JP2004194453A - 電気車制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電気車のインバータ装置が複数種類の電動機のいずれでも最適に制御できるようにする。
【解決手段】インバータ装置5に接続する可能性のある複数種類の電動機6それぞれに対応する制御パラメータをあらかじめパラメータ格納部1に格納しておき、制御パラメータ切換部2で格納されている電動機制御パラメータの中から現在接続されている電動機に適切な制御パラメータを取り出し、その制御パラメータを用いてインバータ装置5を制御することにより、接続されている電動機をその種類によらず常に最適な条件で電動機を制御する。
【選択図】 図1
【解決手段】インバータ装置5に接続する可能性のある複数種類の電動機6それぞれに対応する制御パラメータをあらかじめパラメータ格納部1に格納しておき、制御パラメータ切換部2で格納されている電動機制御パラメータの中から現在接続されている電動機に適切な制御パラメータを取り出し、その制御パラメータを用いてインバータ装置5を制御することにより、接続されている電動機をその種類によらず常に最適な条件で電動機を制御する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気車制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来は、電気車用インバータ装置に接続される交流電動機の種類は、電気車の種類ごとにある特定の1種類に決められている。その決められている電動機とは別の種類の電動機をインバータ装置に接続すると、電動機の特性の違いにより適正に制御することができず、電気車起動中に電動機過電流保護動作に至ったり、電動機発生トルクが性能どおりに出力できなくて電気車の加速度、減速度が所定どおりに得られなかったりすることがある。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−199798号公報
【0004】
【特許文献2】
特公平7−69401号公報
【0005】
【特許文献3】
特許第2737632号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
一般に電気車の種類によって接続される電動機は異なるので、電気車を保有する鉄道会社は上記のような問題から、電気車の種類ごとにその電気車に対応する種類の電動機の予備を保有する必要があり、予備品が多くなったり、電動機の管理が煩雑になり保守管理コストが増加する問題点があった。
【0007】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、電気車のインバータ装置が複数種類の電動機のいずれでも最適に制御できる電気車制御装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、可変電圧可変周波数制御方式のインバータ装置によって車両駆動用交流電動機を駆動する電気車制御装置において、前記インバータ装置で駆動する可能性のある複数種類の電動機それぞれの制御パラメータを格納しているパラメータ格納部と、前記パラメータ格納部に格納されている複数種類の制御パラメータの中から、前記インバータに現在接続されている電動機に対応する制御パラメータを取り出す制御パラメータ切換部と、前記制御パラメータ切換部に取り出すべき制御パラメータの種類を指定する制御パラメータ選択部と、前記制御パラメータ切換部が取り出した制御パラメータを用いて前記インバータ装置を制御し、前記電動機を駆動させるインバータ制御部とを備えたものである。
【0009】
請求項1の発明の電気車制御装置では、インバータ装置に接続する可能性のある複数種類の電動機それぞれに対応する制御パラメータをあらかじめパラメータ格納部に格納しておき、格納されている電動機制御パラメータの中から現在接続されている電動機に対応する制御パラメータを取り出し、その制御パラメータを用いてインバータ装置を制御することにより、接続されている電動機をその種類によらず常に最適な条件で制御する。
【0010】
請求項2の発明は、請求項1の電気車制御装置において、前記電動機にインバータ装置から流れる電流を検出する電動機電流センサを備え、前記制御パラメータ選択部は、電気車のブレーキをかけた状態で前記電動機に接続されたインバータ装置を起動し、前記電動機電流センサが検出する電動機電流の挙動に基づいて前記インバータ装置に接続されている電動機に対応した制御パラメータを選択し、前記制御パラメータ切換部に通知することを特徴とするものである。
【0011】
請求項2の発明の電気車制御装置では、電気車のブレーキがかかっている状態でもインバータ装置が起動できるようにして、電気車の停車中にインバータ装置を起動し、電動機電流センサが検出する電動機電流の挙動に基づいてインバータ装置に接続されている電動機の種類を判別し、それに対応した制御パラメータを選択し、インバータ装置を制御する。
