JP5700211B2 - Control device - Google Patents
Control device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5700211B2 JP5700211B2 JP2011078998A JP2011078998A JP5700211B2 JP 5700211 B2 JP5700211 B2 JP 5700211B2 JP 2011078998 A JP2011078998 A JP 2011078998A JP 2011078998 A JP2011078998 A JP 2011078998A JP 5700211 B2 JP5700211 B2 JP 5700211B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current value
- power supply
- unit
- supply voltage
- shock absorber
- 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
Links
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 37
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 37
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 21
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 18
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 14
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 13
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical group 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Vehicle Body Suspensions (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Description
本発明は、例えば、鉄道車両のサスペンションシステムに適用される制御装置に関する。 The present invention relates to a control device applied to, for example, a railway vehicle suspension system.
例えば、鉄道車両のセミアクティブサスペンションシステムにおいては、ドロッパー方式を適用したソレノイド駆動回路を含む制御装置が採用されている（例えば、特許文献１参照）。この制御装置では、ＣＰＵから出力された指令電流に応じてソレノイド制御用トランジスタ（例えば、電界効果トランジスタ(FET)）のオン／オフが制御され、このトランジスタのオン／オフの制御に応じてソレノイドに電流（駆動電流）が流される。そして、駆動電流の大きさに応じてソレノイドバルブのバルブが駆動されることにより、緩衝器は、駆動電流に応じた減衰力を発生する。 For example, in a semi-active suspension system for a railway vehicle, a control device including a solenoid drive circuit to which a dropper system is applied is employed (see, for example, Patent Document 1). In this control device, on / off of a solenoid control transistor (for example, a field effect transistor (FET)) is controlled according to a command current output from the CPU, and the solenoid is controlled according to on / off control of the transistor. A current (drive current) is passed. Then, when the solenoid valve is driven according to the magnitude of the drive current, the shock absorber generates a damping force according to the drive current.
前述した制御装置では、トランジスタの抵抗値は、駆動電流（駆動回路に流れる電流値）の変化に応じて可変抵抗であるかのように変動することが知られている。そして、このような制御装置では、トランジスタの抵抗による発熱によって損失が発生することが知られている。この損失は、ソレノイド１個当りの損失が数ワット(W)であったとしても、鉄道車両のセミアクティブサスペンションシステムでは、４〜８個のソレノイドに電流が流されるため、一車両当りにおける総損失が数十ワット(W)に上る場合があり、システム全体では消費電力が増大される。 In the control device described above, it is known that the resistance value of a transistor varies as if it is a variable resistance in accordance with a change in driving current (a current value flowing in a driving circuit). In such a control device, it is known that loss occurs due to heat generated by the resistance of the transistor. Even if the loss per solenoid is a few watts (W), in a semi-active suspension system for railway vehicles, current flows through 4 to 8 solenoids, so the total loss per vehicle May increase to several tens of watts (W), and power consumption is increased in the entire system.
そこで本発明は、消費電力が小さい制御装置を提供することを課題としてなされたものである。 Therefore, the present invention has been made with the object of providing a control device with low power consumption.
上記課題を解決するために、本発明の制御装置は、台車と車両との間に複数個の緩衝器が備えられ、各緩衝器の各々にアクチュエータが備えられ、１つの電源電圧で各アクチュエータを制御する制御手段を備えた鉄道車両用緩衝器の制御装置であって、前記アクチュエータは、ソレノイドと、前記制御手段によって設定された電流値の変化に応じて抵抗値が可変である可変抵抗器とを有し、前記制御手段は、前記台車又は前記車両に伝達される振動に応じて各緩衝器に要求される減衰特性を判断する減衰特性判断部と、前記減衰特性判断部によって判断された各減衰特性に基づき各アクチュエータに通電させる電流値を決定する電流値決定部と、前記電流値決定部によって決定された各電流値を比較して最も大きい電流値を選択する最大電流値選択部と、前記最大電流値選択部によって選択された電流値を得るために要求される電圧値に前記電源電圧を変化させる電源電圧可変部と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a control device of the present invention includes a plurality of shock absorbers between a carriage and a vehicle, each shock absorber includes an actuator, and each actuator is controlled by one power supply voltage. A railway vehicle shock absorber control device including a control means for controlling, wherein the actuator includes a solenoid, and a variable resistor whose resistance value is variable in accordance with a change in a current value set by the control means. The control means includes an attenuation characteristic determination unit that determines an attenuation characteristic required for each shock absorber according to vibration transmitted to the carriage or the vehicle, and each of the determinations made by the attenuation characteristic determination unit. A current value determining unit that determines a current value to be supplied to each actuator based on a damping characteristic, and a maximum current that selects the largest current value by comparing the current values determined by the current value determining unit A selecting unit, characterized in that it comprises a power supply voltage varying unit for varying the supply voltage to the voltage value required to obtain the current value selected by the maximum current value selector.
