JP6017842B2 - 再粘着制御方法及び電動機制御装置 - Google Patents
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Description
トルク一時復帰値τl *は、空転滑走の発生が検知された時のトルクパタン値τn *や加速度Aを用いて算出されるのが一般的であるが、その一例として例えば、次式(1)を用いて推定した負荷トルクτlに基づき算定する方法が知られている。
τl=τn *−m×A ・・・(1)
ここで、mは等価慣性質量であり、車輪半径や歯車比等の電気車の諸元に基づき定まる既定値である。Aは制御対象の動輪の回転角加速度である。
また、推定した負荷トルクτlをそのままトルク一時復帰値τl *としてもよいし、次式(2)のように例えば、0.8や0.9といった1以下の係数kDを乗じてトルク一時復帰値τl *を定めるとしてもよい。
τl *=τl×kD ・・・(2)
動輪の空転滑走の発生を検知した場合にトルク指令値を引き下げ、一時復帰値に復帰させた後に元のトルク指令値に戻す段階復帰制御によって、当該動輪を駆動する電動機を制御して当該動輪を再粘着させる再粘着制御方法であって、
前記動輪の回転に係る加速度及び前記トルク指令値を用いて空転滑走検知時の負荷トルクを推定する負荷トルク推定ステップ(例えば図5の負荷トルク推定部71及び負荷トルク保持部72による処理)と、
前記動輪の空転滑走速度又は当該空転滑走速度相当値を用いて前記推定された負荷トルクを補正して前記一時復帰値を決定する一時復帰値決定ステップ(例えば図5の補正部80による処理)と、
を含む再粘着制御方法である。
前記動輪の回転に係る加速度及び前記トルク指令値を用いて空転滑走検知時の負荷トルクを推定する負荷トルク推定手段(例えば図5の負荷トルク推定部71及び負荷トルク保持部72)と、
前記動輪の空転滑走速度又は当該空転滑走速度相当値を用いて前記推定された負荷トルクを補正して前記一時復帰値を決定する一時復帰値決定手段(例えば図5の補正部80)と、
を備えた電動機制御装置を構成することとしてもよい。
また、本発明の考え方の基礎となる原理を先に説明した後に、具体的な実施例について詳細に説明する。
空転滑走を検知する前後一定期間(100ms〜200ms程度)の間(図1の時刻t1前後)の各検出値や各制御値から、この期間の接線力係数μを調査した結果の1つが図2である。図2の各プロットは、複数の空転滑走速度ΔVにおいて、その時に検出されていた軸速度V及び加速度Aを用いて求めた接線力係数μを示している。空転滑走速度ΔVが大きくなるほど、接線力係数μが小さくなるという図中直線近似で簡略化される相関関係(傾き)がある。
また、図2において縦軸が接線力係数となっているが、負荷トルクτl=μ×Mg×r(Mgは軸重、rは車輪半径)の関係から、接線力係数μと負荷トルクτlとは比例関係にあると言え、接線力係数μと空転滑走速度ΔVの相関関係は、負荷トルクτlと空転滑走速度ΔVの相関関係に置き換えることができる。
空転滑走を検知した時点の空転滑走速度ΔVから接線力係数補正値Δμを求め、求めた接線力係数補正値Δμをトルクに換算して、式(1)で推定した負荷トルクτlに加算して補正することで、本来求めたい、空転滑走が発生した際の負荷トルクを得ることができ、トルク一時復帰値τl *を理想的な値に近い値に設定することが可能となる。
次に、上述の原理を適用した実施例を説明する。
図4は、電気車の主回路の回路ブロックのうち、本実施例に関係する構成を概略的に示した図であり、一の駆動軸について示している。電動機の制御は個別制御(いわゆる1C1M)として以下説明するが、本発明の適用可能な形態がこれに限られるものではない。例えば、動輪2軸を一括して制御する1C2Mに適用することも可能である。
その後、再粘着検知部65が再粘着を検知すると、再粘着制御部67は、トルク一時復帰値τl *に近づけるように再粘着用指令値τr *を徐々に高める一時復帰の制御を行う。そして、所定時間の間、空転滑走検知部61による検知がなされなければ、一時復帰を完了と判断して、再粘着制御部67は、再粘着用指令値τr *をトルクパタン値τn *に徐々に近づけ、一致する値となったら、再粘着制御を完了とし、完了信号をトルク指令決定部57に出力する。
一時復帰値決定部70は、負荷トルク推定部71と、負荷トルク保持部72と、補正部80とを有して構成される。負荷トルク推定部71は、加速度検出部53で検出された加速度Aと、トルクパタン値演算装置55で算出されたトルクパタン値τn *とを用いて、式(1)に従って負荷トルクを推定し、負荷トルク保持部72に出力する。