【0012】
請求項3の発明は、請求項2の電気車制御装置において、前記制御パラメータ選択部は、前記インバータ装置から電動機にステップ状の電圧を印加させ、そのときの電動機電流の立ち上がりの時間応答に基づいて前記インバータ装置に接続されている電動機の種類を判別し、対応する制御パラメータを前記制御パラメータ切換部に通知することを特徴とするものである。
【0013】
請求項3の発明の電気車制御装置では、インバータ装置から電動機にステップ状の電圧を印加しそのときの電動機電流の応答により、インバータ装置に接続されている電動機の種類を判別し、それに対応した制御パラメータを選択し、インバータ装置を制御する。
【0014】
請求項4の発明は、請求項1の電気車制御装置において、前記電動機にインバータ装置から流れる電流を検出する電動機電流センサと電動機電圧を取得する電動機電圧取得手段とを備え、前記インバータ制御部は、前記インバータ装置をすべり周波数ベクトル制御方式で制御するものであり、前記制御パラメータ選択部は、電気車のだ行中に前記インバータ制御部にすべり周波数0となるように前記インバータ装置を起動させ、前記電動機電流センサの検出する電動機電流と前記電動機電圧取得手段の取得する電動機電圧とに基づいて前記インバータ装置に接続されている電動機に対応した制御パラメータを選択し、前記制御パラメータ切換部に通知することを特徴とするものである。
【0015】
請求項4の発明の電気車制御装置では、電気車がだ行中に電動機のすべり周波数がゼロとなるようにインバータ装置を起動し、そのときの誘起電圧により現在接続されている電動機を種別を判別し、それに対応した制御パラメータを選択し、インバータ装置を制御する。
【0016】
請求項5の発明は、請求項1の電気車制御装置において、前記パラメータ制御部は、外部から入力される選択指令に基づいて使用すべき制御パラメータを前記制御パラメータ切換部に通知することを特徴とするものである。
【0017】
請求項5の発明の電気車制御装置では、インバータ装置に接続されている電動機の種類を列車モニタ等の外部から設定することにより、接続されている電動機の種類に応じた制御パラメータを使用してインバータ装置を制御する。
【0018】
請求項6の発明は、請求項1の電気車制御装置において、電動機を前記インバータ装置に接続するコネクタ装置であって、電動機を識別するための識別コードと当該識別コードを送信する手段とを有するコネクタ装置を備え、前記制御パラメータ選択部は、前記コネクタ装置からの識別コードを受信し、当該識別コードにより識別される電動機に対応する制御パラメータを選択し、前記制御パラメータ切換部に通知することを特徴とするものである。
【0019】
請求項6の発明の電気車制御装置では、インバータ装置に電動機を接続するコネクタ装置に電動機を識別するための識別コードを設け、その識別コードにより識別される電動機に対応する制御パラメータを選択し、インバータ装置を制御する。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図1は本発明の第1の実施の形態の電気車制御装置の構成を示している。可変電圧可変周波数(VVVF)インバータ5はすべり周波数制御方式によるベクトル制御方式のものであり、このVVVFインバータ5に接続し得る交流電動機6が複数種類あり、そのうちの任意の種類の電動機が接続される。
【0021】
電動機制御パラメータ格納部1は、接続可能な複数種類の電動機6それぞれを制御する上で必要な複数種類の制御パラメータA〜Zを格納している。制御パラメータ選択部3は接続された電動機6の種類に応じて電動機制御パラメータ格納部1に格納されている複数種類の制御パラメータのうちどの制御パラメータを使用するか選択する。
【0022】
制御パラメータ切換部2は、制御パラメータ選択部3が選択した制御パラメータをベクトル制御部4へ指令する。制御パラメータ選択部3は車両の運転台等に設置された列車モニタに含まれ、列車モニタからいずれの種類の制御パラメータを使用するかを制御パラメータ切換部2に指令する。
【0023】
この第1の実施の形態の電気車制御装置では、運転士あるいは技術者が列車モニタの制御パラメータ選択部3で現在接続されている電動機6の種類に応じ、それに対応する制御パラメータを選択すると、この制御パラメータ選択部3が制御パラメータ切換部2に特定の制御パラメータを通知する。
【0024】
制御パラメータ切換部2では、通知された制御パラメータをパラメータ格納部1から読み出し、これをベクトル制御部4に与える。
【0025】
ベクトル制御部4はパラメータ切換部2を通じて与えられる制御パラメータを保持し、これに基づいてVVVFインバータ5を制御し、このVVVFインバータ5の交流出力により電動機6を駆動する。
【0026】
