JPH07231516A - 車両用電動機制御装置及び車両用電動機制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はレールと車輪の摩擦係数が小さい状
態においても、最大の推進トルクを発生させることので
きる車両用電動機制御装置及び車両用電動機制御方法を
提供することを目的とする。 【構成】 本発明による車両用電動機制御装置は、車両
の推進トルク推定値を演算する推進トルク推定手段１
と、少なくとも推進トルク推定値を用いて駆動車輪がレ
ールに対して粘着状態にあるのか、空転状態にあるのか
を判別する粘着空転判別手段４と、粘着状態の際には、
粘着時すべり速度変化指令値を出力する粘着時すべり速
度変化指令演算手段３と、空転状態の際には、駆動車輪
速度と車体速度との差であるすべり速度を減少させる空
転時すべり速度変化指令値を出力する空転時すべり速度
変化指令演算手段２と、粘着時すべり速度変化指令値と
空転時すべり速度変化指令値のいずれかの値に基づいて
車両を駆動する電動機の発生する実トルクのトルク指令
値を演算するトルク指令値演算手段８とにより構成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用電動機制御装置
及び車両用電動機制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現状の車両の駆動システムには、車両用
電動機一つに一つづつ可変周波数可変電圧電源が接続さ
れ、電動機一つ一つ独立に制御できるシステムも存在す
る。上記のシステムの多くは、車両用電動機をトルク制
御するものであり、速度制御は行っていない。そのため
車輪が空転してもトルク指令が一定であると、車輪の回
転速度が著しく上がり大空転となる。従来の粘着制御技
術の一例を図９に示す。９０１は駆動車輪速度変化演算
手段であり、駆動車輪速度の変化量を演算する。９０２
は空転検出手段であり、駆動車輪速度の変化分が空転検
知レベルをこえたら空転と判断し、それ以外は粘着と判
断する。９０３はトルク指令切り換え手段であり、空転
検出手段９０２の出力が粘着であるときは推進トルク指
令値をトルク指令値として出力し、空転であるときは空
転時トルク指令値を出力する。空転時トルク指令値は推
進トルク指令値よりも小さい値を与える。このように構
成し、駆動車輪が空転していると判断したときは、電動
機のトルクを下げ大空転を防いでいた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、空転検
知レベルの大きさは、測定器のノイズの影響をなくすた
めに大きく設定せざるを得なく空転検知が遅れがちであ
り車輪のある程度の空転は免れなかった。

【０００４】そこで、従来の車両用電動機の制御方式を
トルク制御から速度制御にかえると、電動機の速度は定
常的には指令通りに保たれるため、空転による車輪速度
の急激な増加量は、トルク制御の場合に比較して小さく
抑えられる。

【０００５】ここで、駆動車輪の速度指令を急激に上昇
させると、車輪の速度は指令に追従するが車輪が空転し
た状態で車輪速度が上昇していき、車体を加速すること
ができない。すなわち、車輪の速度の指令を適正に与え
ないと、車輪で発生する車体の推進トルクは最適とはな
らず、車体を期待通りに加速することができない。

【０００６】ここで、推進トルク発生の原理について記
述する。電動機に電流が流れることにより発生するトル
クは車輪自体を加速するトルクと、車輪とレールとの粘
着により車体を加速するトルクに分かれる。すなわち、
車輪に電動機によりトルクが与えられたとき、車輪の速
度の微分方程式は次式に示すようになる。

【０００７】

【数１】 ここで、ＪＭは車輪、ギヤ、電動機の回転子の慣性モー
メントの和、ωは駆動車輪の速度、Ｔは電動機の発生す
るトルク、ＴＶは車体を加速するのに使われる推進トル
ク、ｔは時間である。車体の速度は次の微分方程式、次
式で示すようになる。

