JP2008086085A - Electric car controller - Google Patents

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Yosuke Nakazawa
洋介 中沢
Shigetomo Shiraishi
茂智 白石
Hideyuki Shimizu
秀幸 清水
Kazuaki Yuki
和明 結城
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve accurate anti-slip/skid control without using an expensive resolver for the speed detection of a permanent magnet synchronous motor. <P>SOLUTION: This electric car controller is provided with a pulse generator 5, which detects the revolutions of the permanent magnet synchronous motor 4, a sensorless vector control section 2, which estimates a rotor position of the synchronous motor 4 from a voltage command generated from a torque command value and a detection signal of a motor current supplied to the synchronous motor 4 and performs vector control from the estimated rotor position information, and an anti slip/skid control section 7, which estimates a slip condition between a wheel and a rail based on a speed signal calculated with an output pulse signal from the pulse generator 5 and adjusts the torque command value by adding acceleration torque or deceleration torque. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、永久磁石式同期電動機の回転数検出用にパルスジェネレータを用いた電気車制御装置に関する。   The present invention relates to an electric vehicle control apparatus using a pulse generator for detecting the number of revolutions of a permanent magnet type synchronous motor.

図５は、従来の永久磁石式同期電動機を用いた電気車制御装置の一例を示している。   FIG. 5 shows an example of an electric vehicle control apparatus using a conventional permanent magnet type synchronous motor.

同図に示すように、従来の電気車制御装置１０１は、トルク指令値を入力してベクトル制御を実行するベクトル制御部１０２と、このベクトル制御部１０２によって生成された電圧信号に基づいて生成されるＰＷＭ信号により駆動されるインバータ部１０３と、このインバータ部によって回転が制御される永久磁石式同期電動機（ＰＭＳＭ）１０４と、この永久磁石式同期電動機１０４の回転子位置を検出するレゾルバ１０５と、このレゾルバ１０５で検出された回転子位置を微分して速度信号に変換する微分演算部１０６と、この微分演算部１０６で演算された速度信号を入力して空転滑走制御を実行する空転滑走制御部１０７とを備えている。   As shown in the figure, a conventional electric vehicle control apparatus 101 is generated based on a vector control unit 102 that receives a torque command value and executes vector control, and a voltage signal generated by the vector control unit 102. An inverter unit 103 driven by a PWM signal, a permanent magnet synchronous motor (PMSM) 104 whose rotation is controlled by the inverter unit, a resolver 105 for detecting a rotor position of the permanent magnet synchronous motor 104, A differential operation unit 106 that differentiates the rotor position detected by the resolver 105 and converts it into a speed signal, and an idling sliding control unit that inputs the speed signal calculated by the differential operation unit 106 and executes idling control. 107.

周知のように、永久磁石式同期電動機１０４をベクトル制御する場合には、回転子の速度を検出するだけではなく、その位置も検出する必要がある。従来は、図５に示したように、位置検出にレゾルバ１０５を使用している。ベクトル制御部１０２では、レゾルバ１０５からの位置検出信号を入力してベクトル制御を実行する。また、微分演算部１０６では、位置検出信号を微分して速度信号を算出して空転滑走制御部１０７に供給する。空転滑走制御部１０７は、入力された速度信号の変化率（加速度）がある一定値を超えた場合に、電気車の車輪に空転が発生したと判定し、トルク調整信号を生成し、このトルク調整信号によりベクトル制御部１０２に供給されるトルク指令値を調整するようにしている。
特開２００６−１５８０４６号公報 特開２００４−３５０３８９号公報 特開２００６−３３９１１号公報 As is well known, when the permanent magnet synchronous motor 104 is vector-controlled, it is necessary not only to detect the speed of the rotor but also to detect its position. Conventionally, as shown in FIG. 5, a resolver 105 is used for position detection. The vector control unit 102 receives the position detection signal from the resolver 105 and executes vector control. In addition, the differential operation unit 106 differentiates the position detection signal to calculate a speed signal and supplies it to the idling / sliding control unit 107. The idling / sliding control unit 107 determines that idling has occurred in the wheel of the electric vehicle when the rate of change (acceleration) of the input speed signal exceeds a certain value, and generates a torque adjustment signal. The torque command value supplied to the vector control unit 102 is adjusted by the adjustment signal.
JP 2006-158046 A JP 2004-350389 A JP 2006-33911 A

上述したように、従来の電気車制御装置１０１において、回転子の位置検出には高価なレゾルバ１０５が使用されている。しかし、このレゾルバ１０５は永久磁石式同期電動機１０４の回転子の絶対位置を検出できるものであるが、その位置検出信号にはリップルが乗ってしまい、このリップルがノイズとなり、空転滑走制御の精度が悪くなってしまうという問題がある。   As described above, in the conventional electric vehicle control apparatus 101, the expensive resolver 105 is used for detecting the position of the rotor. However, this resolver 105 can detect the absolute position of the rotor of the permanent magnet type synchronous motor 104, but the position detection signal has a ripple. This ripple becomes noise, and the accuracy of the idling sliding control is improved. There is a problem of getting worse.