上記課題を解決するために、本発明の制御装置は、台車と車両との間に複数個の緩衝器が備えられ、各緩衝器の各々にアクチュエータが備えられ、１つの電源電圧で複数個の前記アクチュエータを制御する制御手段を備えた鉄道車両用緩衝器の制御装置であって、前記アクチュエータは、ソレノイドと、前記制御手段によって設定された電流値の変化に応じて抵抗値が可変である可変抵抗器とを有し、前記制御手段は、前記台車又は前記車両に伝達される振動に応じて各緩衝器に要求される減衰特性を判断する減衰特性判断部と、前記減衰特性判断部によって判断された各減衰特性に基づき各アクチュエータに通電させる電流値を決定する電流値決定部と、前記電流値決定部によって決定された各電流値の時系列データの波形を作成する電流値波形作成部と、前記電流値波形作成部によって作成された各波形を比較して傾向が近似する予め決められた数のグループに分類する電流値分類部と、前記電流値決定部によって決定された各電流値を各グループ内で比較して各グループで最も大きい電流値を選択する最大電流値選択部と、前記最大電流選択部によって選択された各電流値を得るために要求される各電圧値に各グループの電源電圧を変化させる、各グループに対応して設けられる電源電圧可変部と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a control device according to the present invention includes a plurality of shock absorbers between a carriage and a vehicle, each of the shock absorbers includes an actuator, and a plurality of power supplies with a single power supply voltage. A railway vehicle shock absorber control device comprising a control means for controlling the actuator, wherein the actuator has a solenoid and a variable variable resistance value according to a change in a current value set by the control means. The control means is determined by the damping characteristic determining unit that determines a damping characteristic required for each shock absorber according to vibration transmitted to the carriage or the vehicle, and the damping characteristic determining unit. A current value determining unit that determines a current value to be supplied to each actuator based on each attenuation characteristic, and a current that generates a waveform of time series data of each current value determined by the current value determining unit Waveform creation unit, current value classification unit for comparing each waveform created by the current value waveform creation unit and classifying into a predetermined number of groups whose trends are approximated, and determined by the current value determination unit A maximum current value selection unit that compares each current value within each group and selects the largest current value in each group, and each voltage value required to obtain each current value selected by the maximum current selection unit And a power supply voltage variable section provided corresponding to each group for changing the power supply voltage of each group.
本発明によれば、消費電力が小さい制御装置を提供することができる。 According to the present invention, a control device with low power consumption can be provided.
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態を添付した図を参照して説明する。
図１に、１両の鉄道車両に構築されたセミアクティブサスペンションシステムの概略を示す。本システムは、車体１の１位側（図１における左側）端部に設けられて車体１の左右方向の加速度を検出する加速度センサ２と、車体１の２位側（図１における右側）端部に設けられて車体１の左右方向の加速度を検出する加速度センサ３と、車体１と１位側台車４との間に設けられて減衰力切替機能を有する一対の緩衝器６及び７と、車体１と２位側台車５との間に設けられて減衰力切替機能を有する一対の緩衝器８及び９と、加速度センサ２及び３の検出信号に基づいて各緩衝器６〜９の減衰力を制御する制御装置１０と、を含む。
[First Embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows an outline of a semi-active suspension system constructed in one railway vehicle. The system includes an acceleration sensor 2 that is provided at an end portion on the first position (left side in FIG. 1) of the vehicle body 1 and detects the acceleration in the left-right direction of the vehicle body 1, and an end position on the second position (right side in FIG. 1). A pair of shock absorbers 6 and 7 provided between the vehicle body 1 and the first-side carriage 4 and having a damping force switching function; A pair of shock absorbers 8 and 9 which are provided between the vehicle body 1 and the second-side cart 5 and have a damping force switching function, and the damping forces of the shock absorbers 6 to 9 based on detection signals of the acceleration sensors 2 and 3 And a control device 10 for controlling.
図２に示されるように、制御装置１０（制御手段）は、ＤＡ変換器を備えてアナログ電圧を出力可能なＣＰＵ１１と、車両１の電源装置１２に接続されてＣＰＵ１１からの出力信号によって操作される電源電圧可変部１３と、各緩衝器６〜９に内蔵された各ソレノイドバルブに対応して設けられるソレノイド１４〜１７（アクチュエータ）と、各ソレノイド１４〜１７を駆動するソレノイド駆動回路１８〜２１と、を含む。なお、各ソレノイド駆動回路１８〜２１は同一の構成及び作用を有する。したがって、図２において、ソレノイド１５〜１７に対応する各ソレノイド駆動回路１９〜２１を簡略化して示す。また、ソレノイド１４を駆動するソレノイド駆動回路１８のみを詳細に説明する。 As shown in FIG. 2, the control device 10 (control means) includes a DA converter and is capable of outputting an analog voltage, and is connected to the power supply device 12 of the vehicle 1 and operated by an output signal from the CPU 11. Power supply voltage variable section 13, solenoids 14 to 17 (actuators) provided corresponding to the respective solenoid valves built in the respective shock absorbers 6 to 9, and solenoid drive circuits 18 to 21 for driving the solenoids 14 to 17. And including. Each solenoid drive circuit 18-21 has the same configuration and operation. Therefore, in FIG. 2, each solenoid drive circuit 19-21 corresponding to solenoid 15-17 is simplified and shown. Only the solenoid drive circuit 18 for driving the solenoid 14 will be described in detail.
ソレノイド駆動回路１８は、ソース−ドレイン間にソレノイド１４を駆動する駆動電流（駆動電圧）を通電可能な電流容量を有してゲート電圧の変化に応じて抵抗値を変化させるトランジスタ２２と、ソレノイド１４に流れる電流（実電流）を電圧として出力するための電流検出抵抗２３（シャント抵抗）と、オペアンプによって構成されて電流検出抵抗２３の電圧を所定の電圧に増幅するための電流検出回路２４と、オペアンプによって構成されてＣＰＵ１１から出力された指令電流値（指令電圧値）と電流検出回路２４によって検出された実電流値（実電圧値）との差分を増幅して出力するゲート駆動回路２５と、を含む。なお、第１実施形態におけるトランジスタ２２は、金属酸化膜型電界効果トランジスタ(MOSFET)である。 The solenoid drive circuit 18 has a current capacity capable of energizing a drive current (drive voltage) for driving the solenoid 14 between the source and drain and changes a resistance value in accordance with a change in the gate voltage, and the solenoid 14. A current detection resistor 23 (shunt resistor) for outputting a current (actual current) flowing in the circuit as a voltage, a current detection circuit 24 configured by an operational amplifier to amplify the voltage of the current detection resistor 23 to a predetermined voltage, A gate drive circuit 25 configured by an operational amplifier to amplify and output a difference between a command current value (command voltage value) output from the CPU 11 and an actual current value (actual voltage value) detected by the current detection circuit 24; including. Note that the transistor 22 in the first embodiment is a metal oxide field effect transistor (MOSFET).