負荷トルク保持部72は、空転滑走検知部61から空転滑走の検知信号を入力したタイミングで、保持している負荷トルクを、負荷トルク推定部71から入力された負荷トルクに更新して保持する。従って、負荷トルク推定部71及び負荷トルク保持部72によって、空転滑走の発生を検知した時の負荷トルクが推定されることとなる。
本発明が適用可能な実施例は上述の実施例に限られるわけではない。例えば、再粘着制御部67が再粘着用指令値τr *を生成し、トルク指令決定部57がトルクパタン値τn *と再粘着用指令値τr *とを切り替えてトルク指令値τe *を決定することとして説明した。これを、再粘着制御部67は、再粘着用指令値τr *を生成するのではなく、トルクパタン値τn *に対する引き下げ量(或いは引き下げ割合)を算定し、トルク指令決定部57が、トルクパタン値τn *から引き下げ量分のトルクを減算してトルク指令値τe *を決定することとしてもよい。
kC=1−(i−1)×CC ・・・(3)
ここで、iは、連続空転滑走回数であり、CCは低減係数である。連続空転滑走係数算出部85は、カウンタ回路を有しており、空転滑走検知部61から検知信号が入力される毎にカウントアップし、再粘着検知部65からの検知信号でリセットすることで、連続空転滑走回数iを計数している。低減係数CCはゼロより大きく1未満の値が定められ、好適にはゼロより大きく0.1以下の値が定められる。
連続空転係数算出部85は、連続空転滑走回数iが1の場合には、連続空転滑走係数kCを1とし、以降、連続空転滑走滑走回数iが増加するに従って、連続空転滑走係数kCを徐々に小さくする。
55 トルクパタン値演算装置
57 トルク指令決定部
60 再粘着制御装置
61 空転滑走検知部
67 再粘着制御部
70 一時復帰値決定部
71 負荷トルク推定部
72 負荷トルク保持部
80 補正部
81 減算器
82 空転滑走速度保持部
83 接線力係数補正値算出部
87 換算部
89 加算器
Claims (4)
- 粘着走行時に所与のトルクパタン値に従ったトルク指令値に従って動輪を駆動する電動機を制御している際に、前記動輪の空転又は滑走(以下「空転滑走」という。)の発生を検知した場合に前記トルク指令値を引き下げた後、前記所与のトルクパタン値に従ったトルク指令値に戻す制御を行う再粘着制御方法であって、
空転滑走の発生を検知した時の前記動輪の回転に係る加速度及び前記トルク指令値を用いて空転滑走検知時の負荷トルクを推定する負荷トルク推定ステップと、
空転滑走の発生を検知した時の前記動輪の空転滑走速度又は当該空転滑走速度相当値(以下包括して「空転滑走速度」という。)を用いて、前記空転滑走速度がゼロの場合の負荷トルクに近づけるように前記推定された負荷トルクを補正し、補正した負荷トルクに基づいて前記トルク指令値の一時復帰値を決定する一時復帰値決定ステップと、
空転滑走の発生を検知して前記トルク指令値を引き下げた後、所定時間の間、前記トルク指令値を前記一時復帰値に復帰させる一時復帰ステップと、
前記一時復帰ステップの後、前記所与のトルクパタン値に従ったトルク指令値に復帰させる復帰ステップと、
を含む再粘着制御方法。 - 前記一時復帰値決定ステップは、前記空転滑走速度が大きいほど補正量を大きくするステップを含む、
請求項1に記載の再粘着制御方法。 - 前記一時復帰値決定ステップは、空転滑走の発生を検知してから前記所与のトルクパタン値に従ったトルク指令値に復帰させるまでの間に再度の空転滑走の発生が検知された場合に、前記推定された負荷トルクを補正する補正量を小さくするように変更するステップを含む、
請求項1又は2に記載の再粘着制御方法。 - 粘着走行時に所与のトルクパタン値に従ったトルク指令値に従って動輪を駆動する電動機を制御している際に、前記動輪の空転又は滑走(以下「空転滑走」という。)の発生を検知した場合に前記トルク指令値を引き下げた後、前記所与のトルクパタン値に従ったトルク指令値に戻す再粘着制御を行う電動機制御装置であって、
空転滑走の発生を検知した時の前記動輪の回転に係る加速度及び前記トルク指令値を用いて空転滑走検知時の負荷トルクを推定する負荷トルク推定手段と、
空転滑走の発生を検知した時の前記動輪の空転滑走速度又は当該空転滑走速度相当値(以下包括して「空転滑走速度」という。)を用いて、前記空転滑走速度がゼロの場合の負荷トルクに近づけるように前記推定された負荷トルクを補正し、補正した負荷トルクに基づいて前記トルク指令値の一時復帰値を決定する一時復帰値決定手段と、
空転滑走の発生を検知して前記トルク指令値を引き下げた後、所定時間の間、前記トルク指令値を前記一時復帰値に復帰させる一時復帰制御手段と、
前記一時復帰制御手段による前記一時復帰値への復帰の後、前記所与のトルクパタン値に従ったトルク指令値に復帰させる復帰制御手段と、
を備えた電動機制御装置。
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