また、レゾルバ１０５の位置検出信号に重畳されるリップル分を取り除くためには、別途、ノイズ除去用のフィルタ等が必要となり、その分だけ装置構成が複雑になるばかりでなく、制御に遅れが出てしまい、迅速な空転滑走制御が不可能になるという不具合があった。   In addition, in order to remove the ripples superimposed on the position detection signal of the resolver 105, a separate noise removal filter or the like is required, which not only complicates the apparatus configuration but also delays control. As a result, there was a problem that quick idling control became impossible.

そこで、レゾルバ１０５に代えてパルスジェネレータを使用することも考えられるが、パルスジェネレータで検出された速度パルス信号では、永久磁石式同期電動機のベクトル制御ができない。   Thus, although it is conceivable to use a pulse generator instead of the resolver 105, the vector control of the permanent magnet synchronous motor cannot be performed with the speed pulse signal detected by the pulse generator.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、永久磁石式同期電動機の速度検出に高価なレゾルバを用いることなく、精度の良い空転滑走制御を可能にする電気車制御装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an electric vehicle control device that enables accurate idling control without using an expensive resolver for speed detection of a permanent magnet synchronous motor. It is said.

上記の目的を達成するために請求項１の発明は、主電動機として永久磁石式同期電動機を使用し、この永久磁石式同期電動機をインバータ制御する電気車制御装置において、前記永久磁石式同期電動機の回転数を検出するパルスジェネレータと、トルク指令値から生成される電圧指令と前記永久磁石式同期電動機に供給される電動機電流の検出信号とから前記永久磁石式同期電動機の回転子位置を推定し、推定された回転子位置情報に基づいてベクトル制御を実行するセンサレスベクトル制御部と、前記パルスジェネレータからの出力パルス信号を用いて演算される速度信号に基づいて、車輪とレール間の空転状況を推定し、前記トルク指令値に対する加速トルク又は減速トルクの加減を行う空転滑走制御部とを備えることを特徴としている。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided an electric vehicle control apparatus that uses a permanent magnet type synchronous motor as a main motor and performs inverter control of the permanent magnet type synchronous motor. Estimating the rotor position of the permanent magnet type synchronous motor from a pulse generator for detecting the number of rotations, a voltage command generated from a torque command value and a detection signal of the motor current supplied to the permanent magnet type synchronous motor, Estimate the idling situation between wheels and rails based on the sensorless vector control unit that executes vector control based on the estimated rotor position information and the speed signal calculated using the output pulse signal from the pulse generator And an idle sliding control unit that adjusts acceleration torque or deceleration torque with respect to the torque command value.

請求項２の発明は、主電動機として永久磁石式同期電動機を使用し、この永久磁石式同期電動機をインバータ制御する電気車制御装置において、前記永久磁石式同期電動機の回転数を検出するパルスジェネレータと、トルク指令値から生成される電圧指令と前記永久磁石式同期電動機に供給される電動機電流の検出信号とから前記永久磁石式同期電動機の回転子位置を推定し、推定された回転子位置情報に基づいてベクトル制御を実行するセンサレスベクトル制御部と、前記パルスジェネレータからの出力パルス信号を用いて演算される速度信号に基づいて、車輪とレール間の空転状況を推定し、前記トルク指令値に対する加速トルク又は減速トルクの加減を行う空転滑走制御部と、前記パルスジェネレータからの出力パルス信号を入力し、その変化率から車輪とレール間の滑走状況を推定してブレーキ力の加減を行うブレーキ力信号を生成するブレーキ制御装置とを備えることを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, there is provided an electric vehicle control apparatus that uses a permanent magnet type synchronous motor as a main motor and performs inverter control of the permanent magnet type synchronous motor, and a pulse generator that detects the rotational speed of the permanent magnet type synchronous motor; The rotor position of the permanent magnet synchronous motor is estimated from the voltage command generated from the torque command value and the motor current detection signal supplied to the permanent magnet synchronous motor, and the estimated rotor position information is Based on a sensorless vector control unit that executes vector control based on a speed signal calculated using an output pulse signal from the pulse generator, an idle state between a wheel and a rail is estimated, and acceleration with respect to the torque command value is performed. An idle running control unit that adjusts torque or deceleration torque, and an output pulse signal from the pulse generator, It is characterized in that it comprises a brake control device for generating a braking force signal for subtraction of braking force by estimating the sliding conditions between the rate of change wheel and rail.