これにより、第1の実施の形態の電気車制御装置では、複数種の電動機のいずれがVVVFインバータ5に接続されても、それに対応した制御パラメータを用いてVVVFインバータ5を制御し、電動機を駆動することができる。
【0027】
そして特に本実施の形態では、列車モニタ装置7等から電動機6の種類を入力するのみで、簡単に最適な制御パラメータを選択し、その制御パラメータを用いて電動機制御することができる。
【0028】
次に、本発明の第2の実施の形態の電気車制御装置を、図2〜図4を用いて説明する。図2に示す第2の実施の形態の電気車制御装置において、図1に示した第1の実施の形態と共通する要素は同一の符号を付してある。
【0029】
第2の実施の形態において、図1に示した第1の実施の形態に対して追加された要素は、電動機電流センサ8、ブレーキ制御器9、車輪10、電動機判別指令器11である。変更された要素は、制御パラメータ選択部3が、制御パラメータ選択部31になった点である。削除された要素は列車モニタ7である。
【0030】
第2の実施の形態の電気車制御装置では、電動機判別指令器11が、ブレーキ制御器9により車輪のブレーキを動作させた状態で、VVVFインバータ5を起動する。制御パラメータ選択部31は、そのときに流れる電動機電流を電動機電流センサ8により検出し、その検出電流値から、接続されている電動機を判別し、制御パラメータ切換部2に指令する。
【0031】
図3に制御パラメータ選択部31の詳細を示してある。制御パラメータ選択部31は、検出した電動機電流を解析する電動機電流解析部12と解析した電動機電流の各値α、β、γから該当する電動機を判別する電動機判別部13とから構成されている。
【0032】
図4は電動機電流解析部12による電動機電流の各値α、β、γの解析手法の詳細を示している。電気車にブレーキをかけた状態で、VVVFインバータ5から電動機6にステップ状の電圧を加えると、電動機電流解析部12がそのときの電動機電流の立ち上がりを検出する。
【0033】
電動機電流解析部12は、電動機6にステップ状の電圧を加えた時刻を0として、その時点の電動機電流の立ち上がりの傾きを傾きαとして測定する。その後一定時間t1経過した後の電動機電流上昇の傾きを傾きβとして測定する。その後、一定時間t2での電動機電流の大きさを大きさγとして測定する。
【0034】
電動機判別部13は、電動機電流解析部12が測定したこれらの値α、β、γを図3に示した判別条件に照らして電動機の種類を判別し、制御パラメータ切換部2に通知する。
【0035】
制御パラメータ切換部2では、第1の実施の形態と同様に、制御パラメータ選択部31から指令される電動機の種類に応じ、対応する制御パラメータをパラメータ格納部1から取り出してベクトル制御部4に出力する。ベクトル制御部4はパラメータ切換部2を通じて与えられる制御パラメータを保持し、これに基づいてVVVFインバータ5を制御し、このVVVFインバータ5の交流出力により電動機6を駆動する。
【0036】
これにより、第2の実施の形態の電気車制御装置では、複数種類の電動機のいずれがVVVFインバータ5に接続されても、それに対応した制御パラメータを自動的に選択し、その制御パラメータを用いてVVVFインバータ5を制御し、電動機を駆動することができ、列車停車中に自動的に電動機の種類を判別するので、人の手によらずに最適な電動機制御が行える。
【0037】
次に、本発明の第3の実施の形態の電気車制御装置について、図5および図6を用いて説明する。図5に示した第3の実施の形態において、図1に示した第1の実施の形態と共通する要素は同一の符号を付してある。図1に示した第1の実施の形態の電気車制御装置に対して、本実施の形態の電気車制御装置では、列車モニタ7が削除され、電動機電流センサ8、電動機判別指令器11、電動機速度センサ14が追加されている。また、本実施の形態では、第1の実施の形態における制御パラメータ選択部3が制御パラメータ選択部32に変更されている。
【0038】
本実施の形態の電気車制御装置では、電動機判別指令器11より電動機判別指令信号が出力されると、ベクトル制御部4は電動機6のすべり周波数がゼロとなるようにVVVFインバータ5を起動する。
【0039】
制御パラメータ選択部32は、そのときの電動機速度センサ14で測定した電動機速度Frとベクトル制御部4の内部で演算された電動機電圧Vmとから該当する電動機6の種別を判別する。
【0040】
図6に制御パラメータ選択部32の詳細を示す。制御パラメータ選択部32は、電動機電圧解析部15と電動機判別部16とから構成されている。電動機電圧解析部15では、電動機電圧Vmを求め、この電動機電圧Vmと速度センサ14からの電動機速度Frとから比率δを求める。電動機判別部16は、求めた比率δの値から該当する電動機の種別を判別する。例えば、比率δがδA1<δ<δA2であれば電動機A、δB1<δ<δB2であれば電動機B、δC1<δ<δC2であれば電動機C等と判別し、その判別結果を制御パラメータ切換部2に出力するのである。