【０００８】

【数２】 ここで、ＪＶは車体の慣性モーメント、ωｖは車体の速
度である。車輪の周囲で発生する推進トルクは図８に示
すように、車輪の周囲とレールとの間のすべり速度の関
数である。すなわち、加速するときは駆動車輪の周囲速
度は車体の速度よりも大きく、減速するときは駆動車輪
の周囲速度は車体の速度よりも小さい。すべり速度は
（すべり速度）＝（駆動車輪の速度）−（車体の速度）
で定義される。

【０００９】図８で、すべり速度が正の右半面は力行時
の推進トルクの特性となり、またすべり速度が負の左半
面は負の推進トルクを制動トルクと定義すると、制動時
の制動トルクの特性になる。

【００１０】図中の右半面の力行時について説明する。
力行時は式（１）において電動機の発生するトルクＴが
正の状態である。電動機に与えるトルクＴを一定とする
と、グラフが右上がりの領域では、初め動作点が原点に
あるとすると電動機の発生するトルクＴはすべて車輪自
体を加速するのに使われ、すべり速度が増加し始める。
すべり速度が増加するほど推進トルクＴＶは大きくな
り、推進トルクが大きくなると式（１）により車輪自体
を加速するトルクが小さくなるので、すべり速度の増加
は鈍くなっていき、車輪の加速度と、車体の加速度が一
致するすべり速度で動作点は落ち着く。また、グラフが
右下がりの領域は、すべり速度が増加するほど推進トル
クＴＶは小さくなり、車輪自体を加速するトルクが大き
くなるので、さらにすべり速度が大きくなりやがては大
空転にいたる領域である。ここで前者の領域を粘着領域
とし、後者の領域を空転領域とする。同様に左反面の制
動時について説明する。制動時はＴが負の状態である。
グラフが左下がりの領域では、上記の粘着領域と同様
に、車輪の加速度と車体の加速度が一致するすべり速度
で動作点は落ち着く。またグラフが左下がりの領域では
負のすべり速度が増加するほど制動トルクＴＶが減少す
るので、車輪自体を減速するトルクが増加し負のすべり
速度の絶対値がますます増加し、やがては逆方向に大き
く回転した状態になる領域である。ここで、前者の領域
を粘着領域とし、後者の領域を滑走領域とする。

【００１１】もし、レールが湿っているなどの原因で、
車輪とレール間の摩擦係数が小さい場合、発生できる最
大推進トルクは図８の曲線６０２に示されるように、推
進トルクが著しく低下する。

【００１２】また、図８上、レールが乾燥状態のとき、
車輪の加速度と車体の加速度が一致する動作点をＰと
し、この状態で、レールが温潤状態になったとすれば、
動作点Ｐは動作点Ｑへ移行する。このとき、動作点Ｑは
空転領域であるため、上述したように、推進トルクＴＶ
は小さくなり、車輪自体を加速するトルクが大きくなる
とともに、すべり速度ωｓが大きくなりやがては大空転
にいたる。

【００１３】本発明は、レールが湿っているなどの原因
で、レールと車輪の摩擦係数が小さくて車輪で指令通り
の推進トルクが得られないときにおいても、その状態で
得られる最大の推進トルクを発生させ車体の加減速度の
減少を最小限に抑えることのできる車両用電動機制御装
置及び車両用電動機制御方法を提供することを目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに請求項１記載の発明は、車両の駆動車輪を駆動する
電動機の発生する実トルクと前記駆動車輪の速度から推
進トルク推定値を演算する推進トルク推定手段と、推進
トルク推定値と駆動車輪速度と車両の車体速度から駆動
車輪がレールに対して粘着状態にあるのか、空転状態に
あるのかを判別する粘着空転判別手段と、この粘着空転
判別手段が粘着状態を判別した際には、推進トルク指令
値と推進トルク推定値に基づく粘着時すべり速度変化指
令値を出力する粘着時すべり速度変化指令演算手段と、
粘着空転判別手段が空転状態を判別した際には、駆動車
輪速度と車体速度との差であるすべり速度を減少させる
空転時すべり速度変化指令値を出力する空転時すべり速
度変化指令演算手段と、粘着時すべり速度変化指令値と
空転時すべり速度変化指令値のいずれかの値に基づいて
電動機の発生する実トルクのトルク指令値を演算するト
ルク指令値演算手段とにより車両用電動機制御装置を構
成する。