請求項３の発明は、主電動機として永久磁石式同期電動機を使用し、この永久磁石式同期電動機をインバータ制御する電気車制御装置において、トルク指令値から生成される電圧指令と前記永久磁石式同期電動機に供給される電動機電流の検出信号とから前記永久磁石式同期電動機の回転子位置を推定し、推定された回転子位置情報に基づいてベクトル制御を実行するセンサレスベクトル制御部と、前記推定された回転子位置情報を微分して速度信号を生成する微分演算部と、この微分演算部で生成された速度信号に基づいて、車輪とレール間の空転状況を推定し前記トルク指令値に対する加速トルク又は減速トルクの加減を行う空転滑走制御部と、前記微分演算部で生成された速度信号から求められる速度パルス信号を入力し、その変化率から車輪とレール間の滑走状況を推定してブレーキ力の加減を行うブレーキ力信号を生成するブレーキ制御装置とを備えることを特徴としている。   According to a third aspect of the present invention, there is provided an electric vehicle control apparatus that uses a permanent magnet type synchronous motor as a main motor and performs inverter control of the permanent magnet type synchronous motor, and a voltage command generated from a torque command value and the permanent magnet type synchronous motor. A sensorless vector control unit that estimates a rotor position of the permanent magnet synchronous motor from a detection signal of a motor current supplied to the motor, and executes vector control based on the estimated rotor position information; and A differential operation unit for differentiating the rotor position information to generate a speed signal, and based on the speed signal generated by the differential operation unit, the idling situation between the wheel and the rail is estimated, and an acceleration torque corresponding to the torque command value Alternatively, an idle running control unit that adjusts deceleration torque and a speed pulse signal obtained from the speed signal generated by the differential calculation unit are input, and the rate of change is input. It is characterized in that it comprises a brake control device for generating a braking force signal for subtraction of braking force by estimating the sliding conditions between Luo wheel and rail.

請求項４の発明は、主電動機として永久磁石式同期電動機を使用し、この永久磁石式同期電動機をインバータ制御する電気車制御装置において、前記永久磁石式同期電動機の回転数を検出するパルスジェネレータと、トルク指令値から生成される電圧指令と前記永久磁石式同期電動機に供給される電動機電流の検出信号とから前記永久磁石式同期電動機の回転子位置を推定し、推定された回転子位置情報に基づいてベクトル制御を実行するセンサレスベクトル制御部と、前記パルスジェネレータからの出力パルス信号を用いて演算される速度信号に基づいて、車輪とレール間の空転状況を推定し前記トルク指令値に対する加速トルク又は減速トルクの加減を行う空転滑走制御部と、車両惰行状態での前記パルスジェネレータからの出力パルス信号に基づいて演算される速度信号と他の電動機が駆動する車軸の速度信号とを用いて当該永久磁石式同期電動機が駆動する車輪の車輪直径値を補正する速度信号を生成する車輪径補正部とを備えることを特徴としている。    According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an electric vehicle control device that uses a permanent magnet type synchronous motor as a main motor and performs inverter control of the permanent magnet type synchronous motor, and a pulse generator that detects the rotational speed of the permanent magnet type synchronous motor; The rotor position of the permanent magnet synchronous motor is estimated from the voltage command generated from the torque command value and the motor current detection signal supplied to the permanent magnet synchronous motor, and the estimated rotor position information is Based on a sensorless vector control unit that executes vector control based on the speed signal calculated by using the output pulse signal from the pulse generator, the idling situation between the wheel and the rail is estimated, and the acceleration torque with respect to the torque command value Alternatively, an idling sliding control unit that adjusts deceleration torque and an output pulse from the pulse generator in a vehicle coasting state Wheel diameter correction unit for generating a speed signal for correcting the wheel diameter value of the wheel driven by the permanent magnet type synchronous motor using the speed signal calculated based on the number and the speed signal of the axle driven by another motor It is characterized by comprising.

請求項５の発明は、請求項１、２、４のいずれか１項に記載の電気車制御装置において、センサレスベクトル制御部で得られるモータ回転速度推定値と、パルスジェネレータからの出力パルス信号を用いて演算される回転速度との偏差が許容値以上であった場合、システム異常と判定する判定部を備えることを特徴としている。   According to a fifth aspect of the present invention, in the electric vehicle control device according to any one of the first, second, and fourth aspects, the estimated motor rotational speed obtained by the sensorless vector control unit and the output pulse signal from the pulse generator are obtained. When the deviation from the rotational speed calculated by using is greater than or equal to an allowable value, a determination unit that determines that the system is abnormal is provided.

上記構成によれば、永久磁石式同期電動機の速度検出にはパルスジェネレータを使用し、また、センサレスベクトル制御で制御するようにしているので、従来のように高価なレゾルバが不要となるばかりでなく、精度の良い空転滑走制御が可能となる。また、ノイズを除去するためのフィルタも不要となり、装置構成の簡単化が可能となる。   According to the above configuration, since the pulse generator is used for speed detection of the permanent magnet type synchronous motor and the control is performed by sensorless vector control, not only an expensive resolver is required as in the prior art. Therefore, it is possible to control the idling with high accuracy. In addition, a filter for removing noise is not necessary, and the apparatus configuration can be simplified.

