべり速度演算手段と、 前記駆動力（Ｆ）の１階時間微分演算値（Ｆ′）と、前
   記すべり速度（ΔＶ）の１階時間微分演算値（ΔＶ′）
   と、該すべり速度（ΔＶ）の２階時間微分演算値（Δ
   Ｖ″）と、前記電動機制御手段で演算された前記電動機
   の回転速度推定値（ω_e）と、前記走行速度（Ｖ）とか
   らすべり速度指令値（ΔＶ^*）を演算するすべり速度指
   令値演算手段と、 前記すべり速度指令値（ΔＶ^*）と、前記走行速度
   （Ｖ）とから前記回転速度指令値（ω^*）を演算する電
   動機回転速度指令値演算手段と、 前記回転速度指令値（ω^*）と前記回転速度推定値
   （ω_e）との偏差を零にする調節演算を行い、この演算
   結果を前記トルク上限値（τ₁ ^*）として出力する電動機
   回転速度調節手段とを備えたことを特徴とする車両駆動
   システムの制御装置。