ソレノイド１４は、一端が電源電圧可変部１３に接続されている。トランジスタ２２は、コレクタがソレノイド１４の他端に接続され、エミッタが電流検出抵抗２３の一端に接続されている。また、トランジスタ２２は、ベースがゲート駆動回路２５を介してＣＰＵ１１に接続されており、ＣＰＵ１１から出力された指令電流値が入力されるように構成されている。電流検出回路２４は、一方の入力端子が電流検出抵抗２３の一端に接続され、他方の入力端子が電流検出抵抗２３の他端に接続され、出力端子がＣＰＵ１１に接続されている。そして、電流検出回路２４は、電流検出抵抗２３に流れる電流（電圧）、延いてはソレノイド１４に流れる実電流（実電圧）を検出し、この実電流値（実電圧値）をＣＰＵ１１へ出力するように構成されている。
なお、トランジスタ２２、ソレノイド１４、電流検出抵抗２３の並ぶ順序はいかなる組み合わせであってもよい。
One end of the solenoid 14 is connected to the power supply voltage variable unit 13. The transistor 22 has a collector connected to the other end of the solenoid 14 and an emitter connected to one end of the current detection resistor 23. The base of the transistor 22 is connected to the CPU 11 via the gate drive circuit 25, and the command current value output from the CPU 11 is input. The current detection circuit 24 has one input terminal connected to one end of the current detection resistor 23, the other input terminal connected to the other end of the current detection resistor 23, and an output terminal connected to the CPU 11. Then, the current detection circuit 24 detects the current (voltage) flowing through the current detection resistor 23, and eventually the actual current (actual voltage) flowing through the solenoid 14, and outputs the actual current value (actual voltage value) to the CPU 11. It is configured as follows.
The order in which the transistor 22, the solenoid 14, and the current detection resistor 23 are arranged may be any combination.
ＣＰＵ１１には、加速度センサ２及び３からの出力信号が入力される。ＣＰＵ１１は、加速度センサ２及び３からの出力信号と指令電流値（指令電圧値）との対応関係が書き込まれたマップが格納されており、このマップに基づいて加速度センサ２及び３から受け取った出力信号に対応した駆動電流（駆動電圧）、延いては減衰力を得るための指令電流値（指令電圧値）をゲート駆動回路２５を介してトランジスタ２２へ出力するように構成されている。そして、制御装置１０は、ＣＰＵ１１から出力された指令電流値（指令電圧値）に応じてトランジスタ２２のベース電圧を制御し、これにより、ソレノイド１４に駆動電流（駆動電圧）が流れる。その結果、駆動電流（駆動電圧）に基づいてソレノイド１４が駆動され、対応する緩衝器６が駆動電流（駆動電圧）に応じた大きさの減衰力を発生するように構成されている。 The CPU 11 receives output signals from the acceleration sensors 2 and 3. The CPU 11 stores a map in which the correspondence between the output signals from the acceleration sensors 2 and 3 and the command current value (command voltage value) is written, and outputs received from the acceleration sensors 2 and 3 based on this map. A driving current (driving voltage) corresponding to the signal and, in turn, a command current value (command voltage value) for obtaining a damping force are output to the transistor 22 via the gate driving circuit 25. Then, the control device 10 controls the base voltage of the transistor 22 in accordance with the command current value (command voltage value) output from the CPU 11, whereby a drive current (drive voltage) flows through the solenoid 14. As a result, the solenoid 14 is driven based on the drive current (drive voltage), and the corresponding shock absorber 6 is configured to generate a damping force having a magnitude corresponding to the drive current (drive voltage).
また、制御装置１０は、加速度センサ２及び３から受け取った出力信号に応じて各緩衝器６〜９に要求される減衰特性を判断する論理回路（減衰特性判断部）と、この論理回路（減衰特性判断部）によって判断された各減衰特性に基づき各ソレノイド１４〜１７に対応する指令電流値を決定する論理回路（電流値決定部）と、この論理回路（電流値決定部）によって決定された各指令電流値を比較して最も大きい指令電流値を選択する論理回路（最大電流値選択部）と、電源電圧可変部１３を操作して電源電圧を論理回路（最大電流値選択部）によって選択された指令電流値を得るために要求される電圧値に変化させる論理回路（電源電圧可変部）と、を含む集積回路(IC)（制御手段）を有する。 The control device 10 also includes a logic circuit (attenuation characteristic determination unit) that determines the attenuation characteristics required for each of the shock absorbers 6 to 9 according to the output signals received from the acceleration sensors 2 and 3, and the logic circuit (attenuation). A logic circuit (current value determination unit) that determines a command current value corresponding to each of the solenoids 14 to 17 based on each attenuation characteristic determined by the characteristic determination unit), and the logic circuit (current value determination unit) A logic circuit (maximum current value selection unit) that compares each command current value and selects the largest command current value, and operates the power supply voltage variable unit 13 to select a power supply voltage by the logic circuit (maximum current value selection unit) An integrated circuit (IC) (control means) including a logic circuit (power supply voltage variable unit) that changes the voltage value required to obtain the command current value.