【0041】
これにより、第3の実施の形態では、電動機判別指令を与えることにより装置側が自動的に系を制御して電動機の種別を判別し、それに応じた適切な制御パラメータを選択して切換え、それを使用してVVVFインバータ5をすべり周波数制御方式でベクトル制御することができ、列車がだ行中に自動的に電動機の種類を判別し、人の手によらずに電気車制御装置は最適な電動機制御を行うことができる。
【0042】
次に、本発明の第4の実施の形態の電気車制御装置について、図7および図8を用いて説明する。図7に示した第4の実施の形態において、図1に示した第1の実施の形態と共通する要素は同一の符号を付してある。図1に示した第1の実施の形態の電気車制御装置に対して、本実施の形態の電気車制御装置では、列車モニタ7と電動機判別部3が削除され、電動機接続コネクタ17とコード判別部18が追加されている。
【0043】
図8にコード判別部18の詳細な構成を示す。電動機接続コネクタ17には、予め電動機固有の識別コードが埋め込まれており、電動機6を接続すると識別コードがコード判別部18に入力される。例えば、識別コードが[00]であれば電動機A、[01]であれば電動機B、[10]であれば電動機C、[11]であれば電動機Dであると識別するのである。なお、図8ではこの識別コードを2ビットで示しているが、電動機の種類の数によってこのビット数は増減させてもかまわない。こうして、コード判別部18で識別コードによって接続された電動機を判別し、その判別結果を制御パラメータ切換部2に指令する。
【0044】
制御パラメータ切換部2は、与えられる電動機種別の指令に応じた適切な制御パラメータを選択して切換えてベクトル制御部4に与え、ベクトル制御部4はその制御パラメータを使用してVVVFインバータ5を制御する。
【0045】
本実施の形態の場合、電動機6をVVVFインバータ5の出力コネクタに接続するだけでベクトル制御部4側には当該電動機6に応じた制御パラメータを設定することができ、自動的に電動機の種類を判別して最適な電動機制御が行える。
【0046】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、インバータに接続されている電動機を識別できるため、電気車の電動機として複数種類の電動機のいずれでも使用することができ、電気車間で電動機の互換性が向上し、多種類の電動機を保管管理する必要性が少なくなり、それだけ保守管理面での簡略化が図れ、保守管理コストを削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態のブロック図。
【図2】本発明の第2の実施の形態のブロック図。
【図3】第2の実施の形態における制御パラメータ選択部のブロック図。
【図4】第2の実施の形態における制御パラメータによる電動機電流解析処理の説明図。
【図5】本発明の第3の実施の形態のブロック図。
【図6】第3の実施の形態における制御パラメータ選択部のブロック図。
【図7】本発明の第4の実施の形態のブロック図。
【図8】第4の実施の形態におけるコード判別部のブロック図。
【符号の説明】
1 パラメータ格納部
2 制御パラメータ切換部
3 制御パラメータ選択部
4 ベクトル制御部
5 VVVFインバータ
6 電動機
7 列車モニタ
8 電流センサ
9 ブレーキ制御器
10 車輪
11 電動機判別指令器
12 電動機電流解析部
13 電動機判別部
14 速度センサ
15 電動機電圧解析部
16 電動機判別部
17 電動機接続コネクタ
18 コード判別部
31 制御パラメータ選択部
32 制御パラメータ選択部
【発明の属する技術分野】
本発明は電気車制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来は、電気車用インバータ装置に接続される交流電動機の種類は、電気車の種類ごとにある特定の1種類に決められている。その決められている電動機とは別の種類の電動機をインバータ装置に接続すると、電動機の特性の違いにより適正に制御することができず、電気車起動中に電動機過電流保護動作に至ったり、電動機発生トルクが性能どおりに出力できなくて電気車の加速度、減速度が所定どおりに得られなかったりすることがある。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−199798号公報
【0004】
【特許文献2】
特公平7−69401号公報
【0005】
【特許文献3】
特許第2737632号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
一般に電気車の種類によって接続される電動機は異なるので、電気車を保有する鉄道会社は上記のような問題から、電気車の種類ごとにその電気車に対応する種類の電動機の予備を保有する必要があり、予備品が多くなったり、電動機の管理が煩雑になり保守管理コストが増加する問題点があった。