〈第１の実施形態〉
図１は本発明に係る電気車制御装置の第１の実施形態を示すブロック図である。 <First Embodiment>
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of an electric vehicle control apparatus according to the present invention.

同図に示す電気車制御装置１ａは、センサレスベクトル制御部２と、このセンサレスベクトル制御部２からの３相電圧指令によって永久磁石式同期電動機（ＰＭＳＭ）４を駆動制御するインバータ部３と、永久磁石式同期電動機４の回転数を検出して出力パルス信号を生成するパルスジェネレータ（ＰＧ）５と、このパルスジェネレータ５から出力されるパルス信号を速度信号に変換するパルス→速度変換部６と、パルス→速度変換部６からの速度信号を入力して空転滑走制御を実行する空転滑走制御部７と、この空転滑走制御部７から出力されるトルク調整信号（加速トルク又は減速トルク）をトルク指令値に加算してトルク指令値を調整する加算部８と、インバータ部３から同期電動機４に供給される３相出力電流を検出してセンサレスベクトル制御部２に出力する電流センサ９とを備えている。   The electric vehicle control device 1a shown in FIG. 1 includes a sensorless vector control unit 2, an inverter unit 3 that drives and controls a permanent magnet synchronous motor (PMSM) 4 according to a three-phase voltage command from the sensorless vector control unit 2, and a permanent A pulse generator (PG) 5 that detects the rotation speed of the magnet synchronous motor 4 and generates an output pulse signal; a pulse-to-speed converter 6 that converts the pulse signal output from the pulse generator 5 into a speed signal; An idling sliding control unit 7 that inputs a speed signal from a pulse-to-speed converting unit 6 and executes idling sliding control, and a torque adjustment signal (acceleration torque or deceleration torque) output from the idling sliding control unit 7 is a torque command. An adder 8 that adjusts the torque command value by adding to the value, and a sensorless by detecting the three-phase output current supplied from the inverter 3 to the synchronous motor 4 And a current sensor 9 that outputs the vector control unit 2.

センサレスベクトル制御部２は、入力されたトルク指令値からｄ軸、ｑ軸電流指令をそれぞれ生成する電流指令生成部２１と、電流指令生成部２１で生成されたｄ軸電流指令とフィードバックされたｄ軸電流検出信号とからＰＩ制御（比例・積分制御）を実行してしてｄ軸電圧指令Ｖｄを生成するＡＣＲ制御部２２と、電流指令生成部２１で生成されたｑ軸電流指令とフィードバックされたｑ軸電流検出信号とからＰＩ制御を実行してｑ軸電圧指令Ｖｑを生成するＡＣＲ制御部２３と、ｄ軸電圧指令Ｖｄとｑ軸電圧指令Ｖｑとを入力して３相電圧交流電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを生成してインバータ部３に供給する座標変換部２４と、電流センサ９で検出して得られた電流信号Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを入力して座標変換する座標変換部２５と、ｄ軸電圧指令Ｖｄ、ｑ軸電圧指令Ｖｑ、ｄ軸電流検出信号Ｉｄ、ｑ軸電流検出信号Ｉｑをそれぞれ入力して同期電動機４の回転子の位相を推定し、位相推定信号＾θを座標変換部２４，２５にそれぞれ供給するする位相推定部２６とを備えている。   The sensorless vector control unit 2 generates a d-axis and q-axis current command from the input torque command value, a d-axis current command generated by the current command generation unit 21, and a d-feedback. An ACR control unit 22 that generates a d-axis voltage command Vd by executing PI control (proportional / integral control) from the shaft current detection signal and a q-axis current command generated by the current command generation unit 21 are fed back. The ACR control unit 23 that executes PI control from the q-axis current detection signal to generate the q-axis voltage command Vq, and inputs the d-axis voltage command Vd and the q-axis voltage command Vq to input a three-phase voltage AC voltage command A coordinate conversion unit 24 that generates Vu, Vv, and Vw and supplies them to the inverter unit 3; a coordinate conversion unit 25 that inputs current signals Iu, Iv, and Iw obtained by detection by the current sensor 9 and performs coordinate conversion; , D The voltage command Vd, the q-axis voltage command Vq, the d-axis current detection signal Id, and the q-axis current detection signal Iq are input to estimate the phase of the rotor of the synchronous motor 4, and the phase estimation signal ^ θ is converted into the coordinate conversion unit 24. , 25 are respectively supplied to the phase estimation unit 26.

空転滑走制御部７は、パルス→速度変換部６から出力された速度信号を入力して車輪とレール間の空転状況を推定しトルク指令値に対する加速トルク又は減速トルクの加減を行う。   The idling / sliding control unit 7 inputs the speed signal output from the pulse-to-speed converting unit 6 to estimate the idling state between the wheel and the rail, and adjusts the acceleration torque or the deceleration torque with respect to the torque command value.

上記構成の第１の実施形態では、永久磁石式同期電動機４の速度検出には、パルスジェネレータ５を使用し、また、センサレスベクトル制御で制御するようにしているので、従来のように高価なレゾルバが不要となるばかりでなく、精度の良い空転滑走制御が可能となる。また、ノイズを除去するためのフィルタも不要となる。   In the first embodiment having the above-described configuration, the pulse generator 5 is used for speed detection of the permanent magnet type synchronous motor 4, and the control is performed by sensorless vector control. Is not necessary, and it is possible to perform idling control with high accuracy. In addition, a filter for removing noise becomes unnecessary.

〈第２の実施形態〉
図２は本発明に係る電気車制御装置の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。なお、図１と同一構成部分には同一符号を付してその説明を省略する。 <Second Embodiment>
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment of the electric vehicle control apparatus according to the present invention. Note that the same components as those in FIG.

第２の実施形態における電気車制御装置１ｂの特徴は、永久磁石式同期電動機４に設けられたパルスジェネレータ５を空転滑走制御部７とブレーキ制御装置１１とで兼用するようにした点である。   A feature of the electric vehicle control device 1b in the second embodiment is that the pulse generator 5 provided in the permanent magnet type synchronous motor 4 is shared by the idle running control unit 7 and the brake control device 11.

すなわち、パルスジェネレータ５で検出された出力パルス信号は、パルス→速度変換部６を介して速度信号に変換されて空転滑走制御部７に供給される一方、ブレーキ制御装置１１に直接供給される。ブレーキ制御装置１１は、パルスジェネレータからの出力パルス信号を入力して、回転の変化率をみてブレーキ力信号を生成して空気圧制御部（図示せず）に供給する。これにより、ブレーキがロックすることにより発生する車輪の滑りを未然に防止することが可能となる。   In other words, the output pulse signal detected by the pulse generator 5 is converted into a speed signal via the pulse-to-speed converter 6 and supplied to the idling / sliding controller 7, while being directly supplied to the brake controller 11. The brake control device 11 receives an output pulse signal from the pulse generator, generates a brake force signal based on the rate of change in rotation, and supplies the brake force signal to an air pressure control unit (not shown). As a result, it is possible to prevent the wheels from slipping when the brake is locked.

従来における永久磁石式同期電動機では、レゾルバからの信号によりベクトル制御を実行し、ブレーキ制御装置１１は、パルスジェネレータから出力パルス信号によって実行されていたが、第２の実施形態では、１つのパルスジェネレータ５によって兼用することができ、装置構成を簡単化することが可能になる。   In the conventional permanent magnet type synchronous motor, the vector control is executed by the signal from the resolver, and the brake control device 11 is executed by the output pulse signal from the pulse generator. In the second embodiment, one pulse generator is used. 5 can be shared, and the apparatus configuration can be simplified.

〈第３の実施形態〉
図３は本発明に係る電気車制御装置の第３の実施形態の構成を示すブロック図である。 <Third Embodiment>
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the third embodiment of the electric vehicle control apparatus according to the present invention.

第３の実施形態における電気車制御装置１ｃの特徴は、永久磁石式同期電動機４の速度検出用のパルスジェネレータは設けられおらず、センサレスベクトル制御部からの回転子推定位置信号から速度信号を得てブレーキ制御装置１１に供給する点にある。   The electric vehicle control device 1c in the third embodiment is characterized in that a pulse generator for detecting the speed of the permanent magnet type synchronous motor 4 is not provided, and a speed signal is obtained from a rotor estimated position signal from a sensorless vector control unit. Thus, the brake control device 11 is supplied.

すなわち、図１に示した位相推定部２６で生成される推定された回転子位置情報を微分して速度信号を生成する微分演算部１２と、この微分演算部１２で生成された速度信号に基づいて、車輪とレール間の空転状況を推定し前記トルク指令値に対する加速トルク又は減速トルクの加減を行う空転滑走制御部７と、微分演算部１２で生成された速度信号から速度パルス信号を生成する速度→パルス変換部１３と、生成された速度パルス信号を入力し、その変化率から車輪とレール間の滑走状況を推定してブレーキ力の加減を行うブレーキ力信号を生成するブレーキ制御装置１１とを備える構成となっている。   That is, based on the differential operation unit 12 that generates a speed signal by differentiating the estimated rotor position information generated by the phase estimation unit 26 shown in FIG. 1, and the speed signal generated by the differential operation unit 12. Then, the idling condition between the wheel and the rail is estimated, and the idling / sliding control unit 7 for adjusting the acceleration torque or the decelerating torque with respect to the torque command value, and the speed pulse signal is generated from the speed signal generated by the differential calculation unit 12. A speed-to-pulse conversion unit 13; a brake control device 11 that inputs the generated speed pulse signal, generates a braking force signal that adjusts the braking force by estimating the sliding situation between the wheel and the rail from the rate of change; It is the composition provided with.

この第３の実施形態では、第２の実施形態のように、パルスジェネレータ５は設けられていないので、永久磁石式同期電動機４周りの構成がより一層簡素化される。   In the third embodiment, since the pulse generator 5 is not provided as in the second embodiment, the configuration around the permanent magnet type synchronous motor 4 is further simplified.

〈第４の実施形態〉
図４は本発明に係る電気車制御装置の第４の実施形態の構成を示すブロック図である。 <Fourth Embodiment>
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the fourth embodiment of the electric vehicle control apparatus according to the present invention.

第４の実施形態における電気車制御装置１ｄの特徴は、車輪径の違いによりトルク指令を補正するための回転数信号を得る点にある。   A feature of the electric vehicle control apparatus 1d in the fourth embodiment is that a rotation speed signal for correcting a torque command is obtained based on a difference in wheel diameter.

すなわち、パルスジェネレータ５からの出力パルス信号を速度信号に変換するパルス→速度変換部６と、車両惰行状態においてパルスジェネレータ５からの出力パルス信号に基づいてパルス→速度変換部６で生成される速度信号と他の電動機が駆動する車軸の速度信号とを用いて永久磁石式同期電動機４が駆動する車輪の車輪直径値を補正する回転数信号を生成する車輪径補正部１４と、車輪径補正部１４で生成された補正後回転数信号と、各車輪径補正部からの補正回転数信号とを入力してトルク指令補正値を生成するトルク指令補正部１５と、生成されたトルク指令補正を加算してトルク指令を補正する加算部１６とを備えている。   That is, a pulse → speed converter 6 that converts an output pulse signal from the pulse generator 5 into a speed signal, and a speed generated by the pulse → speed converter 6 based on the output pulse signal from the pulse generator 5 in a vehicle coasting state. A wheel diameter correction unit 14 for generating a rotation speed signal for correcting a wheel diameter value of a wheel driven by the permanent magnet type synchronous motor 4 using the signal and a speed signal of an axle driven by another motor, and a wheel diameter correction unit The torque command correction unit 15 that generates the torque command correction value by inputting the corrected rotation number signal generated in step 14 and the corrected rotation number signal from each wheel diameter correction unit, and the generated torque command correction are added. And an adding unit 16 for correcting the torque command.

車輪径補正部６は、パルス→速度変換部６から出力される同期電動機４の速度信号を入力するとともに、図示しない他の３つの同期電動機の速度信号を入力して補正後回転数信号を生成してトルク指令補正部１５に供給する。例えば、各電動機がトルクを出力していない惰行時（全車輪が空転していないとき）に、各車輪の速度信号の違いに基づいて、基準となる車輪の径に対する各車輪の径を演算し、その車輪径の比率を用いて補正後回転数信号を演算する。   The wheel diameter correction unit 6 inputs the speed signal of the synchronous motor 4 output from the pulse-to-speed conversion unit 6 and also inputs the speed signals of the other three synchronous motors (not shown) to generate a corrected rotation speed signal. And supplied to the torque command correction unit 15. For example, when coasting when each motor is not outputting torque (when all wheels are not idling), the diameter of each wheel relative to the reference wheel diameter is calculated based on the difference in the speed signal of each wheel. The corrected rotation speed signal is calculated using the wheel diameter ratio.

トルク指令補正部１５は、各車輪径補正部からの補正信号を入力してトルク指令補正値を演算して加算部１６に出力する。加算部１６では、トルク指令値をトルク指令補正値で補正して出力する。   The torque command correction unit 15 inputs a correction signal from each wheel diameter correction unit, calculates a torque command correction value, and outputs it to the addition unit 16. The adder 16 corrects the torque command value with the torque command correction value and outputs it.

第４の実施形態によれば、１つのパルスジェネレータ５により、空転滑走制御と、車輪径補正とを行うことができ、装置構成をより一層簡単化することができる。   According to the fourth embodiment, the idle running control and the wheel diameter correction can be performed by one pulse generator 5, and the device configuration can be further simplified.

〈他の実施形態〉
上記第１、第２、第４の各実施形態において、センサレスベクトル制御部２の位相推定部２６で得られる位相推定信号から演算される速度信号（モータ回転速度推定値）と、パルスジェネレータ５からの出力パルス信号を用いて演算される回転速度速度とを入力し、その偏差が許容値以上であった場合、システム異常と判定する判定部を備えるようにしても良い。 <Other embodiments>
In each of the first, second, and fourth embodiments, the speed signal (motor rotational speed estimated value) calculated from the phase estimation signal obtained by the phase estimation unit 26 of the sensorless vector control unit 2 and the pulse generator 5 A rotational speed calculated using the output pulse signal may be input, and if the deviation is greater than or equal to an allowable value, a determination unit that determines that the system is abnormal may be provided.

これにより、パルスジェネレータ５の異常、またはセンサレスベクトル制御部２の異常を早期に発見することが可能となる。   This makes it possible to detect an abnormality in the pulse generator 5 or an abnormality in the sensorless vector control unit 2 at an early stage.

本発明に係る電気車制御装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of 1st Embodiment of the electric vehicle control apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る電気車制御装置の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of 2nd Embodiment of the electric vehicle control apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る電気車制御装置の第３の実施形態の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of 3rd Embodiment of the electric vehicle control apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る電気車制御装置の第４の実施形態の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of 4th Embodiment of the electric vehicle control apparatus which concerns on this invention. 従来の電気車制御装置の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the conventional electric vehicle control apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ：電気車制御装置
２：センサレスベクトル制御部
３：インバータ部
４：永久磁石式同期電動機（ＰＭＳＭ）
５：パルスジェネレータ（ＰＧ）
６：パルス→速度変換部
７：空転滑走制御部
８：加算部
９：電流センサ
１１：ブレーキ制御装置
１２：微分演算部
１３：速度→パルス変換部
１４：車輪径補正部
１５：トルク指令補正部 1a, 1b, 1c, 1d: Electric vehicle control device 2: Sensorless vector control unit 3: Inverter unit 4: Permanent magnet synchronous motor (PMSM)
5: Pulse generator (PG)
6: Pulse to speed conversion unit 7: Idling and sliding control unit 8: Addition unit 9: Current sensor 11: Brake control device 12: Differential operation unit 13: Speed → Pulse conversion unit 14: Wheel diameter correction unit 15: Torque command correction unit

Claims (5)

主電動機として永久磁石式同期電動機を使用し、この永久磁石式同期電動機をインバータ制御する電気車制御装置において、
前記永久磁石式同期電動機の回転数を検出するパルスジェネレータと、
トルク指令値から生成される電圧指令と前記永久磁石式同期電動機に供給される電動機電流の検出信号とから前記永久磁石式同期電動機の回転子位置を推定し、推定された回転子位置情報に基づいてベクトル制御を実行するセンサレスベクトル制御部と、
前記パルスジェネレータからの出力パルス信号を用いて演算される速度信号に基づいて、車輪とレール間の空転状況を推定し、前記トルク指令値に対する加速トルク又は減速トルクの加減を行う空転滑走制御部と、
を備えることを特徴とする電気車制御装置。 In an electric vehicle control device that uses a permanent magnet type synchronous motor as a main motor and performs inverter control of the permanent magnet type synchronous motor,
A pulse generator for detecting the rotational speed of the permanent magnet type synchronous motor;
A rotor position of the permanent magnet type synchronous motor is estimated from a voltage command generated from a torque command value and a motor current detection signal supplied to the permanent magnet type synchronous motor, and based on the estimated rotor position information. A sensorless vector control unit that executes vector control
An idle running control unit that estimates an idle state between a wheel and a rail based on a speed signal calculated using an output pulse signal from the pulse generator and adjusts an acceleration torque or a deceleration torque with respect to the torque command value; ,
An electric vehicle control device comprising: 主電動機として永久磁石式同期電動機を使用し、この永久磁石式同期電動機をインバータ制御する電気車制御装置において、
前記永久磁石式同期電動機の回転数を検出するパルスジェネレータと、
トルク指令値から生成される電圧指令と前記永久磁石式同期電動機に供給される電動機電流の検出信号とから前記永久磁石式同期電動機の回転子位置を推定し、推定された回転子位置情報に基づいてベクトル制御を実行するセンサレスベクトル制御部と、
前記パルスジェネレータからの出力パルス信号を用いて演算される速度信号に基づいて、車輪とレール間の空転状況を推定し、前記トルク指令値に対する加速トルク又は減速トルクの加減を行う空転滑走制御部と、
前記パルスジェネレータからの出力パルス信号を入力し、その変化率から車輪とレール間の滑走状況を推定してブレーキ力の加減を行うブレーキ力信号を生成するブレーキ制御装置と、
を備えることを特徴とする電気車制御装置。 In an electric vehicle control device that uses a permanent magnet type synchronous motor as a main motor and performs inverter control of the permanent magnet type synchronous motor,
A pulse generator for detecting the rotational speed of the permanent magnet type synchronous motor;
A rotor position of the permanent magnet type synchronous motor is estimated from a voltage command generated from a torque command value and a motor current detection signal supplied to the permanent magnet type synchronous motor, and based on the estimated rotor position information. A sensorless vector control unit that executes vector control
An idle running control unit that estimates an idle state between a wheel and a rail based on a speed signal calculated using an output pulse signal from the pulse generator and adjusts an acceleration torque or a deceleration torque with respect to the torque command value; ,
A brake control device that inputs an output pulse signal from the pulse generator, generates a braking force signal that adjusts the braking force by estimating a sliding state between the wheel and the rail from the rate of change, and
An electric vehicle control device comprising: 主電動機として永久磁石式同期電動機を使用し、この永久磁石式同期電動機をインバータ制御する電気車制御装置において、
トルク指令値から生成される電圧指令と前記永久磁石式同期電動機に供給される電動機電流の検出信号とから前記永久磁石式同期電動機の回転子位置を推定し、推定された回転子位置情報に基づいてベクトル制御を実行するセンサレスベクトル制御部と、
前記推定された回転子位置情報を微分して速度信号を生成する微分演算部と、
この微分演算部で生成された速度信号に基づいて、車輪とレール間の空転状況を推定し前記トルク指令値に対する加速トルク又は減速トルクの加減を行う空転滑走制御部と、
前記微分演算部で生成された速度信号から求められる速度パルス信号を入力し、その変化率から車輪とレール間の滑走状況を推定してブレーキ力の加減を行うブレーキ力信号を生成するブレーキ制御装置と、
を備えることを特徴とする電気車制御装置。 In an electric vehicle control device that uses a permanent magnet type synchronous motor as a main motor and performs inverter control of the permanent magnet type synchronous motor,
A rotor position of the permanent magnet type synchronous motor is estimated from a voltage command generated from a torque command value and a motor current detection signal supplied to the permanent magnet type synchronous motor, and based on the estimated rotor position information. A sensorless vector control unit that executes vector control
A differential operation unit for differentiating the estimated rotor position information to generate a speed signal;
Based on the speed signal generated by this differential operation unit, the idling state between the wheel and the rail is estimated, and an idling sliding control unit that adjusts acceleration torque or deceleration torque with respect to the torque command value,
A brake control device for inputting a speed pulse signal obtained from the speed signal generated by the differential operation unit and generating a braking force signal for adjusting the braking force by estimating a sliding situation between the wheel and the rail from the rate of change When,
An electric vehicle control device comprising: 主電動機として永久磁石式同期電動機を使用し、この永久磁石式同期電動機をインバータ制御する電気車制御装置において、
前記永久磁石式同期電動機の回転数を検出するパルスジェネレータと、
トルク指令値から生成される電圧指令と前記永久磁石式同期電動機に供給される電動機電流の検出信号とから前記永久磁石式同期電動機の回転子位置を推定し、推定された回転子位置情報に基づいてベクトル制御を実行するセンサレスベクトル制御部と、
前記パルスジェネレータからの出力パルス信号を用いて演算される速度信号に基づいて、車輪とレール間の空転状況を推定し前記トルク指令値に対する加速トルク又は減速トルクの加減を行う空転滑走制御部と、
車両惰行状態での前記パルスジェネレータからの出力パルス信号に基づいて演算される速度信号と他の電動機が駆動する車軸の速度信号とを用いて当該永久磁石式同期電動機が駆動する車輪の車輪直径値を補正する速度信号を生成する車輪径補正部と、
を備えることを特徴とする電気車制御装置。 In an electric vehicle control device that uses a permanent magnet type synchronous motor as a main motor and performs inverter control of the permanent magnet type synchronous motor,
A pulse generator for detecting the rotational speed of the permanent magnet type synchronous motor;
A rotor position of the permanent magnet type synchronous motor is estimated from a voltage command generated from a torque command value and a motor current detection signal supplied to the permanent magnet type synchronous motor, and based on the estimated rotor position information. A sensorless vector control unit that executes vector control
Based on a speed signal calculated using an output pulse signal from the pulse generator, an idle running control unit that estimates an idle state between a wheel and a rail and adjusts acceleration torque or deceleration torque with respect to the torque command value;
Wheel diameter value of a wheel driven by the permanent magnet type synchronous motor using a speed signal calculated based on an output pulse signal from the pulse generator and a speed signal of an axle driven by another electric motor in a vehicle coasting state A wheel diameter correction unit that generates a speed signal for correcting
An electric vehicle control device comprising: 請求項１、２、４のいずれか１項に記載の電気車制御装置において、
センサレスベクトル制御部で得られるモータ回転速度推定値と、パルスジェネレータからの出力パルス信号を用いて演算される回転速度との偏差が許容値以上であった場合、システム異常と判定する判定部を備える、
ことを特徴とする電気車制御装置。 In the electric vehicle control device according to any one of claims 1, 2, and 4,
When the deviation between the estimated motor rotational speed obtained by the sensorless vector control unit and the rotational speed calculated using the output pulse signal from the pulse generator is greater than or equal to an allowable value, a determination unit is provided that determines that the system is abnormal. ,
An electric vehicle control device characterized by that.
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