次に、第１実施形態における制御装置１０（制御手段）の制御フローを図３に基づき説明する。
まず、ＣＰＵ１１に各加速度センサ２及び３からの出力信号（加速度信号）が取り込まれる（ステップ１）。ＣＰＵ１１に取り込まれたデータには、ノイズ成分を除去するためのＬＰＦ処理、ドリフト成分及び定常偏差成分を除去するためのＨＰＦ処理を含むフィルタ処理が実行される（ステップ２）。次に、加速度信号が予め設定された領域内であるか否かの判断、並びに各加速度信号を比較する等して異常があるか否かを判定する（ステップ３）。次に、減衰特性判断部において、各加速度信号に各種のゲイン等が乗じられて車体１の振動を低減させるために各緩衝器６〜９に要求される減衰特性が演算され、この演算結果に基づき、電流値決定部により、各緩衝器６〜９の減衰力指令、すなわち各ソレノイド１４〜１７の指令電流値が決定される（ステップ４）。
Next, a control flow of the control device 10 (control means) in the first embodiment will be described with reference to FIG.
First, the CPU 11 takes in output signals (acceleration signals) from the acceleration sensors 2 and 3 (step 1). Filtering processing including LPF processing for removing noise components and HPF processing for removing drift components and steady-state deviation components is executed on the data fetched by the CPU 11 (step 2). Next, it is determined whether or not the acceleration signal is within a preset region and whether or not there is an abnormality by comparing the acceleration signals (step 3). Next, the attenuation characteristic determination unit calculates the attenuation characteristic required for each of the shock absorbers 6 to 9 in order to reduce the vibration of the vehicle body 1 by multiplying each acceleration signal by various gains and the like. Based on this, the current value determining unit determines the damping force command of each of the shock absorbers 6 to 9, that is, the command current value of each of the solenoids 14 to 17 (step 4).
ここで、制御装置１０は、ソレノイド駆動電力の積算値、外気温度、及びソレノイド１４〜１７（アクチュエータ）への電流の流し難さ等の条件から、各ソレノイド１４〜１７の抵抗値を推定する（ステップ５）。次に、制御装置１０は、各ソレノイド１４の抵抗値（推定値）及び前述したステップ４において決定された指令電流値に基づいてソレノイド１４〜１７を駆動するために要求される電圧を演算し、電源電圧可変部１３から出力される電圧を調整する（ステップ６）。そして、前述したステップ４において決定された指令電流値をＣＰＵ１１のＤＡ変換器によって処理した後、この指令電流値を各ソレノイド駆動回路１８〜２１のゲート駆動回路２５に出力し、各ソレノイド１４〜１７を駆動する（ステップ７）。 Here, the control device 10 estimates the resistance values of the solenoids 14 to 17 from conditions such as the integrated value of the solenoid driving power, the outside air temperature, and the difficulty of flowing current to the solenoids 14 to 17 (actuators) ( Step 5). Next, the control device 10 calculates a voltage required to drive the solenoids 14 to 17 based on the resistance value (estimated value) of each solenoid 14 and the command current value determined in the above-described step 4, The voltage output from the power supply voltage variable unit 13 is adjusted (step 6). Then, after the command current value determined in step 4 is processed by the DA converter of the CPU 11, this command current value is output to the gate drive circuit 25 of each solenoid drive circuit 18-21, and each solenoid 14-17. Is driven (step 7).
なお、ソレノイド１４〜１７を駆動するために要求される電圧を演算するに際し、ソレノイド１４〜１７の抵抗値として固定値を使用する場合、ステップ５の処理を省略することができる。 In addition, when calculating the voltage required in order to drive the solenoids 14-17, when using a fixed value as a resistance value of the solenoids 14-17, the process of step 5 can be abbreviate | omitted.
次に、ステップ６で実行されるサブルーチンを説明する。まず、最大電流値選択部において、電流値決定部によって決定された各指令電流値を比較して最も大きい指令電流値が選択される（ステップ８）。次に、ステップ５で推定された各ソレノイド１４〜１７の抵抗値のうちの最大値及びステップ８で選択された指令電流値を用いて電源電圧可変部１３の出力電圧が演算される（ステップ９）。そして、ステップ９の演算結果に基づいて電源電圧可変部１３が操作され、電源電圧可変部１３から出力される電圧が調整される（ステップ１０）。 Next, the subroutine executed in step 6 will be described. First, the maximum current value selection unit compares the command current values determined by the current value determination unit and selects the largest command current value (step 8). Next, the output voltage of the power supply voltage varying unit 13 is calculated using the maximum value of the resistance values of the solenoids 14 to 17 estimated in Step 5 and the command current value selected in Step 8 (Step 9). ). Then, the power supply voltage variable unit 13 is operated based on the calculation result of step 9, and the voltage output from the power supply voltage variable unit 13 is adjusted (step 10).
なお、ステップ８及び９は、ソレノイド１４〜１７毎に要求される電源電圧を算出し、この算出結果のうちの最大値を選定する処理に置き換えることができる。 Steps 8 and 9 can be replaced with a process of calculating the power supply voltage required for each of the solenoids 14 to 17 and selecting the maximum value of the calculation results.
ここで、図４に、第１実施形態の制御装置１０による制御によって得られた各軸（緩衝器６〜９）の指令電流値の変化及び電源電圧可変部１３の出力電圧を時系列で表した図を示す。また、図５は、比較対象としての従来の制御装置による制御によって得られた各軸（緩衝器６〜９）の指令電流値の変化及び電源電圧可変部１３の出力電圧を時系列で表した図である。さらに、図６は、図４に対応する軸（緩衝器６〜９）の総電力損失を時系列で表した図であり、図７は、図５に対応する軸（緩衝器６〜９）の総電力損失を時系列で表した図である。 Here, FIG. 4 shows a change in the command current value of each axis (the shock absorbers 6 to 9) and the output voltage of the power supply voltage variable unit 13 obtained by control by the control device 10 of the first embodiment in time series. The figure is shown. Further, FIG. 5 shows, in a time series, changes in command current values of the respective axes (buffers 6 to 9) and output voltages of the power supply voltage variable unit 13 obtained by control by a conventional control device as a comparison target. FIG. Further, FIG. 6 is a diagram showing the total power loss of the shafts (buffers 6 to 9) corresponding to FIG. 4 in time series, and FIG. 7 is a shaft corresponding to FIG. 5 (buffers 6 to 9). It is the figure which represented the total electric power loss of this in time series.