【0007】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、電気車のインバータ装置が複数種類の電動機のいずれでも最適に制御できる電気車制御装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、可変電圧可変周波数制御方式のインバータ装置によって車両駆動用交流電動機を駆動する電気車制御装置において、前記インバータ装置で駆動する可能性のある複数種類の電動機それぞれの制御パラメータを格納しているパラメータ格納部と、前記パラメータ格納部に格納されている複数種類の制御パラメータの中から、前記インバータに現在接続されている電動機に対応する制御パラメータを取り出す制御パラメータ切換部と、前記制御パラメータ切換部に取り出すべき制御パラメータの種類を指定する制御パラメータ選択部と、前記制御パラメータ切換部が取り出した制御パラメータを用いて前記インバータ装置を制御し、前記電動機を駆動させるインバータ制御部とを備えたものである。
【0009】
請求項1の発明の電気車制御装置では、インバータ装置に接続する可能性のある複数種類の電動機それぞれに対応する制御パラメータをあらかじめパラメータ格納部に格納しておき、格納されている電動機制御パラメータの中から現在接続されている電動機に対応する制御パラメータを取り出し、その制御パラメータを用いてインバータ装置を制御することにより、接続されている電動機をその種類によらず常に最適な条件で制御する。
【0010】
請求項2の発明は、請求項1の電気車制御装置において、前記電動機にインバータ装置から流れる電流を検出する電動機電流センサを備え、前記制御パラメータ選択部は、電気車のブレーキをかけた状態で前記電動機に接続されたインバータ装置を起動し、前記電動機電流センサが検出する電動機電流の挙動に基づいて前記インバータ装置に接続されている電動機に対応した制御パラメータを選択し、前記制御パラメータ切換部に通知することを特徴とするものである。
【0011】
請求項2の発明の電気車制御装置では、電気車のブレーキがかかっている状態でもインバータ装置が起動できるようにして、電気車の停車中にインバータ装置を起動し、電動機電流センサが検出する電動機電流の挙動に基づいてインバータ装置に接続されている電動機の種類を判別し、それに対応した制御パラメータを選択し、インバータ装置を制御する。
【0012】
請求項3の発明は、請求項2の電気車制御装置において、前記制御パラメータ選択部は、前記インバータ装置から電動機にステップ状の電圧を印加させ、そのときの電動機電流の立ち上がりの時間応答に基づいて前記インバータ装置に接続されている電動機の種類を判別し、対応する制御パラメータを前記制御パラメータ切換部に通知することを特徴とするものである。
【0013】
請求項3の発明の電気車制御装置では、インバータ装置から電動機にステップ状の電圧を印加しそのときの電動機電流の応答により、インバータ装置に接続されている電動機の種類を判別し、それに対応した制御パラメータを選択し、インバータ装置を制御する。
【0014】
請求項4の発明は、請求項1の電気車制御装置において、前記電動機にインバータ装置から流れる電流を検出する電動機電流センサと電動機電圧を取得する電動機電圧取得手段とを備え、前記インバータ制御部は、前記インバータ装置をすべり周波数ベクトル制御方式で制御するものであり、前記制御パラメータ選択部は、電気車のだ行中に前記インバータ制御部にすべり周波数0となるように前記インバータ装置を起動させ、前記電動機電流センサの検出する電動機電流と前記電動機電圧取得手段の取得する電動機電圧とに基づいて前記インバータ装置に接続されている電動機に対応した制御パラメータを選択し、前記制御パラメータ切換部に通知することを特徴とするものである。
【0015】
請求項4の発明の電気車制御装置では、電気車がだ行中に電動機のすべり周波数がゼロとなるようにインバータ装置を起動し、そのときの誘起電圧により現在接続されている電動機を種別を判別し、それに対応した制御パラメータを選択し、インバータ装置を制御する。
【0016】
請求項5の発明は、請求項1の電気車制御装置において、前記パラメータ制御部は、外部から入力される選択指令に基づいて使用すべき制御パラメータを前記制御パラメータ切換部に通知することを特徴とするものである。
【0017】
請求項5の発明の電気車制御装置では、インバータ装置に接続されている電動機の種類を列車モニタ等の外部から設定することにより、接続されている電動機の種類に応じた制御パラメータを使用してインバータ装置を制御する。
【0018】
請求項6の発明は、請求項1の電気車制御装置において、電動機を前記インバータ装置に接続するコネクタ装置であって、電動機を識別するための識別コードと当該識別コードを送信する手段とを有するコネクタ装置を備え、前記制御パラメータ選択部は、前記コネクタ装置からの識別コードを受信し、当該識別コードにより識別される電動機に対応する制御パラメータを選択し、前記制御パラメータ切換部に通知することを特徴とするものである。