【００１５】また、請求項２記載の発明による車両用電
動機制御方法は、車両の駆動車輪を駆動する電動機の発
生する実トルクと駆動車輪の速度から推進トルク推定値
を演算し、推進トルク推定値と駆動車輪速度と車両の車
体速度から駆動車輪がレールに対して粘着状態にあるの
か、空転状態にあるのかを判別し、駆動車輪がレールに
対して粘着状態にある際には、推進トルク指令値と推進
トルク推定値に基づく粘着時すべり速度変化指令値に基
づいて電動機の発生する実トルクのトルク指令値を演算
し、駆動車輪がレールに対して空転状態にある際には、
駆動車輪速度と車体速度との差であるすべり速度を減少
させる空転時すべり速度変化指令値に基づいて電動機の
発生する実トルクのトルク指令値を演算するものであ
る。

【００１６】また、請求項３記載の発明は、車両の駆動
車輪を駆動する電動機の発生する実トルクと駆動車輪の
速度から推進トルク推定値を演算する推進トルク推定手
段と、推進トルク推定値と駆動車輪速度と車両の車体速
度から駆動車輪がレールに対して粘着状態にあるのか、
空転状態にあるのかを判別する粘着空転判別手段と、こ
の粘着空転判別手段が空転状態を判別した際には、駆動
車輪速度と車体速度との差であるすべり速度を減少させ
る空転時すべり速度変化指令値を出力するとともに、こ
の空転時すべり速度変化指令値と絶対値は等しく極性の
異なる値を粘着時すべり速度変化指令制限値として出力
する空転時すべり速度変化指令演算手段と、粘着空転判
別手段が粘着状態を判別した際には、推進トルク指令値
と推進トルク推定値に基づくすべり速度変化指令値に粘
着時すべり速度変化指令制限値により制限を加えた値を
粘着時すべり速度変化指令値として出力する粘着時すべ
り速度変化指令演算手段と、粘着時すべり速度変化指令
値と空転時すべり速度変化指令値のいずれかの値に基づ
いて電動機の発生する実トルクのトルク指令値を演算す
るトルク指令値演算手段とにより車両用電動機制御装置
を構成する。

【００１７】

【作用】請求項１記載及び請求項２記載の発明は、車両
の駆動車輪を駆動する電動機の発生する実トルクと駆動
車輪の速度から推進トルク推定値を演算し、推進トルク
推定値と駆動車輪速度と車両の車体速度から駆動車輪が
レールに対して粘着状態にあるのか、空転状態にあるの
かを判別し、駆動車輪がレールに対して粘着状態にある
際には、推進トルク指令値と推進トルク推定値に基づく
粘着時すべり速度変化指令値に基づいて電動機の発生す
る実トルクのトルク指令値を演算し、駆動車輪がレール
に対して空転状態にある際には、駆動車輪速度と車体速
度との差であるすべり速度を減少させる空転時すべり速
度変化指令値に基づいて電動機の発生する実トルクのト
ルク指令値を演算するものである。

【００１８】また、請求項３記載の発明は、車両の駆動
車輪を駆動する電動機の発生する実トルクと駆動車輪の
速度から推進トルク推定値を演算し、推進トルク推定値
と駆動車輪速度と車両の車体速度から駆動車輪がレール
に対して粘着状態にあるのか、空転状態にあるのかを判
別し、空転状態が判別された際には、空転時すべり速度
変化指令演算手段は、駆動車輪速度と車体速度との差で
あるすべり速度を減少させる空転時すべり速度変化指令
値を出力するとともに、この空転時すべり速度変化指令
値と絶対値は等しく極性の異なる値を粘着時すべり速度
変化指令制限値として出力し、粘着状態が判別された際
には、粘着時すべり速度変化指令演算手段は、推進トル
ク指令値と推進トルク推定値に基づくすべり速度変化指
令値に粘着時すべり速度変化指令制限値により制限を加
えた値を粘着時すべり速度変化指令値として出力し、粘
着時すべり速度変化指令値と空転時すべり速度変化指令
値のいずれかの値に基づいて電動機の発生する実トルク
のトルク指令値を演算するものである。