図５に示されるように、従来の制御装置による制御では、電源電圧が固定値、すなわち、ソレノイド駆動回路１８〜２１によって要求される電源電圧のうち最も高い電圧値に固定されていたため、図７に示されるように、軸（緩衝器６〜９）の総電力損失（図７におけるグレースケール部分の面積に相当）は、比較的大きくなる。これに対し、図４に示されるように、第１実施形態の制御装置１０による制御では、電源電圧が各軸（緩衝器６〜９）の指令電流値の変動に応じて変化される。これにより、図６に示されるように、第１実施形態の制御装置１０は、従来の制御装置による制御と比較して、軸（緩衝器６〜９）の総電力損失（図６におけるグレースケール部分の面積に相当）が大幅に削減される。 As shown in FIG. 5, in the control by the conventional control device, the power supply voltage is fixed to a fixed value, that is, the highest voltage value among the power supply voltages required by the solenoid drive circuits 18 to 21. As shown in FIG. 6, the total power loss of the shafts (buffers 6 to 9) (corresponding to the area of the gray scale portion in FIG. 7) is relatively large. On the other hand, as shown in FIG. 4, in the control by the control device 10 of the first embodiment, the power supply voltage is changed according to the change in the command current value of each axis (buffers 6 to 9). Thereby, as shown in FIG. 6, the control device 10 of the first embodiment has a total power loss (gray scale in FIG. 6) of the shaft (the shock absorbers 6 to 9) compared with the control by the conventional control device. (Corresponding to the area of the part) is greatly reduced.
第１実施形態によれば、電源電圧を各軸（緩衝器６〜９）の指令電流値の変動に応じて変化させたので、従来の制御装置による制御と比較して、軸（緩衝器６〜９）の総電力損失、言い換えると、各ソレノイド駆動回路１８〜２１が放出する熱を大幅に削減することができる。
これにより、各ソレノイド駆動回路１８〜２１の放熱フィンを小型化することができ、延いては、制御装置１０を小型化することができる。加えて、送風ファンも小型化或いは不用とすることができるので、制御装置１０、延いては、サスペンションシステムのさらなる小型化並びにコストダウンが可能になる。
また、ソレノイド駆動回路１８〜２１から放出される熱が大幅に削減されることで、基板のはんだ部の耐久性及び信頼性、延いては、サスペンションシステムの耐久性及び信頼性をも向上させることができる。
さらに、サスペンションシステムのメンテナンスの頻度を減らすことができるので、ランニングコストを削減することができる。
According to the first embodiment, since the power supply voltage is changed according to the change in the command current value of each axis (buffers 6 to 9), the axis (buffer 6) is compared with the control by the conventional control device. To 9), in other words, the heat released by each of the solenoid drive circuits 18 to 21 can be greatly reduced.
Thereby, the radiation fin of each solenoid drive circuit 18-21 can be reduced in size, and the control apparatus 10 can be reduced in size. In addition, since the blower fan can be reduced in size or not required, the control device 10 and, further, the suspension system can be further reduced in size and cost.
In addition, the heat released from the solenoid drive circuits 18 to 21 is greatly reduced, thereby improving the durability and reliability of the solder portion of the board, and thus the durability and reliability of the suspension system. Can do.
Furthermore, since the frequency of maintenance of the suspension system can be reduced, the running cost can be reduced.
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態を添付した図に基づき説明する。なお、前述した第１実施形態と同一又は相当の構成には、同一の名称及び符号を付与する。また、説明を簡潔にすることを目的に、第１実施形態と重複する説明を省く。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the same name and code | symbol are provided to the structure which is the same as that of 1st Embodiment mentioned above, or equivalent. In addition, for the sake of brevity, descriptions overlapping with the first embodiment are omitted.
図８に、第２実施形態のセミアクティブサスペンションシステムの概略を示す。本システムは、軸ばね２８に並列に設けられた各緩衝器２６の減衰力を調整することにより車体１の上下方向への振動を低減させる上下動セミアクティブサスペンションシステムである。なお、図８には、１両の鉄道車両の１位側（図８における右側）のみが示されている。また、図８には、緩衝器２６が２個のみ示されているが、緩衝器２６は各車輪２７に対応させて設けられており、１位側台車４及び２位側台車５には各々４個の車輪２７が設けられているので、１両の鉄道車両に合計８個の緩衝器２６が設けられている。 FIG. 8 shows an outline of the semi-active suspension system of the second embodiment. This system is a vertically moving semi-active suspension system that reduces the vibration in the vertical direction of the vehicle body 1 by adjusting the damping force of each shock absorber 26 provided in parallel with the shaft spring 28. Note that FIG. 8 shows only the first position (the right side in FIG. 8) of one rail car. In FIG. 8, only two shock absorbers 26 are shown, but the shock absorbers 26 are provided corresponding to the respective wheels 27, and each of the first-position side carriage 4 and the second-position side carriage 5 is provided. Since four wheels 27 are provided, a total of eight shock absorbers 26 are provided for each rail vehicle.