【0019】
請求項6の発明の電気車制御装置では、インバータ装置に電動機を接続するコネクタ装置に電動機を識別するための識別コードを設け、その識別コードにより識別される電動機に対応する制御パラメータを選択し、インバータ装置を制御する。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図1は本発明の第1の実施の形態の電気車制御装置の構成を示している。可変電圧可変周波数(VVVF)インバータ5はすべり周波数制御方式によるベクトル制御方式のものであり、このVVVFインバータ5に接続し得る交流電動機6が複数種類あり、そのうちの任意の種類の電動機が接続される。
【0021】
電動機制御パラメータ格納部1は、接続可能な複数種類の電動機6それぞれを制御する上で必要な複数種類の制御パラメータA〜Zを格納している。制御パラメータ選択部3は接続された電動機6の種類に応じて電動機制御パラメータ格納部1に格納されている複数種類の制御パラメータのうちどの制御パラメータを使用するか選択する。
【0022】
制御パラメータ切換部2は、制御パラメータ選択部3が選択した制御パラメータをベクトル制御部4へ指令する。制御パラメータ選択部3は車両の運転台等に設置された列車モニタに含まれ、列車モニタからいずれの種類の制御パラメータを使用するかを制御パラメータ切換部2に指令する。
【0023】
この第1の実施の形態の電気車制御装置では、運転士あるいは技術者が列車モニタの制御パラメータ選択部3で現在接続されている電動機6の種類に応じ、それに対応する制御パラメータを選択すると、この制御パラメータ選択部3が制御パラメータ切換部2に特定の制御パラメータを通知する。
【0024】
制御パラメータ切換部2では、通知された制御パラメータをパラメータ格納部1から読み出し、これをベクトル制御部4に与える。
【0025】
ベクトル制御部4はパラメータ切換部2を通じて与えられる制御パラメータを保持し、これに基づいてVVVFインバータ5を制御し、このVVVFインバータ5の交流出力により電動機6を駆動する。
【0026】
これにより、第1の実施の形態の電気車制御装置では、複数種の電動機のいずれがVVVFインバータ5に接続されても、それに対応した制御パラメータを用いてVVVFインバータ5を制御し、電動機を駆動することができる。
【0027】
そして特に本実施の形態では、列車モニタ装置7等から電動機6の種類を入力するのみで、簡単に最適な制御パラメータを選択し、その制御パラメータを用いて電動機制御することができる。
【0028】
次に、本発明の第2の実施の形態の電気車制御装置を、図2〜図4を用いて説明する。図2に示す第2の実施の形態の電気車制御装置において、図1に示した第1の実施の形態と共通する要素は同一の符号を付してある。
【0029】
第2の実施の形態において、図1に示した第1の実施の形態に対して追加された要素は、電動機電流センサ8、ブレーキ制御器9、車輪10、電動機判別指令器11である。変更された要素は、制御パラメータ選択部3が、制御パラメータ選択部31になった点である。削除された要素は列車モニタ7である。
【0030】
第2の実施の形態の電気車制御装置では、電動機判別指令器11が、ブレーキ制御器9により車輪のブレーキを動作させた状態で、VVVFインバータ5を起動する。制御パラメータ選択部31は、そのときに流れる電動機電流を電動機電流センサ8により検出し、その検出電流値から、接続されている電動機を判別し、制御パラメータ切換部2に指令する。
【0031】
図3に制御パラメータ選択部31の詳細を示してある。制御パラメータ選択部31は、検出した電動機電流を解析する電動機電流解析部12と解析した電動機電流の各値α、β、γから該当する電動機を判別する電動機判別部13とから構成されている。
【0032】
図4は電動機電流解析部12による電動機電流の各値α、β、γの解析手法の詳細を示している。電気車にブレーキをかけた状態で、VVVFインバータ5から電動機6にステップ状の電圧を加えると、電動機電流解析部12がそのときの電動機電流の立ち上がりを検出する。
【0033】
電動機電流解析部12は、電動機6にステップ状の電圧を加えた時刻を0として、その時点の電動機電流の立ち上がりの傾きを傾きαとして測定する。その後一定時間t1経過した後の電動機電流上昇の傾きを傾きβとして測定する。その後、一定時間t2での電動機電流の大きさを大きさγとして測定する。
【0034】
電動機判別部13は、電動機電流解析部12が測定したこれらの値α、β、γを図3に示した判別条件に照らして電動機の種類を判別し、制御パラメータ切換部2に通知する。
【0035】
制御パラメータ切換部2では、第1の実施の形態と同様に、制御パラメータ選択部31から指令される電動機の種類に応じ、対応する制御パラメータをパラメータ格納部1から取り出してベクトル制御部4に出力する。ベクトル制御部4はパラメータ切換部2を通じて与えられる制御パラメータを保持し、これに基づいてVVVFインバータ5を制御し、このVVVFインバータ5の交流出力により電動機6を駆動する。
【0036】
これにより、第2の実施の形態の電気車制御装置では、複数種類の電動機のいずれがVVVFインバータ5に接続されても、それに対応した制御パラメータを自動的に選択し、その制御パラメータを用いてVVVFインバータ5を制御し、電動機を駆動することができ、列車停車中に自動的に電動機の種類を判別するので、人の手によらずに最適な電動機制御が行える。
【0037】
次に、本発明の第3の実施の形態の電気車制御装置について、図5および図6を用いて説明する。図5に示した第3の実施の形態において、図1に示した第1の実施の形態と共通する要素は同一の符号を付してある。図1に示した第1の実施の形態の電気車制御装置に対して、本実施の形態の電気車制御装置では、列車モニタ7が削除され、電動機電流センサ8、電動機判別指令器11、電動機速度センサ14が追加されている。また、本実施の形態では、第1の実施の形態における制御パラメータ選択部3が制御パラメータ選択部32に変更されている。
【0038】
本実施の形態の電気車制御装置では、電動機判別指令器11より電動機判別指令信号が出力されると、ベクトル制御部4は電動機6のすべり周波数がゼロとなるようにVVVFインバータ5を起動する。
【0039】
制御パラメータ選択部32は、そのときの電動機速度センサ14で測定した電動機速度Frとベクトル制御部4の内部で演算された電動機電圧Vmとから該当する電動機6の種別を判別する。
【0040】
図6に制御パラメータ選択部32の詳細を示す。制御パラメータ選択部32は、電動機電圧解析部15と電動機判別部16とから構成されている。電動機電圧解析部15では、電動機電圧Vmを求め、この電動機電圧Vmと速度センサ14からの電動機速度Frとから比率δを求める。電動機判別部16は、求めた比率δの値から該当する電動機の種別を判別する。例えば、比率δがδA1<δ<δA2であれば電動機A、δB1<δ<δB2であれば電動機B、δC1<δ<δC2であれば電動機C等と判別し、その判別結果を制御パラメータ切換部2に出力するのである。
【0041】
これにより、第3の実施の形態では、電動機判別指令を与えることにより装置側が自動的に系を制御して電動機の種別を判別し、それに応じた適切な制御パラメータを選択して切換え、それを使用してVVVFインバータ5をすべり周波数制御方式でベクトル制御することができ、列車がだ行中に自動的に電動機の種類を判別し、人の手によらずに電気車制御装置は最適な電動機制御を行うことができる。
【0042】
次に、本発明の第4の実施の形態の電気車制御装置について、図7および図8を用いて説明する。図7に示した第4の実施の形態において、図1に示した第1の実施の形態と共通する要素は同一の符号を付してある。図1に示した第1の実施の形態の電気車制御装置に対して、本実施の形態の電気車制御装置では、列車モニタ7と電動機判別部3が削除され、電動機接続コネクタ17とコード判別部18が追加されている。
【0043】
図8にコード判別部18の詳細な構成を示す。電動機接続コネクタ17には、予め電動機固有の識別コードが埋め込まれており、電動機6を接続すると識別コードがコード判別部18に入力される。例えば、識別コードが[00]であれば電動機A、[01]であれば電動機B、[10]であれば電動機C、[11]であれば電動機Dであると識別するのである。なお、図8ではこの識別コードを2ビットで示しているが、電動機の種類の数によってこのビット数は増減させてもかまわない。こうして、コード判別部18で識別コードによって接続された電動機を判別し、その判別結果を制御パラメータ切換部2に指令する。
【0044】
制御パラメータ切換部2は、与えられる電動機種別の指令に応じた適切な制御パラメータを選択して切換えてベクトル制御部4に与え、ベクトル制御部4はその制御パラメータを使用してVVVFインバータ5を制御する。
【0045】
本実施の形態の場合、電動機6をVVVFインバータ5の出力コネクタに接続するだけでベクトル制御部4側には当該電動機6に応じた制御パラメータを設定することができ、自動的に電動機の種類を判別して最適な電動機制御が行える。
【0046】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、インバータに接続されている電動機を識別できるため、電気車の電動機として複数種類の電動機のいずれでも使用することができ、電気車間で電動機の互換性が向上し、多種類の電動機を保管管理する必要性が少なくなり、それだけ保守管理面での簡略化が図れ、保守管理コストを削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態のブロック図。
【図2】本発明の第2の実施の形態のブロック図。
【図3】第2の実施の形態における制御パラメータ選択部のブロック図。
【図4】第2の実施の形態における制御パラメータによる電動機電流解析処理の説明図。
【図5】本発明の第3の実施の形態のブロック図。
【図6】第3の実施の形態における制御パラメータ選択部のブロック図。
【図7】本発明の第4の実施の形態のブロック図。
【図8】第4の実施の形態におけるコード判別部のブロック図。
【符号の説明】
1 パラメータ格納部
2 制御パラメータ切換部
3 制御パラメータ選択部
4 ベクトル制御部
5 VVVFインバータ
6 電動機
7 列車モニタ
8 電流センサ
9 ブレーキ制御器
10 車輪
11 電動機判別指令器
12 電動機電流解析部
13 電動機判別部
14 速度センサ
15 電動機電圧解析部
16 電動機判別部
17 電動機接続コネクタ
18 コード判別部
31 制御パラメータ選択部
32 制御パラメータ選択部
Claims (6)
- 可変電圧可変周波数制御方式のインバータ装置によって車両駆動用交流電動機を駆動する電気車制御装置において、
前記インバータ装置で駆動する可能性のある複数種類の電動機それぞれの制御パラメータを格納しているパラメータ格納部と、
前記パラメータ格納部に格納されている複数種類の制御パラメータの中から、前記インバータに現在接続されている電動機に対応する制御パラメータを取り出す制御パラメータ切換部と、
前記制御パラメータ切換部に取り出すべき制御パラメータの種類を指定する制御パラメータ選択部と、
前記制御パラメータ切換部が取り出した制御パラメータを用いて前記インバータ装置を制御し、前記電動機を駆動させるインバータ制御部とを備えて成る電気車制御装置。 - 前記電動機にインバータ装置から流れる電流を検出する電動機電流センサを備え、
前記制御パラメータ選択部は、電気車のブレーキをかけた状態で前記電動機に接続されたインバータ装置を起動し、前記電動機電流センサが検出する電動機電流の挙動に基づいて前記インバータ装置に接続されている電動機に対応した制御パラメータを選択し、前記制御パラメータ切換部に通知することを特徴とする請求項1に記載の電気車制御装置。 - 前記制御パラメータ選択部は、前記インバータ装置から電動機にステップ状の電圧を印加させ、そのときの電動機電流の立ち上がりの時間応答に基づいて前記インバータ装置に接続されている電動機の種類を判別し、対応する制御パラメータを前記制御パラメータ切換部に通知することを特徴とする請求項2に記載の電気車制御装置。
- 前記電動機にインバータ装置から流れる電流を検出する電動機電流センサと電動機電圧を取得する電動機電圧取得手段とを備え、
前記インバータ制御部は、前記インバータ装置をすべり周波数ベクトル制御方式で制御するものであり、
前記制御パラメータ選択部は、電気車のだ行中に前記インバータ制御部にすべり周波数0となるように前記インバータ装置を起動させ、前記電動機電流センサの検出する電動機電流と前記電動機電圧取得手段の取得する電動機電圧とに基づいて前記インバータ装置に接続されている電動機に対応した制御パラメータを選択し、前記制御パラメータ切換部に通知することを特徴とする請求項1に記載の電気車制御装置。 - 前記パラメータ制御部は、外部から入力される選択指令に基づいて使用すべき制御パラメータを前記制御パラメータ切換部に通知することを特徴とする請求項1に記載の電気車制御装置。
- 電動機を前記インバータ装置に接続するコネクタ装置であって、電動機を識別するための識別コードと当該識別コードを送信する手段とを有するコネクタ装置を備え、
前記制御パラメータ選択部は、前記コネクタ装置からの識別コードを受信し、当該識別コードにより識別される電動機に対応する制御パラメータを選択し、前記制御パラメータ切換部に通知することを特徴とする請求項1に記載の電気車制御装置。
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Cited By (1)
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JP2008043044A (ja) * | 2006-08-04 | 2008-02-21 | Mitsubishi Motors Corp | 多相モータの駆動システム |
-
2002
- 2002-12-12 JP JP2002360848A patent/JP2004194453A/ja not_active Withdrawn
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JP4670769B2 (ja) * | 2006-08-04 | 2011-04-13 | 三菱自動車工業株式会社 | 多相モータの駆動システム |
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