【００１９】これら車両用電動機制御装置及び車両用電
動機制御方法を用いると、レールと車輪の摩擦係数が小
さく空転の発生しやすい状況でも、その状態で可能な最
大の推進トルクを発生することができる。

【００２０】

【実施例】本発明に基づく実施例を図面を用いて説明す
る。図１は本発明に基づく車両用電動機制御装置の一実
施例の構成を示すブロック図である。

【００２１】１は推進トルク推定手段であり、実トルク
と駆動車輪速度から推進トルク推定値を演算する。２は
空転時すべり速度変化指令演算手段であり、推進トルク
指令値とすべり速度変化指令制限値から空転時すべり速
度変化指令値と粘着時すべり速度変化指令制限値を演算
する。３は粘着時すべり速度変化指令演算手段であり、
推進トルク指令値と推進トルク推定値から粘着時すべり
速度変化指令値を演算する。４は粘着空転判別手段であ
り、推進トルク推定値と駆動車輪速度と車体速度から駆
動車輪が粘着領域にあるか空転領域にあるかを判別す
る。ここでいう空転領域には滑走領域も含む。

【００２２】５はすべり速度変化指令選択手段であり、
すべり速度変化指令値として粘着空転判別手段４の結果
が粘着であるときは粘着時すべり速度変化指令演算手段
３の出力である粘着時すべり速度変化指令値を選択し、
粘着空転判別手段の結果が空転であるときは空転時すべ
り速度変化指令演算手段２の出力である空転時すべり速
度変化指令値を選択する。

【００２３】６はすべり速度指令演算手段であり、すべ
り速度変化指令選択手段５の出力を積分してすべり速度
指令値を出力する。７は駆動車輪速度指令演算手段であ
り、すべり速度指令演算手段６の出力であるすべり速度
指令値に車体速度を加えて駆動車輪速度指令値として出
力する。

【００２４】車輪の動作点が粘着領域にあるとすると、
すべり速度変化指令選択手段５は粘着側を選択し粘着時
すべり速度変化指令値をすべり速度変化指令値として出
力する。この粘着時すべり速度変化指令値は、推進トル
ク推定手段１で推定された推進トルク推定値を推進トル
ク指令値に一致させるように計算されたすべり速度の変
化量の指令値である。この粘着時すべり速度変化指令値
は粘着時すべり速度変化指令制限値で制限されて出力さ
れる。

【００２５】車輪の動作点が空転領域にあるとすべり速
度変化指令選択手段５は空転側を選択し空転時すべり速
度変化指令値をすべり速度変化指令値として出力する。
この空転時すべり速度変化指令値は車輪の動作点を空転
領域から粘着領域へ移動させるように計算されたすべり
速度の変化量の指令値である。

【００２６】以上のように出力されたすべり速度変化指
令値をすべり速度指令演算手段６により積分してすべり
速度指令値として出力し、駆動車輪速度指令演算手段７
によりすべり速度指令値を車体速度に加えて駆動車輪速
度指令値として出力する。

【００２７】８はトルク指令値演算手段であり、駆動車
輪速度指令値と駆動車輪速度の差に基づいてトルク指令
値を演算するものである。以下に図１の推進トルク推定
手段１と空転時すべり速度変化指令演算手段２と粘着時
すべり速度変化指令演算手段３と粘着空転判別手段４に
ついて詳細に図を参照しながら説明する。

【００２８】図２は推進トルク推定手段１の構成を示す
ブロック図である。同図において、１０１は車輪駆動ト
ルク演算手段であり、電動機に与えられる実トルクか
ら、車体を加速する推進トルクの推定値を差し引いて、
車輪自体を加速するトルクを求め出力する。

【００２９】１０２は駆動車輪速度推定値演算手段であ
り、車輪駆動トルク演算手段１０１の出力を車輪とギヤ
と電動機の回転子の慣性モーメントの和で割り、それを
積分したものを駆動車輪速度推定値として出力する。

【００３０】１０３は駆動車輪速度偏差演算手段であ
り、駆動車輪速度推定値と実際の駆動車輪速度の偏差を
演算し出力する。１０４は推進トルク推定値演算手段で
あり、駆動車輪速度の偏差がなくなるように推進トルク
推定値を変化させる。

【００３１】図３は空転時すべり速度変化指令演算手段
２の構成を示すブロック図である。同図において、２０
１はすべり速度変化指令制限値切り換え手段であり、推
進トルク指令値の正負によりすべり速度変化指令制限値
を絶対値は同じとして正負で切り換えて粘着時すべり速
度変化指令制限値として出力する。

【００３２】２０２はすべり速度変化指令制限値正負反
転手段であり、すべり速度変化指令制限値切り換え手段
２０１の出力である粘着時すべり速度変化指令制限値の
正負を反転させて空転時すべり速度変化指令値として出
力する。

【００３３】推進トルク指令値が正の時を説明すると、
空転時すべり速度変化指令値は負でなければ動作点を粘
着領域へ移動させることができないので、空転時すべり
速度変化指令値はすべり速度変化指令制限値と絶対値は
同じとして正負を反転させて負の値で与える。また、粘
着時すべり速度変化指令制限値は空転時すべり速度変化
指令値と絶対値は同じで正負を反転させた値で出力され
る。

【００３４】また推進トルク指令値が負の時は、空転時
すべり速度変化指令値は正の値となり、粘着時すべり速
度変化指令制限値は負の値となる。図４は粘着時すべり
速度変化指令演算手段３の構成を示すブロック図であ
る。

【００３５】同図において、３０１は推進トルク偏差演
算手段であり、推進トルク指令値と推進トルク推定値の
差をとり、その差に利得Ｇを掛けて出力する。３０２は
粘着時すべり速度変化指令制限手段であり、推進トルク
偏差演算手段３０１の出力を粘着時すべり速度変化指令
制限値で制限し粘着時すべり速度変化指令値として出力
する。

【００３６】粘着時すべり速度変化指令値は推進トルク
推定値を推進トルク指令値に合わせるように与えるの
で、推進トルク指令値と実際値である推進トルク推定値
との偏差に応じた値を演算し、空転時すべり速度変化指
令演算手段２から出力される粘着時すべり速度変化指令
制限値で制限して出力する。

【００３７】粘着時すべり速度変化指令制限値で制限す
るのは、発生できる最大の推進トルクが指令値より小さ
いとき、急激にすべり速度が増加しないようにするため
である。これにより発生できる最大の推進トルクが指令
値より小さいとき、粘着領域に動作点があるときのすべ
り速度の変化量は、動作点を空転領域から粘着領域へ移
動させるときのすべり速度の変化量と正負は逆で絶対値
は同じになる。

【００３８】図５は粘着空転判別手段４の構成を示すブ
ロック図である。同図において、４０１はすべり速度演
算手段であり、駆動車輪速度と車体速度の差を演算しす
べり速度として出力する。

【００３９】４０２は推進トルク変化演算手段であり、
推進トルクの変化分を演算する。４０３はすべり速度変
化演算手段であり、すべり速度の変化分を演算する。４
０４は推進トルク傾斜方向判別手段であり、推進トルク
の変化分とすべり速度の変化分の積をとりその符号を出
力する。

【００４０】４０５は粘着空転判別手段であり推進トル
ク傾斜方向判別手段４０４の出力の符号が正（＋）の時
は粘着と判断し、負（−）の時は空転と判断し出力す
る。粘着空転判別手段４０５における、動作点が粘着領
域にあるか空転領域にあるかの判別は、すべり速度の変
化に対する推進トルクの変化の傾きの正負により判別す
る。すなわちその傾きが正のときは粘着領域にあると
し、負のときは空転領域にあると判断する。

【００４１】次に、上述したように構成された車両用電
動機制御装置の作用について、図６と図７を用いて、各
時間範囲における推進トルク指令と車輪とレールの摩擦
係数の大小を説明した後、それぞれの時間範囲におけ
る、車両用電動機制御装置の動作を説明する。

【００４２】図６において、（１）の時間範囲では運転
士が4000［Ｎ・ｍ］の推進トルク指令を主幹制御器から
与え加速を始める。この推進トルク指令は４台の電動機
で発生する合計の推進トルクである。したがって１台の
電動機で発生させる推進トルクは1000［Ｎ・ｍ］とな
る。

【００４３】（２）の時間範囲に入ったとき、何らかの
原因により、車輪とレールの摩擦係数が減少すると、車
輪で発生できる最大トルクが減少し指令通りの推進トル
クが得られなくなった。このとき運転士は推進トルクが
減少したことに気がつかず主幹制御器の指令を変化させ
ずにいる。

【００４４】（３）の時間範囲に入ると車輪とレールの
摩擦が復活し再び指令通りの推進トルクが得られるよう
になった。（４）の時間範囲では運転士は主幹制御器の
指令を０［Ｎ・ｍ］にして楕行状態に移った。

【００４５】（５）の時間範囲に入ると、今度は−4000
［Ｎ・ｍ］の推進トルク指令を運転士は主幹制御器から
与え減速に移る。（６）の時間範囲では、（２）の時間
範囲と同様に車輪とレールの摩擦係数が減少し、車輪で
発生できるトルクが減り指令通りの制動トルクが得られ
なくなる。

【００４６】（７）の時間範囲に入ると、車輪の摩擦が
復活し指令通りの制動トルクが得られるようになった。
以上全部で30秒間の動作である。この時の動作点の変化
を図７及び図６を用いて説明する。両図において同時間
範囲には同符号を付する。主幹制御器からの指令は
（１），（２），（３）では4000［Ｎ・ｍ］、（４）で
は０［Ｎ・ｍ］、（５），（６），（７）では−4000
［Ｎ・ｍ］となっている。

【００４７】（１）の時間範囲では、初めはすべり速度
変化指令選択手段５は粘着側を選択している。推進トル
クは指令と一致していないので推進トルク偏差演算手段
３０１はその差に比例したすべり速度変化指令値を出力
する。すべり速度指令演算手段６の出力であるすべり速
度指令値に基づいくトルク指令値により推進トルクが発
生し、推進トルクの推定値が指令と一致した時点ですべ
り速度指令値は一定となり動作点は推進トルクが指令値
と一致したところで落ち着く。

【００４８】（２）の時間範囲ではレールの摩擦力が減
少し、車輪で発生できる最大の推進トルクが減少し、空
転した状態である。しかしすべり速度を制御しているの
でトルクはすぐに落ち大空転はしない。この時、（１）
の時間範囲ですべり速度変化指令選択手段５は粘着側を
選択しているので、すべり速度は上昇する。このとき推
進トルク推定値は減少するので粘着空転判断手段４０５
は空転と判断する。したがってすべり速度変化指令選択
手段５は空転側を選択する。またすべり速度変化指令制
限値切り換え手段２０１は推進トルク指令値が正である
のですべり速度変化指令制限値をそのまま出力する。よ
って空転時すべり速度変化指令値はすべり速度変化指令
制限値の正負を反転したものとなり、すべり速度変化指
令制限値は正で与えるので空転時すべり速度変化指令値
は負の値となる。したがってすべり速度変化指令値は減
少し、それによりトルク指令が減少し、実際のすべり速
度も減少し粘着領域へ動作点が移動する。粘着領域へ動
作点が入ると、粘着空転判別手段４０５は粘着と判断
し、すべり速度変化指令選択手段５は粘着側を選択す
る。またこのとき推進トルクが指令より小さいので推進
トルク偏差演算手段３０１の出力は正であり、また、粘
着時すべり速度変化指令制限値は正であるので、すべり
速度変化指令制限手段３０２により粘着時すべり速度変
化指令値は粘着時すべり速度指令制限値で制限されて出
力される。したがって、すべり速度指令値は増加し動作
点は再び空転領域に入る。空転領域に入ったら先と同様
に粘着空転判別手段４０５が空転と判断するので、すべ
り速度変化指令選択手段５は再び空転側を選択し上記の
動作を繰り返し、動作点が収束することにより車体の推
進トルクは最大値でほぼ一定に保たれる。

【００４９】（３）の時間範囲ではレールの摩擦力が復
活した状態である。この時動作点は粘着領域にあるの
で、すべり速度が上昇し推進トルクが指令値に一致す
る。この時も（１）と同様にすべり速度の増加量は初め
は制限されるので一定の大きさである。

【００５０】（４）の時間範囲では運転士がトルク指令
を０［Ｎ・ｍ］にして惰行に移った状態である。（５）
の時間範囲では運転士がトルク指令を負にした状態、つ
まりブレーキをかけた状態である。この時機械的なブレ
ーキはかけていないとする。この時間範囲では（１）と
同様に推進トルクは指令に追従する。

【００５１】（６）の時間範囲では（２）と同様レール
の摩擦力が減少し、車輪で発生できる最大の制動トルク
が減少した状態である。（２）と同様、すべり速度指令
値の変化により制動トルクが最大値で一定に制御され
る。

【００５２】（７）の時間範囲ではレールの摩擦力が復
活し（３）と同様に制動トルクは指令値に一致する。や
がて車体速度は０になる。以上の説明から明らかなよう
に、車輪の動作点が粘着領域にあるときは推進トルクを
指令に合わせるようにすべり速度を変化させ、空転領域
にあるときは動作点を粘着領域へ移動させるようにすべ
り速度を変化させる。このように動作することにより、
車輪とレールの間の摩擦係数が小さくて発生できる最大
の推進トルクが指令値よりも小さく、推進トルクを指令
値に合わせることができないときは、動作点が初め粘着
領域にあるとすると推進トルクを指令に一致させようと
してすべり速度が増加するが、推進トルクが指令値に一
致しないうちに動作点が空転領域に入ることになるの
で、動作点を粘着領域に戻すためにすべり速度を減少さ
せ、再び粘着領域に戻る。粘着領域に戻ると再び推進ト
ルクを指令値に一致させようとしてすべり速度が増加し
はじめ、再び空転領域にはいるという動作を繰り返し、
動作点は空転領域と粘着領域の間を行き来することにな
る。粘着領域と空転領域の境目のところが最大の推進ト
ルクが得られる点であるので、上記のような動作を繰り
返すことにより最大の推進トルクが得られることにな
る。

【００５３】以上の説明により、車輪とレールの間の摩
擦係数が小さくて、発生できる最大の推進トルクが指令
値より小さいときはその状態で発生できる最大の推進ト
ルクを得ることができ、また制動時にも同様に最大の制
動トルクを得ることができる。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、車輪とレールの間の摩
擦係数が小さくて、発生できる最大の推進トルクが指令
値より小さいときはその状態で発生できる最大の推進ト
ルクを得ることができ、また制動時にも同様に最大の制
動トルクを得ることができる。その結果、レールの摩擦
係数が低い状態での車体の加減速度の減少を最小限に抑
えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に基づく車両用電動機制御装置の
一実施例の構成を示すブロック図である。

【図２】図２は図１に示される推進トルク推定手段の構
成を示すブロック図である。

【図３】図３は図１に示される空転時すべり速度変化指
令演算手段の構成を示すブロック図である。

【図４】図４は図１に示される粘着時すべり速度変化指
令演算手段の構成を示すブロック図である。

【図５】図５は図１に示される粘着空転判別手段の構成
を示すブロック図である。

【図６】図６は速度、推進トルク、電動機トルクの関係
を示すグラフである。

【図７】図７はすべり速度と推進トルクとの関係を示す
グラフである。

【図８】図８はすべり速度と推進トルクとの関係を示す
グラフである。

【図９】図９は従来の空転検知装置のブロック図であ
る。

【符号の説明】

１…推進トルク推定手段 ２…空転時すべり速度変化指令演算手段 ３…粘着時すべり速度変化指令演算手段 ４…粘着空転判別手段 ５…すべり速度変化指令選択手段 ６…すべり速度指令演算手段 ７…駆動車輪速度指令演算手段 ８…トルク指令値演算手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の駆動車輪を駆動する電動機の発生
   する実トルクと前記駆動車輪の速度から推進トルク推定
   値を演算する推進トルク推定手段と、 前記推進トルク推定値と駆動車輪速度と前記車両の車体
   速度から前記駆動車輪がレールに対して粘着状態にある
   のか、空転状態にあるのかを判別する粘着空転判別手段
   と、 この粘着空転判別手段が粘着状態を判別した際には、推
   進トルク指令値と前記推進トルク推定値に基づく粘着時
   すべり速度変化指令値を出力する粘着時すべり速度変化
   指令演算手段と、 前記粘着空転判別手段が空転状態を判別した際には、前
   記駆動車輪速度と車体速度との差であるすべり速度を減
   少させる空転時すべり速度変化指令値を出力する空転時
   すべり速度変化指令演算手段と、 前記粘着時すべり速度変化指令値と空転時すべり速度変
   化指令値のいずれかの値に基づいて前記電動機の発生す
   る前記実トルクのトルク指令値を演算するトルク指令値
   演算手段とを有する車両用電動機制御装置。
2. 【請求項２】 車両の駆動車輪を駆動する電動機の発生
   する実トルクと前記駆動車輪の速度から推進トルク推定
   値を演算し、 前記推進トルク推定値と駆動車輪速度と前記車両の車体
   速度から前記駆動車輪がレールに対して粘着状態にある
   のか、空転状態にあるのかを判別し、 前記駆動車輪がレールに対して粘着状態にある際には、
   推進トルク指令値と前記推進トルク推定値に基づく粘着
   時すべり速度変化指令値に基づいて前記電動機の発生す
   る前記実トルクのトルク指令値を演算し、 前記駆動車輪がレールに対して空転状態にある際には、
   前記駆動車輪速度と車体速度との差であるすべり速度を
   減少させる空転時すべり速度変化指令値に基づいて前記
   電動機の発生する前記実トルクのトルク指令値を演算す
   ることを特徴とする車両用電動機制御方法。
3. 【請求項３】 車両の駆動車輪を駆動する電動機の発生
   する実トルクと前記駆動車輪の速度から推進トルク推定
   値を演算する推進トルク推定手段と、 前記推進トルク推定値と駆動車輪速度と前記車両の車体
   速度から前記駆動車輪がレールに対して粘着状態にある
   のか、空転状態にあるのかを判別する粘着空転判別手段
   と、 この粘着空転判別手段が空転状態を判別した際には、前
   記駆動車輪速度と車体速度との差であるすべり速度を減
   少させる空転時すべり速度変化指令値を出力するととも
   に、この空転時すべり速度変化指令値と絶対値は等しく
   極性の異なる値を粘着時すべり速度変化指令制限値とし
   て出力する空転時すべり速度変化指令演算手段と、 前記粘着空転判別手段が粘着状態を判別した際には、推
   進トルク指令値と前記推進トルク推定値に基づくすべり
   速度変化指令値に前記粘着時すべり速度変化指令制限値
   により制限を加えた値を粘着時すべり速度変化指令値と
   して出力する粘着時すべり速度変化指令演算手段と、 前記粘着時すべり速度変化指令値と空転時すべり速度変
   化指令値のいずれかの値に基づいて前記電動機の発生す
   る前記実トルクのトルク指令値を演算するトルク指令値
   演算手段とを有する車両用電動機制御装置。