本システムは、１位側台車４の枠上に設けられた加速度センサ２９を含む。加速度センサ２９は、１位側台車４の前後（図８における左右）に配置されており、各加速度センサ２９によって車体１の上下方向の加速度が検出される。なお、本システムでは、１位側台車４同様、図示が省略された２位側台車（５）にも前後に配置された２個の加速度センサ２９が設けられており、１両の鉄道車両に合計４個の加速度センサ２９が設けられている。そして、本システムは、各加速度センサ２９の検出信号に基づいて各緩衝器２６の減衰力を制御する制御装置３０を有している。 The present system includes an acceleration sensor 29 provided on the frame of the first-order cart 4. The acceleration sensors 29 are arranged in front of and behind the first cart 4 (left and right in FIG. 8), and the acceleration in the vertical direction of the vehicle body 1 is detected by each acceleration sensor 29. In the present system, as with the first-side carriage 4, the second-side carriage (5) (not shown) is also provided with two acceleration sensors 29 arranged at the front and rear, and each rail car has A total of four acceleration sensors 29 are provided. And this system has the control apparatus 30 which controls the damping force of each buffer 26 based on the detection signal of each acceleration sensor 29. FIG.
図９に示されるように、制御装置３０（制御手段）は、各緩衝器２６に内蔵された各ソレノイドバルブに対応して設けられるソレノイド３１〜３８（アクチュエータ）と、各ソレノイド３１〜３８を駆動するソレノイド駆動回路３９〜４６と、を含む。なお、第２実施形態の制御装置３０は、第１実施形態に対する緩衝器（ソレノイドバルブ）の増加に伴い、ソレノイド及びソレノイド駆動回路を追加したものであり、第１実施形態の制御装置３０と基本構造は同一である。第１実施形態との顕著な差異は、制御装置３０は、２つの電源電圧可変部１３が並列に配置されている点である。そして、制御装置３０では、ソレノイド３１〜３４の一端が一方の電源電圧可変部１３（図９における左側の電源電圧可変部１３）に接続されており、ソレノイド３５〜３８の一端が他方の電源電圧可変部１３（図９における右側の電源電圧可変部１３）に接続されている。 As shown in FIG. 9, the control device 30 (control means) drives solenoids 31 to 38 (actuators) provided corresponding to the solenoid valves built in the shock absorbers 26 and the solenoids 31 to 38. Solenoid drive circuits 39 to 46 that perform the operation. In addition, the control apparatus 30 of 2nd Embodiment adds a solenoid and a solenoid drive circuit with the increase in the buffer (solenoid valve) with respect to 1st Embodiment, and is basically the same as the control apparatus 30 of 1st Embodiment. The structure is the same. A significant difference from the first embodiment is that the control device 30 has two power supply voltage variable sections 13 arranged in parallel. In the control device 30, one end of the solenoids 31 to 34 is connected to one power supply voltage variable unit 13 (the left power supply voltage variable unit 13 in FIG. 9), and one end of the solenoids 35 to 38 is the other power supply voltage. It is connected to the variable section 13 (the right side power supply voltage variable section 13 in FIG. 9).
そして、制御装置３０は、加速度センサ２９から受け取った出力信号に応じて各緩衝器２６に要求される減衰特性を判断する論理回路（減衰特性判断部）と、この論理回路（減衰特性判断部）によって判断された各減衰特性に基づき各ソレノイド３１〜３８に対応する指令電流値を決定する論理回路（電流値決定部）と、この論理回路（電流値決定部）によって決定された各指令電流値の時系列データの波形を作成する論理回路（電流値波形作成部）と、この論理回路（電流値波形作成部）によって作成された各指令電流値の波形を比較して傾向が近似する２つ（電源電圧可変部１３の数に一致する予め決められた数）のグループに分類する論理回路（電流値分類部）と、論理回路（電流値決定部）によって決定された各指令電流値を各グループ内で比較して、各グループで最も大きい指令電流値を選択する論理回路（最大電流値選択部）と、この論理回路（最大電流選択部）によって選択された各指令電流値を得るために要求される各電圧値に、各電源電圧可変部１３の電源電圧、延いては、各グループの電源電圧を変化させる論理回路（電源電圧可変部）と、を含む集積回路(IC)（制御手段）を有する。
なお、指令電流値が似たような傾向で変化する２つのグループに、予め、電源電圧可変部を接続しておくことで、電流値分類部と電源選択部を省略してもよい。
Then, the control device 30 determines a damping characteristic required for each shock absorber 26 in accordance with the output signal received from the acceleration sensor 29, and this logic circuit (attenuation characteristic judging section). A logic circuit (current value determination unit) that determines a command current value corresponding to each of the solenoids 31 to 38 based on each attenuation characteristic determined by the above, and each command current value determined by this logic circuit (current value determination unit) The logic circuit (current value waveform creation unit) that creates the waveform of the time series data of the current and the waveform of each command current value created by this logic circuit (current value waveform creation unit) are approximate two Logic circuits (current value classifying units) that classify into groups (a predetermined number that matches the number of power supply voltage variable units 13) and command current values determined by the logic circuits (current value determining units) Guru In order to obtain a logic circuit (maximum current value selection unit) that selects the largest command current value in each group and each command current value selected by this logic circuit (maximum current selection unit) An integrated circuit (IC) (control means) including a logic circuit (power supply voltage variable section) that changes the power supply voltage of each power supply voltage variable section 13 and, in turn, the power supply voltage of each group, to each required voltage value. ).
Note that the current value classification unit and the power supply selection unit may be omitted by connecting a power supply voltage variable unit in advance to two groups in which the command current value changes with a similar tendency.
