JPH11103507A - Speed controller for car - Google Patents

Speed controller for car

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Publication number
JPH11103507A
JPH11103507A JP9278000A JP27800097A JPH11103507A JP H11103507 A JPH11103507 A JP H11103507A JP 9278000 A JP9278000 A JP 9278000A JP 27800097 A JP27800097 A JP 27800097A JP H11103507 A JPH11103507 A JP H11103507A
Authority
JP
Japan
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speed
vehicle
torque
motor
disturbance
Prior art date
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Pending
Application number
JP9278000A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiichiro Kondo
圭一郎 近藤
Koichi Matsuoka
孝一 松岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Railway Technical Research Institute
Original Assignee
Railway Technical Research Institute
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Filing date
Publication date
Application filed by Railway Technical Research Institute filed Critical Railway Technical Research Institute
Priority to JP9278000A priority Critical patent/JPH11103507A/en
Publication of JPH11103507A publication Critical patent/JPH11103507A/en
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a speed controller for cars having a mechanism for compensating disturbances such as a running resistance, and capable of adjusting the speed of a car to a target speed with a high precision. SOLUTION: This controller controls the speed of a car 1 to a target speed by adjusting the torque of a running motor 7, and has a car speed detector 13, and a differentiating element 21 for computing the acceleration of the car. A disturbance estimating unit 23 estimates a disturbance such as the running resistance of the car, etc., from the torque of the running motor 7 and the acceleration of the car. Then a disturbance compensating unit 25 compensates the disturbance reflecting it in the torque of the motor 7. Namely, speed control in accordance with a speed deviation is preformed, after adding the estimated running resistance and the inertia force component of a load to the torque of a main motor.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道の電気車のよ
うな電動機で駆動される車両の速度を目標速度にコント
ロールする車両速度制御装置に関する。特には、走行抵
抗のような外乱を補償する機構を有し、車両速度を精度
良く目標速度に合わせることのできるよう改良を加えた
車両速度制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle speed control device for controlling a speed of a vehicle driven by an electric motor such as an electric train on a railway to a target speed. In particular, the present invention relates to a vehicle speed control device having a mechanism for compensating disturbances such as running resistance and improving the vehicle speed to a target speed with high accuracy.

【0002】[0002]

【従来の技術】鉄道の電気車を例にとって従来技術を説
明する。近年の鉄道車両では、車両速度をある目標速度
に自動的に合わせる定速走行装置を有するものが増えて
いる。図5は、従来の電気車の力行中における定速度制
御の動作原理を説明する図である。横軸は、車両の目標
速度Vb *と車両の現状速度Vb の差である速度偏差ΔV
である。縦軸は、走行用電動機の出力トルクである。図
中には、全体として右上りの斜線(トルクパターン)4
1が示されている。このトルクパターン41は、現在の
速度偏差ΔVと、それに応じて出力すべき走行用電動機
トルクTm との関係を示す。図の右上の領域は、目標速
度Vb *よりも現状速度Vb が小さい(速度偏差がプラス
の)領域である。この領域では、原点近くの不感帯の部
分を除いて、速度偏差が大きくなるほど、速度偏差にほ
ぼ比例して走行用電動機トルクが増えるよう制御してい
る。一方、左下の領域は、目標速度Vb *よりも現状速度
b が大きい(速度偏差がマイナスの)領域である。こ
の領域では、原点近くの不感帯の部分を除いて、マイナ
スの速度偏差の絶対値が大きくなるほど、該絶対値に比
例した制動トルクを電動機が受け取る(電動機が発電機
となってブレーキをかける)よう制御している。なお、
走行用電動機の出力トルクがプラスの状態を力行、マイ
ナスの状態(制動)を回生と呼ぶ。このような制御によ
って、速度偏差の範囲が−ΔVref からΔVref 内に収
まることを期待している。なお、上記不感帯は、速度偏
差ΔVが0付近で力行と回生ブレーキを繰り返し、乗り
心地を悪化させることを防ぐために設けてある。
2. Description of the Related Art The prior art will be described with reference to an electric railway car. In recent years, an increasing number of railway vehicles have a constant-speed traveling device that automatically adjusts the vehicle speed to a certain target speed. FIG. 5 is a diagram illustrating the operation principle of constant speed control during powering of a conventional electric vehicle. The horizontal axis represents the speed deviation ΔV, which is the difference between the target speed V b * of the vehicle and the current speed V b of the vehicle.
It is. The vertical axis is the output torque of the traveling motor. In the figure, the upper right diagonal line (torque pattern) 4
1 is shown. The torque pattern 41 shows the relationship between the current speed deviation [Delta] V, the moving electric motor torque T m to be output accordingly. The upper right area in the drawing is an area where the current speed Vb is smaller than the target speed Vb * (the speed deviation is positive). In this region, except for a dead zone near the origin, control is performed such that as the speed deviation increases, the running motor torque increases substantially in proportion to the speed deviation. On the other hand, the lower left area is an area where the current speed Vb is larger than the target speed Vb * (the speed deviation is negative). In this region, the motor receives a braking torque proportional to the absolute value of the negative speed deviation as the absolute value of the negative speed deviation increases (excluding the dead zone near the origin) (the motor becomes a generator to apply a brake). Controlling. In addition,
A state where the output torque of the traveling motor is positive is called power running, and a state where the output torque is negative (braking) is called regeneration. This control, the range of speed deviation is expecting to fall within [Delta] V ref from - [Delta] V ref. The dead zone is provided in order to prevent the power deviation and the regenerative braking from being repeated when the speed deviation ΔV is around 0, thereby preventing the ride comfort from being deteriorated.

【0003】図中に、横軸と平行に示してある線43a
及び43bは、車両の走行抵抗に相当するトルクを示
す。例えば走行抵抗に相当するトルク43aの値がRt1
のとき、線43aとトルクパターンの線41とが交わる
点Aでバランスし、速度偏差ΔVはΔVbal1となる。こ
のΔVbal1が目標範囲に収まれば問題ない。しかし、線
路条件や速度等の変化により走行抵抗トルクが43bの
ように増大すると、バランス点は点Aから点Bに移動す
る。その結果、速度偏差はΔVbal2となり、速度偏差の
目標範囲の上限であるΔVref を超えてしまい、車両速
度Vb が目標速度Vb *から大きくずれて問題となる。
[0003] In the figure, a line 43a shown in parallel with the horizontal axis is shown.
And 43b indicate the torque corresponding to the running resistance of the vehicle. For example, when the value of the torque 43a corresponding to the running resistance is Rt1
At this time, the balance is made at the point A where the line 43a and the line 41 of the torque pattern intersect, and the speed deviation ΔV becomes ΔV bal1 . There is no problem if ΔV bal1 falls within the target range. However, when the running resistance torque increases as indicated by 43b due to changes in track conditions, speed, and the like, the balance point moves from point A to point B. As a result, the speed deviation becomes ΔV bal2 and exceeds ΔV ref which is the upper limit of the target range of the speed deviation, and the vehicle speed Vb greatly deviates from the target speed Vb * .

【0004】次に、下り勾配でブレーキをかけながら速
度制御を行う抑速ブレーキ制御について説明する。図6
は、従来の電気車の抑速制動時の定速度制御の動作原理
を説明する図である。この図に示すように速度偏差ΔV
に応じて、特定の勾配(例えば2.5%等)での走行抵
抗トルク47aの値Rt3に対して、ちょうど、速度偏差
が0となるような抑速ブレーキパターン45に従って速
度偏差が0になるように制御される。しかし、勾配の傾
きが前記の特定値から変化したり、あるいは車両速度が
変化する等により、走行抵抗トルク47bに変化しその
値がRt4となった場合には、速度偏差ΔVはΔVbal4
なり、速度偏差が生じて問題となる。
[0004] Next, a description will be given of a deceleration brake control for performing speed control while applying a brake on a downward slope. FIG.
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation principle of the conventional constant speed control during the deceleration braking of the electric vehicle. As shown in FIG.
In response to the value R t3 of the running resistance torque 47a at a specific gradient (for example, 2.5%), the speed deviation becomes zero just according to the deceleration brake pattern 45 in which the speed deviation becomes zero. Is controlled so that However, like the slope of the gradient may change from a specific value of the, or the vehicle speed changes, if the value changes in the travel resistance torque 47b becomes R t4, the speed deviation [Delta] V is [Delta] V Bal4 becomes However, there is a problem in that a speed deviation occurs.

【0005】このような問題を解決する一方法として、
車両の速度に対する走行抵抗の変化は車両に固有のもの
であることに着目して、車両速度Vb を検出することに
よりトルクパターンを調整する方法がある。図7は、ト
ルクパターンを車両速度に応じて補正する場合における
定速度制御の動作原理を説明する図である。力行中の定
速度制御時であれば、図7に示すように、車両速度の上
昇に伴って定速度制御トルクをパターン51aから出力
トルクの高いパターン51bへと変化させる。これによ
って、走行抵抗トルクが53aから53bへ上昇したと
しても、速度偏差がΔVbal1に留まるように制御するこ
とができる。
[0005] As one method for solving such a problem,
Focusing on the fact that the change in running resistance with respect to the speed of the vehicle is unique to the vehicle, there is a method of adjusting the torque pattern by detecting the vehicle speed Vb . FIG. 7 is a diagram illustrating the operating principle of constant speed control when correcting the torque pattern according to the vehicle speed. In the case of constant speed control during power running, as shown in FIG. 7, the constant speed control torque is changed from the pattern 51a to the pattern 51b having a high output torque as the vehicle speed increases. As a result, even if the running resistance torque increases from 53a to 53b, control can be performed such that the speed deviation remains at ΔV bal1 .

【0006】次に、抑速ブレーキ制御時について説明す
る。図8は、トルクパターンを車両速度に応じて補正す
る場合における抑速制動時の定速度制御の動作原理を説
明する図である。図8に示すように、車両速度上昇に伴
って抑速ブレーキパターンを55aから55bへと変化
させる。これによって、走行抵抗トルクが57aから5
7bへ下降したとしても、速度偏差が0に留まるように
制御することができる。
Next, a description will be given of the case of the speed-reducing brake control. FIG. 8 is a diagram for explaining the operating principle of constant speed control at the time of deceleration braking when the torque pattern is corrected according to the vehicle speed. As shown in FIG. 8, the deceleration braking pattern is changed from 55a to 55b as the vehicle speed increases. As a result, the running resistance torque is reduced from 57a to 5
Even if the speed falls to 7b, control can be performed so that the speed deviation remains at 0.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、走行抵抗は速
度のみならず勾配や曲線といった線路条件によって変化
するので、上記の方法では完全に対処することは不可能
である。また、勾配や曲線等による走行抵抗を車両側で
予め予測したりあるいは直接計測することも考えられ
る。しかし、そのためには予め線路情報を車上の制御装
置に記憶させるための作業と地点を検出する手段が必要
になり、さらには線路情報を記憶している線区でしか有
効ではなく、経済的及び技術的に得策ではない。
However, since the running resistance changes not only with the speed but also with the line conditions such as the slope and the curve, it is impossible to completely cope with the above method. It is also conceivable to predict in advance or directly measure the running resistance due to the slope or curve on the vehicle side. However, for that purpose, a work for storing the track information in the control device on the vehicle in advance and a means for detecting a point are required, and further, it is effective only in the line section storing the track information, and economically. And not technically advisable.

【0008】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、鉄道の電気車のような電動機で駆動される
車両の速度を目標速度にコントロールする車両速度制御
装置であって、走行抵抗のような外乱を補償する機構を
有し、車両速度を精度良く目標速度に合わせることので
きる車両速度制御装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and is directed to a vehicle speed control device for controlling the speed of a vehicle driven by an electric motor such as an electric vehicle of a railway to a target speed. It is an object of the present invention to provide a vehicle speed control device that has a mechanism for compensating disturbance such as resistance and that can accurately adjust a vehicle speed to a target speed.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の車両速度制御装置は、走行用の電動機のト
ルクを加減することにより車両速度を目標速度に合わせ
るように制御する車両速度制御装置であって; 車両速
度検出器と、 車両加速度を検出又は演算する手段と、
走行用電動機のトルクを検出又は推定する手段と、
車両の加速度と走行用電動機のトルクとから、車両の走
行抵抗等の外乱を推定する手段と、 該外乱を上記電動
機トルクに反映して補償する手段と、 を具備すること
を特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, a vehicle speed control device of the present invention controls a vehicle speed to adjust to a target speed by adjusting a torque of a driving motor. A vehicle speed detector; means for detecting or calculating vehicle acceleration;
Means for detecting or estimating the torque of the traveling motor,
It is characterized by comprising: means for estimating a disturbance such as running resistance of the vehicle from the acceleration of the vehicle and the torque of the driving motor; and means for compensating the disturbance by reflecting the disturbance in the motor torque.

【0010】車両の受ける走行抵抗の変化によって、速
度を均衡させるための走行電動機トルクが異なる。した
がって、車両の速度を目標速度に一定に保つには、定速
度制御トルクパターンや抑速ブレーキパターンを、車両
速度のみならず線路条件やさらには車両の荷重条件によ
っても変化する走行抵抗トルクに適応して変化させれば
よい。そのためには車両の受けている全ての走行抵抗が
推定できればよい。例えば、主電動機に流れる電流と主
電動機定数とから主電動機の発生トルクが推定できる。
また、検出した車両速度を微分することによる車両加速
度と車両質量から空車時に相当する車両慣性力が推定で
きる。そして、発生トルクから車両慣性力をトルク換算
したものの差をとることによって、車両の受けている走
行抵抗と荷重の慣性力分の和を推定することができる。
上記手段によって推定した走行抵抗と荷重の慣性力分を
主電動機のトルクに加えた上で、速度偏差に応じた速度
制御を行うことで、走行抵抗と荷重の変化に影響を受け
ずに、一定の速度偏差−主電動機トルクパターンで車両
速度を目標速度に近づけることが可能となる。
[0010] The running motor torque for balancing the speed varies depending on the change in the running resistance received by the vehicle. Therefore, in order to keep the vehicle speed at the target speed, the constant speed control torque pattern and the deceleration brake pattern must be adapted not only to the vehicle speed but also to the running resistance torque that changes depending on the line conditions and also the vehicle load conditions. And change it. For that purpose, it is sufficient that all running resistances of the vehicle can be estimated. For example, the generated torque of the main motor can be estimated from the current flowing through the main motor and the main motor constant.
Further, a vehicle inertia force corresponding to an empty vehicle can be estimated from the vehicle acceleration and the vehicle mass obtained by differentiating the detected vehicle speed. Then, by taking the difference between the torque generated and the vehicle inertia force converted from the generated torque, it is possible to estimate the sum of the running resistance received by the vehicle and the inertia force of the load.
By adding the inertia force of the running resistance and the load estimated by the above means to the torque of the main motor, and performing speed control according to the speed deviation, the running resistance and the load are not affected by changes in the running resistance and load. It is possible to make the vehicle speed close to the target speed by the speed deviation of -the main motor torque pattern.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明においては、上記車両の質
量の変化に伴う慣性力の変化をも外乱と捉えて補償する
ことが好ましい。車両の質量の変化を別途の手段で検出
して真の走行抵抗を知ることはできる。しかし、そのよ
うにしなくとも、車両の質量の変化に伴う慣性力の変化
をも外乱と捉えて一括して補正したとしても、制御精度
に重大な悪影響を与える訳ではない。このようにするこ
とにより、制御機器及びプログラムを簡単化できる。
In the present invention, it is preferable that a change in inertial force caused by a change in the mass of the vehicle is compensated for as a disturbance. The true running resistance can be known by detecting the change in the mass of the vehicle by another means. However, even if such a change is made, even if the change in the inertial force due to the change in the mass of the vehicle is regarded as a disturbance and corrected collectively, the control accuracy does not have a serious adverse effect. By doing so, the control device and the program can be simplified.

【0012】本発明の車両速度制御装置においては、車
両速度検出器としてパルスジェネレーターやタコジェネ
レーター、レゾルバ等を用いることができる。車両加速
度は、車両速度を微分して求めることができるが、別途
のセンサを用いて検出してもよい。走行用電動機のトル
クは、電流値から計算してもよいし、ストレンゲージの
ようなセンサで直接測定してもよい。外乱の推定や補償
する手段は、具体的にはマイクロコンピューターにプロ
グラムとして構成することができる。
In the vehicle speed control device of the present invention, a pulse generator, a tachogenerator, a resolver or the like can be used as the vehicle speed detector. The vehicle acceleration can be obtained by differentiating the vehicle speed, but may be detected using a separate sensor. The torque of the traveling motor may be calculated from the current value, or may be directly measured by a sensor such as a strain gauge. The means for estimating and compensating disturbance can be specifically configured as a program in a microcomputer.

【0013】以下、図面を参照しつつ説明する。図1
は、本発明の1実施例に係る車両速度制御装置を有する
電気車の全体構成を模式的に示す図である。車両1は、
4台の走行電動機7a〜7dによって駆動される4個の
車輪11a〜11dを有する。電動機7と車輪11との
間には減速機9が介在している。各走行用電動機7は、
通常の誘導電動機、永久磁石同期電動機であって、その
電流と?を走行用電動機制御装置5によって供給・制御
される。走行用電動機制御装置5は、車両速度制御装置
3から電流指令値iq *を受けとる。
Hereinafter, description will be made with reference to the drawings. FIG.
1 is a diagram schematically illustrating an overall configuration of an electric vehicle having a vehicle speed control device according to one embodiment of the present invention. Vehicle 1
It has four wheels 11a to 11d driven by four traveling motors 7a to 7d. A speed reducer 9 is interposed between the electric motor 7 and the wheels 11. Each traveling motor 7 is
Normal induction motor, permanent magnet synchronous motor, and its current? Is supplied and controlled by the traveling motor control device 5. Traveling motor control unit 5 receives a current command value i q * from the vehicle speed control device 3.

【0014】各車輪11には車両速度検出器としてのパ
ルスジェネレーター13(車輪11dについてのみ図
示)に付設されており、各車輪11の回転数に応じた信
号を車両速度制御装置3に送る。なお、車輪11がスリ
ップした場合は車輪の周速と車両速度とが異なってくる
ので、通常は、力行時は最も遅い車輪の周速を車両速度
とし、制動時は最も速い車輪の周速を車両速度としてい
る。
Each wheel 11 is provided with a pulse generator 13 (only a wheel 11d is shown) as a vehicle speed detector, and sends a signal corresponding to the rotation speed of each wheel 11 to the vehicle speed control device 3. When the wheel 11 slips, the peripheral speed of the wheel and the vehicle speed are different. Therefore, usually, the peripheral speed of the slowest wheel is used as the vehicle speed during power running, and the peripheral speed of the fastest wheel is used during braking. The vehicle speed.

【0015】車両速度制御装置3内には、微分部21や
外乱推定部23、外乱補償部25等が設けられている。
微分部21には、前述の車輪からの車両速度に関する信
号Vbdetが入力され、これを微分して車両の加速度Sを
出力する。外乱推定部23は、微分部21からの車両加
速度S及び車両速度制御装置3の出力である各電動機へ
の電流指令値iq *が入力され、走行抵抗等の外乱を推定
して外乱補償部25に出力する。外乱補償部25には、
運転席に置かれた速度指令器等から目標速度Vb *及び外
乱推定部23から外乱推定値Rtestが入力され、新たな
電流指令値iq *を走行用電動機制御装置5に対して出力
する。
The vehicle speed control device 3 includes a differentiator 21, a disturbance estimator 23, a disturbance compensator 25, and the like.
The signal Vbdet relating to the vehicle speed from the above-described wheels is input to the differentiating unit 21, which differentiates the signal Vbdet and outputs the acceleration S of the vehicle. The disturbance estimating unit 23 receives the vehicle acceleration S from the differentiating unit 21 and the current command value iq * to each motor, which is the output of the vehicle speed control device 3, and estimates a disturbance such as running resistance, and a disturbance compensating unit. 25. The disturbance compensator 25 includes:
Is the target speed from the speed command or the like which is placed in the driver's seat V b * and the disturbance estimated value R test from the disturbance estimation section 23 is input, outputs a new current command value i q * with respect to the moving electric motor control unit 5 I do.

【0016】図1において、車両走行に関する運動方程
式は以下のように記述される。 F=MdVb /dt+Rt ……………(1) ここでFは車両の駆動力、Mは車両の質量、Vb は車両
の走行速度、Rt は走行抵抗を表す。(1)式から以下
の関係が得られる。 Rt =F−MdVb /dt……………(2) すなわち、車両の発生している駆動力Fから車両の慣性
力MdVb /dtを引くことにより、走行抵抗Rt が求
められる。
In FIG. 1, the equation of motion relating to vehicle running is described as follows. F = MdV b / dt + R t ............... (1) where F is the driving force of the vehicle, M is the mass of the vehicle, V b is the traveling speed, R t of the vehicle represents the running resistance. The following relationship is obtained from equation (1). R t = F-MdV b / dt ............... (2) That is, by the driving force F occurring in the vehicle pulling the inertial force MDV b / dt of the vehicle, running resistance R t is obtained.

【0017】車両の慣性力は、例えば走行電動機7の軸
端に取り付けた速度センサ(速度検出装置13)等によ
り得られる車両速度の検出値Vbdetを微分して求めた加
速度に車両の質量Mを乗じることにより得られ、以下の
ように表される。 MdVb /dt=MdVb det /dt また、駆動力Fは、走行電動機7のトルクTm に減速機
9の歯車比Grを乗じたものを車輪11の半径rで徐す
ることにより得られ、以下のように表される。 F=Tmr /r
The inertial force of the vehicle is calculated by differentiating a vehicle speed detection value V bdet obtained by a speed sensor (speed detection device 13) or the like attached to the shaft end of the traveling motor 7 into an acceleration obtained by differentiating the vehicle mass M And is expressed as follows: MdV b / dt = MdV b det / dt Further, the driving force F is obtained by gradually in radius r of the wheel 11 to the torque T m of a traveling motor 7 multiplied by the gear ratio Gr of the reduction gear 9, It is expressed as follows. F = T m G r / r

【0018】走行用電動機制御装置5において、走行電
動機7に送られる電動機電流iq が電動機電流指令値i
q *と一致するよう制御され得るとする。その場合には、
主電動機トルクTm は、走行電動機7のトルク係数のノ
ミナル値Φn に電動機電流指令値iq *を乗じることによ
り求められ、以下のように表される。 Tm =Φn・iq * 速度制御装置3では、上記のようにして得られた車両の
慣性力と駆動力Fから(2)式に基づいて走行抵抗Rt
が得られ、以下のように表される。 Rt =Tmr /r−MdVb det /dt したがって、走行抵抗Rt を打ち消すトルクと、目標速
度Vm *と検出された車両速度Vbdetの偏差に応じたトル
クからなるトルク指令値Tm *を走行用電動機制御装置5
に与えることにより、一定の速度偏差−走行用電動機パ
ターンを形成し、車両速度を目標速度に近づけることが
できる。
[0018] In the moving electric motor control unit 5, the motor current i q to be sent to the traveling motor 7 is a motor current command value i
Suppose that it can be controlled to match q * . In that case,
The main motor torque T m is determined by multiplying the motor current command value i q * to the nominal value [Phi n of the torque coefficient of the traveling motor 7 is expressed as follows. T m = Φ n · i q * The speed control device 3 calculates the running resistance R t from the inertial force and the driving force F of the vehicle obtained as described above based on the equation (2).
Is obtained, and is expressed as follows. R t = T m G r / r-MdV b det / dt Therefore, the torque for canceling the running resistance R t, the target speed V m * and the detected torque command value consisting of a torque corresponding to a deviation of the vehicle speed V Bdet Motor control device 5 for running T m *
, A constant speed deviation-running motor pattern is formed, and the vehicle speed can be made closer to the target speed.

【0019】図2は、本発明による速度制御法の具体例
を示すブロック線図である。走行用電動機の駆動力推定
値Fest は、主電動機電流指令値iq *に走行電動機7の
トルク係数のノミナル値Φn と減速機9の歯車比Grを
乗じたものを車輪11の半径のノミナル値rn で徐する
ことにより得られ、以下のように表される。 Fest =GrΦn・iq */rn また、車両の慣性力の推定値は、速度検出器13によっ
て検出された車両速度の検出値Vbdetを微分し加速度を
求め、さらに車両質量のノミナル値Mn を乗じることに
より得られ、以下のように表される。 Mn dVbdet/dt ここで、走行抵抗推定値Rtestは、駆動力推定値Fest
から慣性力の推定値を減ずることより求められ、以下の
式で表される。 Rtest=GrΦn・iq */rn −Mn dVbdet/dt……………(3) 速度偏差補償器15が比例補償器である場合には、速度
偏差の補償駆動力は、Kp を比例ゲインとして、Kp
(Vb *−Vbdet)で表わされる。
FIG. 2 is a block diagram showing a specific example of the speed control method according to the present invention. The driving force estimation value F est of the traveling motor is obtained by multiplying the main motor current command value iq * by the nominal value Φ n of the torque coefficient of the traveling motor 7 and the gear ratio Gr of the reduction gear 9 to obtain the radius of the wheel 11. obtained by Xu at nominal value r n, it is expressed as follows. F est = The GrΦ n · i q * / r n, the estimated value of the inertial force of the vehicle, obtains the acceleration by differentiating the detection value V Bdet vehicle speed detected by the speed detector 13, further vehicle mass nominal It is obtained by multiplying by the value Mn and is expressed as: M n dV bdet / dt Here, the running resistance estimated value R test is the driving force estimated value F est
Is obtained by subtracting the estimated value of the inertial force from the following equation, and is expressed by the following equation. When R test = GrΦ n · i q * / r n -M n dV bdet / dt ............... (3) speed deviation compensator 15 is a proportional compensator compensating the driving force of the speed deviation, Let K p be the proportional gain and K p
( Vb * -Vbdet ).

【0020】トルク指令値Tm *は、走行抵抗推定値R
testに車輪の半径のノミナル値rn を乗じ、歯車比Gr
で徐した走行抵抗トルクの推定値と、速度偏差の補償ト
ルクの和として求められる。トルク指令値Tm * を走行
電動機のトルク係数のノミナル値Φn で徐したものが
(4)式で表わされる主電動機電流指令値iq *となる。 iq *={Rtest+Kp (Vb *−Vbdet)}/Φn ……………(4) 電流制御系、電力変換器、電動機回路からなる走行電動
機制御装置5において走行電動機電流iq が、上記の手
順によって求められる主電動機電流指令値iq *に一致す
るよう制御されることによって、走行電動機トルクが調
整され、その結果適切な速度制御が行われる。
The torque command value T m * is equal to the estimated running resistance R
Test is multiplied by the nominal value of the wheel radius r n to obtain the gear ratio Gr.
Is obtained as the sum of the estimated value of the running resistance torque reduced by and the compensation torque for the speed deviation. A value obtained by reducing the torque command value T m * by the nominal value Φ n of the torque coefficient of the traveling motor is the main motor current command value iq * represented by the equation (4). i q * = {R test + K p (V b * -V bdet)} / Φ n ............... (4) current control system, the power converter, the running motor current in traveling motor control device 5 comprising a motor circuit i q is by being controlled to match the traction motor current command value i q * obtained by the above procedure, conditioned traveling motor torque, as a result appropriate speed control is performed.

【0021】(2)式、(3)式、(4)式からiq
q *のとき、Vb とVb *とRt の関係について以下の式
が導出できる。 Vb =Kp ΦVb */{Ms(Φn −Φ)+Φnn s+Kp Φ} +(Φn −Φ)Rt /{Ms(Φn −Φ)+Φnn s+Kp Φ}…(5) ここで、sは微分演算子を表わす。
From equations (2), (3) and (4), i q =
when i q *, the following equation about the relationship of V b and V b * and R t can be derived. V b = K p ΦV b * / {Ms (Φ n -Φ) + Φ n M n s + K p Φ} + (Φ n -Φ) R t / {Ms (-Φ Φ n) + Φ n M n s + K p Φ } (5) Here, s represents a differential operator.

【0022】(5)式において、最終値の定理(s→
0)を用いて定常的な関係式を求めると次式となる。 Vb =Vb *+(Φn −Φ)Rt /(Kp Φ)……………(6) ノミナル値と実際値がほぼ同一とすれば、Φn =Φとみ
なせるので、(6)式の第2項は0となる。よって、走
行電動機制御装置5から与えられる速度Vb は最終的に
目標値Vb *に一致する。
In equation (5), the final value theorem (s →
0), a stationary relational expression is obtained as follows. If V b = V b * + ( Φ n -Φ) R t / (K p Φ) ............... (6) nominal value and the actual value is substantially the same, so can be regarded as Φ n = Φ, ( The second term in equation (6) is zero. Therefore, the speed Vb given from the traveling motor control device 5 finally matches the target value Vb * .

【0023】図3及び図4は、図2のブロック線図に示
した実施例における、速度−トルク特性を説明する図で
ある。横軸は、車両の目標速度Vb *と車両の現状速度V
b の差である速度偏差ΔVである。縦軸は、走行用電動
機の出力トルクである。図中には、全体として右上りの
斜線(トルクパターン)31又は35が示されている。
このトルクパターンは、現在の速度偏差ΔVと、それに
応じて出力すべき走行用電動機トルクTm との関係を示
す。図の右上の領域は、目標速度Vb *よりも現状速度V
b が小さい(速度偏差がプラスの)領域である。この領
域では、原点近くの不感帯の部分を除いて、速度偏差が
大きくなるほど、速度偏差にほぼ比例して走行用電動機
トルクが増えるよう制御している。一方、左下の領域
は、目標速度Vb *よりも現状速度Vb が大きい(速度偏
差がマイナスの)領域である。この領域では、原点近く
を除いて、マイナスの速度偏差の絶対値が大きくなるほ
ど、該絶対値に比例した制動トルクを電動機が受け取る
(電動機が発電機となってブレーキをかける)よう制御
している。
FIGS. 3 and 4 are diagrams for explaining speed-torque characteristics in the embodiment shown in the block diagram of FIG. The horizontal axis represents the target speed V b * of the vehicle and the current speed V of the vehicle.
This is the speed deviation ΔV, which is the difference between b . The vertical axis is the output torque of the traveling motor. In the figure, an upper right diagonal line (torque pattern) 31 or 35 is shown as a whole.
The torque pattern shows the relationship between the current speed deviation [Delta] V, the moving electric motor torque T m to be output accordingly. The upper right area of the figure shows the current speed V rather than the target speed V b *.
This is a region where b is small (the speed deviation is positive). In this region, except for a dead zone near the origin, control is performed such that as the speed deviation increases, the running motor torque increases substantially in proportion to the speed deviation. On the other hand, the lower left area is an area where the current speed Vb is larger than the target speed Vb * (the speed deviation is negative). In this region, the motor is controlled such that the larger the absolute value of the negative speed deviation becomes, the larger the absolute value of the negative speed deviation becomes (except for the vicinity of the origin), and the motor receives a braking torque proportional to the absolute value (the electric motor becomes a generator to apply a brake). .

【0024】図3は力行時の動作を説明する図である。
走行抵抗トルク33aが33bのように変化した場合、
速度偏差−トルクパターン31aを、全体的にトルクの
高いパターン31bへと変化させる。これより走行抵抗
の変化分は補償され、常に速度偏差を0付近に保ち、車
両速度を目標速度に制御することができる。図4は回生
時の動作を説明する図である。走行抵抗トルク37aが
37bのように変化した場合、速度偏差−トルクパター
ン35aを全体的にトルクの低いパターン35bへと変
化させる。これより、常に速度偏差0付近で走行抵抗と
釣り合って車両速度を目標速度に制御することができ
る。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation during power running.
When the running resistance torque 33a changes like 33b,
The speed deviation-torque pattern 31a is changed to a high torque pattern 31b as a whole. As a result, the change in the running resistance is compensated, and the speed deviation can always be kept near 0, and the vehicle speed can be controlled to the target speed. FIG. 4 is a diagram illustrating the operation during regeneration. When the running resistance torque 37a changes as indicated by 37b, the speed deviation-torque pattern 35a is changed to a pattern 35b having a lower torque as a whole. As a result, the vehicle speed can be controlled to the target speed always in the vicinity of the speed deviation 0 in proportion to the running resistance.

【0025】なお、図2の速度検出値を微分演算によっ
て慣性力を得る際には、速度検出信号に含まれるノイズ
等の影響を除去するため、ローパスフィルタ等を用いて
もよい。また、本発明では主に走行中の速度制御法につ
いて述べているが、車両位置検出手段と組み合わせて速
度目標値を0とすれば、停止制御にも適用することも可
能である。
When the inertial force is obtained by differentiating the speed detection value in FIG. 2, a low-pass filter or the like may be used to remove the influence of noise and the like included in the speed detection signal. Although the present invention mainly describes a speed control method during traveling, the present invention can also be applied to stop control if the speed target value is set to 0 in combination with the vehicle position detecting means.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、車両の走行抵抗等の外乱を推定してこれを補
償するので、線路条件や車両の速度さらには質量が変化
しても、車両の速度を精度良く制御することができる。
その結果、車両運転士の負荷を軽減できる。また、無人
運転時には安全性や定時性といった車両運行における信
頼性を向上させることができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, disturbances such as running resistance of a vehicle are estimated and compensated for, so that line conditions, vehicle speed and mass change. Also, the speed of the vehicle can be accurately controlled.
As a result, the load on the vehicle driver can be reduced. In addition, during unmanned driving, reliability in vehicle operation such as safety and punctuality can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の1実施例に係る車両速度制御装置を有
する電気車の全体構成を模式的に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing an entire configuration of an electric vehicle having a vehicle speed control device according to one embodiment of the present invention.

【図2】本発明による速度制御法の具体例を示すブロッ
ク線図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a specific example of a speed control method according to the present invention.

【図3】図2のブロック線図の実施例における、力行時
の速度−トルク特性を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating speed-torque characteristics during power running in the embodiment of the block diagram of FIG. 2;

【図4】図2のブロック線図の実施例における、回生時
の速度−トルク特性を説明する図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining speed-torque characteristics during regeneration in the embodiment of the block diagram of FIG. 2;

【図5】従来の電気車の力行中における定速度制御の動
作原理を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating the operation principle of constant speed control during powering of a conventional electric vehicle.

【図6】従来の電気車の抑速制動時の定速度制御の動作
原理を説明する図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the operation principle of constant speed control at the time of a conventional electric vehicle during deceleration braking.

【図7】トルクパターンを車両速度によって補正する場
合における力行時の定速度制御の動作原理を説明する図
である。
FIG. 7 is a diagram illustrating the operating principle of constant speed control during power running when the torque pattern is corrected based on the vehicle speed.

【図8】トルクパターンを車両速度に応じて補正する場
合における抑速制動時の定速度制御の動作原理を説明す
る図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining the operation principle of constant speed control at the time of deceleration braking when the torque pattern is corrected according to the vehicle speed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 車両 3 車両速度制御
装置 5 走行用電動機制御装置 7 走行用電動機 7a〜d 走行電動機 9 減速機 11a〜d 車輪 13 速度検出器 21 微分部 23 外乱推定部 25 外乱補償部
REFERENCE SIGNS LIST 1 vehicle 3 vehicle speed control device 5 traveling electric motor control device 7 traveling electric motor 7a to d traveling electric motor 9 reduction gears 11a to d wheels 13 speed detector 21 differentiating unit 23 disturbance estimating unit 25 disturbance compensating unit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 走行用の電動機のトルクを加減すること
により車両速度を目標速度に合わせるように制御する車
両速度制御装置であって;車両速度検出器と、 車両加速度を検出又は演算する手段と、 走行用電動機のトルクを検出又は推定する手段と、 車両の加速度と走行用電動機のトルクとから、車両の走
行抵抗等の外乱を推定する手段と、 該外乱を上記電動機トルクに反映して補償する手段と、 を具備することを特徴とする車両速度制御装置。
1. A vehicle speed control device for controlling a vehicle speed to match a target speed by adjusting a torque of a driving motor; a vehicle speed detector; and a means for detecting or calculating a vehicle acceleration. Means for detecting or estimating the torque of the driving motor; means for estimating disturbance such as running resistance of the vehicle from the acceleration of the vehicle and the torque of the driving motor; and reflecting the disturbance in the motor torque. Means for controlling the vehicle speed.
【請求項2】 上記車両の質量の変化に伴う慣性力の変
化をも外乱と捉えて補償することを特徴とする請求項1
記載の車両速度制御装置。
2. The system according to claim 1, wherein a change in inertial force caused by a change in mass of the vehicle is compensated for as a disturbance.
The vehicle speed control device according to claim 1.
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Effective date: 20040525