ここで、第２実施形態における制御装置３０（制御手段）特有の処理を説明する。
まず、電流値決定部によって各ソレノイド３１〜３８に対応する各指令電流値が決定されると、図１０に示されるように、電流値波形作成部によって各指令電流値の時系列データの波形が作成される。次に、電流値分類部によって各指令電流値の波形を比較して傾向が近似する２つのグループに分類する。なお、図１０に示される一例においては、図１０のＡ部に特徴的なピークが表れるＡグループと図１０のＢ部に特徴的なピークが表れるＢグループとに分類される。また、便宜上、ソレノイド３１〜３４の指令電流値波形がＡグループ、ソレノイド３５〜３８の指令電流値波形がＢグループに分類されたものとする。さらに、第２実施形態では、制御軸が８軸（緩衝器２６の数量が８個）であるため、８つの指令電流値波形が作成されるが、図の煩雑化を防ぐ（視認性を確保する）ため、図１０には、６つの指令電流波形のみを示す。
Here, processing unique to the control device 30 (control means) in the second embodiment will be described.
First, when each command current value corresponding to each solenoid 31 to 38 is determined by the current value determination unit, as shown in FIG. 10, the waveform of the time series data of each command current value is generated by the current value waveform creation unit. Created. Next, the current value classification unit compares the waveforms of the command current values and classifies them into two groups whose trends are approximate. In the example shown in FIG. 10, it is classified into an A group in which a characteristic peak appears in part A in FIG. 10 and a B group in which a characteristic peak appears in part B in FIG. 10. For convenience, it is assumed that the command current value waveforms of the solenoids 31 to 34 are classified into the A group, and the command current value waveforms of the solenoids 35 to 38 are classified into the B group. Furthermore, in the second embodiment, since eight control axes are provided (the number of the shock absorbers 26 is eight), eight command current value waveforms are created, but the complication of the figure is prevented (ensures visibility). Therefore, FIG. 10 shows only six command current waveforms.
次に、最大電流値選択部において、各グループ内の指令電流値が比較されて各グループで最も大きい指令電流値が選択される。次に、Ａグループの各ソレノイド３１〜３４の抵抗値のうちの最大値及び最大電流値選択部で選択されたＡグループの指令電流値を用いて一方の電源電圧可変部１３の出力電圧が演算される。同時に、Ｂグループの各ソレノイド３５〜３８の抵抗値のうちの最大値及び最大電流値選択部で選択されたＢグループの指令電流値を用いて他方の電源電圧可変部１３の出力電圧が演算される。そして、各演算結果に基づいて、対応する電源電圧可変部１３が操作され、各電源電圧可変部１３から出力される電圧が調整される。 Next, the maximum current value selection unit compares the command current values in each group and selects the largest command current value in each group. Next, the output voltage of one power supply voltage variable unit 13 is calculated using the maximum value of the resistance values of the solenoids 31 to 34 of the A group and the command current value of the A group selected by the maximum current value selection unit. Is done. At the same time, the output voltage of the other power supply voltage variable unit 13 is calculated using the maximum value of the resistance values of the solenoids 35 to 38 of the B group and the command current value of the B group selected by the maximum current value selection unit. The And based on each calculation result, the corresponding power supply voltage variable part 13 is operated, and the voltage output from each power supply voltage variable part 13 is adjusted.
ここで、図１１は、第２実施形態の制御装置３０による制御、すなわち、指令電流値のグループ分けを行った場合の軸（緩衝器２６）の総電力損失を時系列で表した図であり、図１２は、指令電流値のグループ分けを行っていない場合の軸（緩衝器２６）の総電力損失を時系列で表した図である。 Here, FIG. 11 is a diagram showing the total power loss of the shaft (buffer 26) in time series when the control by the control device 30 of the second embodiment, that is, the command current values are grouped. FIG. 12 is a diagram showing the total power loss of the shaft (buffer 26) in a time series when the command current values are not grouped.
図１１と図１２とを比較して理解できるように、指令電流値のグループ分けを行った場合（図１１）の制御では、指令電流値のグループ分けを行っていない場合（図１２）の制御と比較して、軸（緩衝器２６）の総電力損失（図１１及び図１２におけるグレースケール部分の面積に相当）を低減することができる。 As can be understood by comparing FIG. 11 and FIG. 12, in the control when the command current values are grouped (FIG. 11), the control when the command current values are not grouped (FIG. 12). Compared with, the total power loss of the shaft (buffer 26) (corresponding to the area of the gray scale portion in FIGS. 11 and 12) can be reduced.
第２実施形態によれば、指令電流値のグループ分けを行うことで、第１実施形態によって得られる効果をさらに向上させることができる。 According to the second embodiment, the effect obtained by the first embodiment can be further improved by grouping the command current values.
１ 車体、２，３ 加速度センサ、４ １位側台車、５ ２位側台車、６〜９ 緩衝器、１０ 制御装置、１１ ＣＰＵ、１２ 電源電圧、１３ 電源電圧可変部、１４〜１７ ソレノイド、１８〜２１ ソレノイド駆動回路、２２ トランジスタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Car body, 2, 3 Acceleration sensor, 4 1st side trolley, 5 2nd side trolley, 6-9 shock absorber, 10 Control device, 11 CPU, 12 Power supply voltage, 13 Power supply voltage variable part, 14-17 Solenoid, 18 21 Solenoid drive circuit, 22 transistors
Claims (2)
前記アクチュエータは、ソレノイドと、前記制御手段によって設定された電流値の変化に応じて抵抗値が可変である可変抵抗器とを有し、
前記制御手段は、前記台車又は前記車両に伝達される振動に応じて各緩衝器に要求される減衰特性を判断する減衰特性判断部と、
前記減衰特性判断部によって判断された各減衰特性に基づき各アクチュエータに通電させる電流値を決定する電流値決定部と、
前記電流値決定部によって決定された各電流値を比較して最も大きい電流値を選択する最大電流値選択部と、
前記最大電流値選択部によって選択された電流値を得るために要求される電圧値に前記電源電圧を変化させる電源電圧可変部と、
を含むことを特徴とする鉄道車両用緩衝器の制御装置。 Railway vehicle shock absorber control apparatus comprising a plurality of shock absorbers between a carriage and a vehicle, each shock absorber being provided with an actuator, and control means for controlling each actuator with one power supply voltage Because
The actuator includes a solenoid and a variable resistor whose resistance value is variable in accordance with a change in the current value set by the control means.
The control means includes an attenuation characteristic determination unit that determines an attenuation characteristic required for each shock absorber according to vibrations transmitted to the carriage or the vehicle,
A current value determining unit that determines a current value to be applied to each actuator based on each attenuation characteristic determined by the attenuation characteristic determining unit;
A maximum current value selection unit that compares each current value determined by the current value determination unit and selects the largest current value;
A power supply voltage variable unit that changes the power supply voltage to a voltage value required to obtain a current value selected by the maximum current value selection unit;
A railcar shock absorber control device comprising:
前記アクチュエータは、ソレノイドと、前記制御手段によって設定された電流値の変化に応じて抵抗値が可変である可変抵抗器とを有し、
前記制御手段は、前記台車又は前記車両に伝達される振動に応じて各緩衝器に要求される減衰特性を判断する減衰特性判断部と、
前記減衰特性判断部によって判断された各減衰特性に基づき各アクチュエータに通電させる電流値を決定する電流値決定部と、
前記電流値決定部によって決定された各電流値の時系列データの波形を作成する電流値波形作成部と、
前記電流値波形作成部によって作成された各波形を比較して傾向が近似する予め決められた数のグループに分類する電流値分類部と、
前記電流値決定部によって決定された各電流値を各グループ内で比較して各グループで最も大きい電流値を選択する最大電流値選択部と、
前記最大電流選択部によって選択された各電流値を得るために要求される各電圧値に各グループの電源電圧を変化させる、各グループに対応して設けられる電源電圧可変部と、
を含むことを特徴とする鉄道車両用緩衝器の制御装置。 Railway vehicle shock absorber comprising a plurality of shock absorbers between a carriage and a vehicle, each shock absorber being provided with an actuator, and control means for controlling the plurality of actuators with one power supply voltage A control device of
The actuator includes a solenoid and a variable resistor whose resistance value is variable in accordance with a change in the current value set by the control means.
The control means includes an attenuation characteristic determination unit that determines an attenuation characteristic required for each shock absorber according to vibrations transmitted to the carriage or the vehicle,
A current value determining unit that determines a current value to be applied to each actuator based on each attenuation characteristic determined by the attenuation characteristic determining unit;
A current value waveform creating unit that creates a waveform of time series data of each current value determined by the current value determining unit;
A current value classifying unit that compares the waveforms created by the current value waveform creating unit and classifies them into a predetermined number of groups whose trends approximate;
A maximum current value selection unit that compares each current value determined by the current value determination unit in each group and selects the largest current value in each group; and
A power supply voltage variable section provided corresponding to each group, which changes the power supply voltage of each group to each voltage value required to obtain each current value selected by the maximum current selection section;
A railcar shock absorber control device comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011078998A JP5700211B2 (en) | 2011-03-31 | 2011-03-31 | Control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011078998A JP5700211B2 (en) | 2011-03-31 | 2011-03-31 | Control device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012214063A JP2012214063A (en) | 2012-11-08 |
| JP5700211B2 true JP5700211B2 (en) | 2015-04-15 |
Family
ID=47267336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011078998A Active JP5700211B2 (en) | 2011-03-31 | 2011-03-31 | Control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5700211B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6318450B2 (en) * | 2014-07-23 | 2018-05-09 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Control device for damping force adjustable shock absorber |
-
2011
- 2011-03-31 JP JP2011078998A patent/JP5700211B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2012214063A (en) | 2012-11-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4199239B2 (en) | Electronically controlled suspension device | |
| Gohrle et al. | Design and vehicle implementation of preview active suspension controllers | |
| US7013206B2 (en) | Electrically adjustable semiactive damper control | |
| JP4953281B2 (en) | Suspension system | |
| JP4868829B2 (en) | Railway vehicle vibration control device | |
| JP5704306B2 (en) | Railway vehicle vibration control system | |
| JP2005255152A (en) | Suspension control device | |
| JP2011529822A (en) | Method and apparatus for controlling a semi-active suspension system for a motorcycle | |
| JPH04201710A (en) | Suspension device | |
| JP5700211B2 (en) | Control device | |
| JP2007203831A (en) | Suspension control device | |
| JP4427555B2 (en) | Control device for damping force variable damper | |
| WO2017145794A1 (en) | Suspension control device | |
| JP2009033793A (en) | Vibration controller for rolling stock | |
| US9002576B2 (en) | Control device and method for operating a motor vehicle | |
| CN111746213A (en) | Electric suspension device | |
| JPH10297485A (en) | Vibration control device | |
| JP2009035068A (en) | Vibration control device for railway vehicle | |
| JP2014198519A (en) | Suspension controller | |
| JP2014069677A (en) | Suspension controller | |
| JP5565666B2 (en) | Suspension control device diagnosis method | |
| JP2009040082A (en) | Vibration control device for railroad vehicle | |
| JP4186105B2 (en) | Railway vehicle vibration control apparatus and control method | |
| JP2010285117A (en) | Vehicular vibration control system | |
| JP5260480B2 (en) | Control device for damping force variable damper |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140224 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20141215 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150107 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150203 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5700211 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |