JPH11205906A

JPH11205906A - 電気車の制御装置

Info

Publication number: JPH11205906A
Application number: JP10007453A
Authority: JP
Inventors: Tomoharu Nakayama; 智晴中山; Michio Iwabori; 道雄岩堀
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1998-01-19
Filing date: 1998-01-19
Publication date: 1999-07-30
Anticipated expiration: 2018-01-19
Also published as: JP3651223B2

Abstract

(57)【要約】【課題】全軸空転時や全軸滑走時にも、ほぼ車両速度
に応じた基準速度演算により空転滑走制御を良好に行わ
せる。加速性能、乗り心地を向上させる。【解決手段】複数の車輪をそれぞれ駆動するモータ等
の各回転速度相当値が入力されて基準速度演算値を出力
する基準速度演算手段と、前記基準速度演算値と各回転
速度相当値との差から車輪の空転・滑走を検知して各モ
ータ等のトルク指令に乗じるトルク係数を演算する空転
滑走制御手段とを有する制御装置に関する。基準速度演
算手段７Ａは、複数の回転速度相当値の中から１つを逐
次選択する回転速度選択手段７０１と、選択した回転速
度相当値を微分して求めた加速度を遅延させる一次遅れ
フィルタ７０６と、回転速度選択手段７０１により選択
した回転速度相当値の変化率を前記フィルタ７０６によ
り遅延させた加速度に応じて制限し、基準速度演算値と
して出力する変化率制限手段７０４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気車において、
車輪の空転・滑走を検知してモータ等の発生トルクを制
御する制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０に、電気車１両の制御装置の全体
構成例を示す。この例では、トルク発生手段としてモー
タを用いているが、他のトルク発生手段として空気ブレ
ーキを用いる場合もある。以下、この従来技術の構成及
び動作を説明する。まず、架線１からパンタグラフ２を
介して直流電圧をインバータ装置３に印加する。インバ
ータ装置３は直流／交流変換を行い、トルク指令Ｔ^* ₁，
Ｔ^* ₂，Ｔ^* ₃，Ｔ^* ₄に応じたトルクで、４台のモータ４
１，４２，４３，４４をそれぞれ駆動する。ここでは、
インバータ装置３を４台のインバータによって構成し、
各モータの発生トルクを個別に制御する場合を例示して
説明するが、複数のモータを１台のインバータで駆動す
る場合もある。

【０００３】インバータ装置３に入力されるトルク指令
Ｔ^* ₁，Ｔ^* ₂，Ｔ^* ₃，Ｔ^* ₄は、トルク指令演算手段１０に
より運転指令から演算される一括のトルク指令Ｔ^*と、
空転滑走制御手段８の出力であるトルク係数Ｋ_T1，
Ｋ_T2，Ｋ_T3，Ｋ_T4とを、乗算器６１，６２，６３，６４
により乗算した結果である。空転滑走制御手段８から出
力されるトルク係数Ｋ_T1，Ｋ_T2，Ｋ_T3，Ｋ_T4は、基準速
度演算手段７により演算される基準速度演算値ｆ_r(ref)
と、速度検出値ｆ_r1，ｆ_r2，ｆ_r3，ｆ_r4とに基づいて演
算される。速度検出値ｆ_r1，ｆ_r2，ｆ_r3，ｆ_r4は、各モ
ータ４１，４２，４３，４４に取り付けられた速度セン
サ５１，５２，５３，５４の出力信号を、速度検出演算
手段９１，９２，９３，９４により演算して得られる。

【０００４】図１１に、従来の基準速度演算手段７の構
成例を示す。回転速度選択手段７０１では、各モータ４
１，４２，４３，４４の回転速度の大きさ（｜ｆ_r1｜，
｜ｆ_r2｜，｜ｆ_r3｜，｜ｆ_r4｜）の中から、力行中は最
小の値を、制動中は最大の値をそれぞれ選択し、回転速
度ｆ_rとして出力することが通常行なわれる。ここで、
場合によっては、力行中は２番目に小さい値を、制動中
は２番目に大きい値を選択することもある。変化率制限
手段７０４では、最大の下り勾配時に得られる車両の最
大加速度、最大の上り勾配時に得られる車両の最大減速
度、更に応荷重の誤差や線路条件の変化などを考慮した
マージンを加えた一定値α_max1，−α_max2を用い、これ
らを各々上限値、下限値として回転速度ｆ_rの単位時間
当たりの変化率を制限し、基準速度演算値ｆ_r(ref)とし
て出力する。

【０００５】図１０における空転滑走制御手段８及び基
準速度演算手段７の動作について、第１番目のモータ４
１により駆動される車輪のみが空転した場合を例にと
り、図１２を用いて説明する。図１２に示すようにある
時点で空転が発生すると、空転の発生した車輪に繋がる
モータ４１の回転速度の大きさ｜ｆ_r1｜は、空転してい
ない車輪の回転速度、すなわちほぼ車両速度に対応した
回転速度の大きさよりも大きくなる。上記基準速度演算
手段７では、この空転していない車輪に繋がる他のモー
タの回転速度を基準速度演算値ｆ_r(ref)とする。このた
め、基準速度演算値ｆ_r(ref)と、１番目のモータ４１の
回転速度の大きさ｜ｆ_r1｜との差Δｆ_r1は、空転に伴っ
て大きくなる。

【０００６】そこで、この速度差Δｆ_r1に応じて、時刻
ｔ₁以後、１番目のモータ４１のトルク係数Ｋ_T1を絞り
込み、時刻ｔ₂以後は一定に保つ。すなわち、１番目の
モータ４１のトルク指令Ｔ^* ₁を絞り込むことにより、空
転した車輪（モータ４１による駆動車輪）の再粘着を図
る。そして、時刻ｔ₂以後Δｆ_r1が減少していき、車輪
が再粘着したと判断されるならば、時刻ｔ₃以後、トル
ク係数Ｋ_T1を決められたパターンに従い１００％に戻し
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の基準速
度演算手段７において、変化率制限手段７０４の制限値
には、下り勾配での車両の最大加速度、上り勾配での最
大減速度といった値に、応荷重の誤差や線路条件の変化
を考慮して所定のマージンを加えた一定値α_max1，−α
_max2が設定されている。例えば、この値（α_max1）は、
平坦な場所での車両加速度の２倍程度、力行時の上り勾
配では３倍以上にも及ぶ大きな値である。

【０００８】このため、駆動されるすべての車輪が空転
（全軸空転）あるいは滑走（全軸滑走）する場合、基準
速度演算手段７の回転速度ｆ_rが変化率制限にかかるま
でに、時間がかかってしまう。この変化率制限にかかる
までの間、空転・滑走している車輪に繋がるモータの回
転速度を基準速度演算値ｆ_r(ref)としてしまい、モータ
回転速度の大きさと基準速度演算値ｆ_r(ref)との差が生
じずに空転滑走制御が働かないので、空転・滑走が発展
してしまう。また、基準速度演算値ｆ_r(ref)がこの変化
率制限にかかり、モータ回転速度の大きさと基準速度演
算値ｆ_r(ref)との間に差が生じ、空転滑走制御が働き始
めたとしても、そのときには空転・滑走が発展してしま
っている上に、変化率制限の制限値が実際の車両加速度
に対応した値よりも非常に大きいことから基準速度演算
値ｆ_r(ref)が実際の車両速度に対応した値よりも大きな
値になってしまっているため、空転した車輪を再粘着で
きない。更に、たとえ再粘着できたとしても、トルクを
大きく絞り込むために、加速性能の悪化、乗り心地の悪
化を招くといった問題があった。

【０００９】そこで本発明は、全軸空転や全軸滑走時の
空転滑走制御の遅れを小さくし、加速性能及び乗り心地
の向上を可能にした電気車の制御装置を提供しようとす
るものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】一般に電気車では、空転
・滑走が発生している短期間において、勾配が大きく変
わるなどして急激に車両加速度が変化することはないの
で、全軸空転や全軸滑走前の車両加速度は、トルクの変
化がない場合、全軸空転または全軸滑走中の車両加速度
とほぼ同じと見なすことができる。そこで、常に、時間
的に少し前の加速度に、空転・滑走が発生する僅かな期
間中の若干の勾配変化と検出誤差とを考慮したマージン
を加えた値を、回転速度の変化率を制限する手段の制限
値にする。すなわち、この制限値は、応荷重などに関係
なく常に実際の車両加速度に対応した値に近い値とな
る。従って、全軸空転や全軸滑走時において、回転速度
がほとんど遅れなくこの変化率制限にかかり、車両速度
にほぼ対応した基準速度演算値を得ることができる。こ
れにより、全軸空転または全軸滑走時にも空転滑走制御
が正常に働き、乗り心地、車両の加速性能の向上を図る
ことができる。

【００１１】すなわち、請求項１記載の発明では、基準
速度演算手段において、変化率制限手段による回転速度
の制限値を、選択した回転速度相当値を微分して得た加
速度を遅延要素により遅延させた値に、空転・滑走が発
生する僅かな期間の勾配の変化や検出誤差などを考慮し
たマージンを加えた値とする。つまり、この発明では、
全軸空転や全軸滑走時にそれらが発生する前の加速度を
求めるために、回転速度を微分すると共にその後段に遅
延要素を設け、常に時間的に少し前の加速度を演算す
る。この遅延させた加速度に空転・滑走が発生する僅か
な期間中の勾配変化や回転速度検出誤差などを想定した
マージンを加えてなる値を制限値として回転速度を制限
することにより、全軸空転・全軸滑走時においても、ほ
ぼ車両速度に対応した基準速度演算値を得る。この基準
速度演算値を用いることにより、全軸空転・全軸滑走時
にも空転・滑走検知の遅れがなく、適切なトルク絞り量
で空転または滑走した車輪を再粘着させることができ
る。

【００１２】請求項２の発明では、請求項１の発明にお
いて、回転速度を検出する際に、トルクを出力していな
い惰行中に、基準とする車輪の径に対する各車輪の径の
比率を演算し、その演算された車輪径の比率に応じて各
回転速度相当値を補正し、この回転速度相当値を用いて
請求項１の基準速度演算を行なう。本発明では、各車輪
の径の違いによる各回転速度相当値のばらつきを補正す
るため、惰行中に基準とする車輪の径に対する各車輪の
径の比率を演算し、それぞれの回転速度相当値を車輪径
の比率に応じて補正する。これにより、各車輪径の違い
による各回転速度のばらつきが小さくなるので、このば
らつきを考慮して大きめに設定していた上記変化率制限
値のマージンを小さくすることができる。従って、空転
・滑走制御が誤って働くことなしに、全軸空転や全軸滑
走時の空転滑走制御の遅れを小さくすることなどができ
る。

【００１３】請求項３の発明では、請求項１または請求
項２の発明において、複数の回転速度相当値の中から１
つを逐次選択する際、力行時には複数の回転速度相当値
の中で最小値を、制動時には最大値を逐次選択し、これ
らの値を用いて基準速度演算を行なう。本発明では、全
軸空転や全軸滑走以外の場合において、基準速度演算値
を車両速度に対応した値にできるだけ近い値とするため
に、回転速度選択手段において、力行時には最小の回転
速度相当値を、制動時には最大の回転速度相当値を選択
する。すなわち、全軸空転や全軸滑走時以外の場合、言
い換えれば少なくとも空転していない車輪がある場合に
は、その車輪の回転速度が本システムで得られる値の中
で車両速度に対応した値に最も近いことから、その値を
選択し、請求項１または請求項２の基準速度演算を行な
う。これにより、少なくとも空転していない車輪がある
場合には、車両速度に対応した値に最も近い値を基準速
度演算値とすることができる。更に、各車輪の空転・滑
走が各々の時刻に発生して全軸空転や全軸滑走に至る場
合に、ほぼ確実にこれらの発生前の加速度を用いて請求
項１の基準速度演算を行なうことができる。

【００１４】請求項４の発明では、請求項１、請求項２
または請求項３の発明において、車輪へ伝達するトルク
を制御するためのトルク指令と、遅延させた加速度とに
応じて回転速度の変化率を制限する。本発明では、加速
度がトルクに応じて変化するので、回転速度の変化率制
限値を、遅延させた加速度とトルク指令とから演算す
る。こうして、トルクの変化による加速度の変化が、変
化率制限値に反映される。従って、トルクが変化したと
きに、誤って変化率制限にかかり空転・滑走制御が働く
ことなしに、または、この誤検知を想定してマージンを
大きくとることなしに、基準速度を演算することができ
る。こうして得られた基準速度演算値を用いることによ
り、空転・滑走の誤検知なしに、全軸空転や全軸滑走検
知の遅れを小さくすることなどができる。

【００１５】請求項５の発明では、請求項４において、
上記加速度を遅延させる遅延要素と同等の遅延要素を介
したトルク指令で現在のトルク指令を除算することによ
りトルク指令の比を求め、その比を変化率制限手段の上
下限値に乗算する。本発明では、常に、現在のトルク指
令を、上記加速度を遅延させる遅延要素と同等の遅延要
素により遅延させたトルク指令で除算することにより、
トルク指令の比を求めている。これは、このトルク指令
の比を上記変化率制限値に乗算することにより、トルク
の変化に伴う加速度の変化を、基準速度演算の変化率制
限値に反映させるためである。すなわち、トルクの変化
によって速度が変化すると、変化率制限値を加速度同様
に変化させる。従って、トルクが変化したときに、基準
速度演算値が誤って変化率制限にかかり誤って空転滑走
制御が働くことなしに、または、この誤動作を想定して
マージンを大きくとることなしに、基準速度を演算する
ことができる。

【００１６】請求項６の発明では、請求項１、請求項
２、請求項３、または請求項４の発明において、全軸空
転または全軸滑走時に、遅延要素を介して遅延させた加
速度をホールドする。また、請求項７の発明では、請求
項５の発明において、全軸空転や全軸滑走時に、遅延要
素を介して遅延させた加速度と、同等の遅延要素を介し
たトルク指令とをホールドする。本発明では、全軸空転
や全軸滑走時に、それらが発生する前の加速度やトルク
指令をホールドすることにより、再粘着に長い時間を要
する全軸空転、全軸滑走が発生し、または全軸空転、全
軸滑走が連続して発生する場合に、更には、トルク指令
が変化して加速度が変わる場合においても、全軸空転や
全軸滑走発生前のトルク指令ホールド値からのトルク指
令の変化に応じて基準速度演算値を変化させることを可
能としている。

【００１７】請求項８の発明では、請求項１、請求項
２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６または請
求項７の発明において、例えば上り坂等で、車両が後退
時に起動する場合、回転速度の変化率制限手段の下限値
として、上限値の逆極性の値を設定する。坂道などで車
両が後退中に起動する場合、車両の速度は減速から加速
へと切り替わる。本発明では、この車両後退中に回転速
度が負の下限値で制限され、前進中には正の上限値で制
限される。従って、後退から前進に切り替わるときに、
回転速度が誤って変化率制限にかかり、空転・滑走を誤
検知することがなく、また、全軸空転や全軸滑走時にお
いて、ほぼ車両速度に対応した基準速度演算値を得るこ
とができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。まず、請求項１の発明の実施形態を述べ
る。制御装置の全体構成は図１０と同一であるため、説
明は省略する。図１は、この実施形態における基準速度
演算手段７Ａのブロック図であり、回転速度選択手段７
０１は、各モータ４１，４２，４３，４４の回転速度検
出値の大きさ｜ｆ_r1｜，｜ｆ_r2｜，｜ｆ_r3｜，｜ｆ_r4｜
から、空転していない車輪につながるモータの回転速度
ｆ_rを選択する。こうして得られる回転速度ｆ_rを変化率
制限手段７０４により制限し、基準速度演算値ｆ_r(ref)
として出力する。全軸空転時には回転速度ｆ_rが大きく
なると共に、全軸滑走時には回転速度ｆ_rが小さくな
り、変化率制限された値が基準速度演算値ｆ_r(ref)とな
る。なお、ここでは回転速度相当値として各モータ４
１，４２，４３，４４の回転速度検出値を用いている
が、各モータ４１，４２，４３，４４により駆動される
車輪の回転速度検出値を用いることも実質的には同一の
着想に基づくものであり、更には、回転速度相当値とし
て回転速度検出値の代わりに回転速度推定値を用いても
良い。

【００１９】力行時における変化率制限手段７０４の演
算方法を説明する。回転速度選択手段７０１の出力ｆ_r
を微分器７０５により微分し、基準加速度α_rを得る。
全軸空転または全軸滑走発生前の加速度を得るために、
この基準加速度α_rを、時間遅れを近似的に実現するた
めの遅延要素である一時遅れフィルタ（Ｌ．Ｐ．Ｆ）７
０６に入力し、時間遅れを伴ったデータに変換する。そ
して、一時遅れフィルタ７０６の出力値に対し、乗算器
７０８で若干の勾配の変化や検出誤差などを想定したマ
ージンを加える（乗算する）。力行時には、切替スイッ
チ７１０により乗算器７０８の出力をそのまま選択し、
変化率制限手段７０４の上限値とする。一方、切替スイ
ッチ７２０及び符号反転器７２１により、負の一定値
（−Ａ）（例えば制御装置の最小設定値）を変化率制限
手段７０４の下限値にする。

【００２０】制動時においても、演算方法は力行時と同
様である。ただし、変化率制限手段７０４の上限値とし
て、切替スイッチ７１０により正の一定値Ａ（例えば制
御装置の正の最大設定値）を選択し、下限値として、切
替スイッチ７２０及び符号反転器７２１により乗算器７
０８の出力値を負の値にして選択する。

【００２１】このように求められた上下限値で変化率制
限することにより、全軸空転または全軸滑走時におい
て、ほぼ車両速度に対応した基準速度演算を行なうこと
が可能になる。そして、この基準速度演算値を用いて空
転滑走制御を行なうことにより、全軸空転や全軸滑走時
にも、空転・滑走検知の遅れがほとんどなく、トルク指
令を必要以上に絞り込むことなしに空転滑走制御を行な
う。

【００２２】次に、請求項２の発明の実施形態を、図２
の全体構成図を用いて説明する。図１０に示した従来技
術と異なっているのは、速度検出演算手段９１，９２，
９３，９４の後段に設けた車輪径補正手段１１により車
輪径を補正している点であり、その他は図１０と同様で
ある。車輪径補正は、モータ４１，４２，４３，４４が
トルクを出力していない惰行時に、すなわち全車輪が空
転していない時に、各車輪の速度検出値の違いに基づい
て、基準とする車輪の径に対する各車輪の径の比率を演
算し、その車輪径の比率を用いて車輪の回転速度を補正
するものである。この車輪径補正後の回転速度検出値を
用いて空転滑走制御を行うことにより、車輪径の違いに
よる回転速度検出のばらつきがほとんどなくなるので、
このばらつきを考慮して大きめに設けていたマージンを
小さくすることができる。従って、空転・滑走の誤検知
なしに、検知の遅れを小さくすることができる。

【００２３】請求項３の発明の実施形態を、図３の基準
速度演算手段７Ｂのブロック図を用いて説明する。この
基準速度演算手段７Ｂは、従来技術の図１０、請求項２
の実施形態である図２の何れかの全体構成においても適
用可能である。図３が図１と異なる点は、図１における
回転速度選択手段７０１を、最大値選択手段７０２Ａ、
最小値選択手段７０２Ｂ、切替スイッチ７０３により構
成した点である。

【００２４】この実施形態の動作を、以下に説明する。
最大値選択手段７０２Ａ、最小値選択手段７０２Ｂによ
り、常に、回転速度検出値の大きさ（｜ｆ_r1｜，｜ｆ_r2
｜，｜ｆ_r3｜，｜ｆ_r4｜）の最大値ｆ_rmax、最小値ｆ
_rminを選択する。切替スイッチ７０３は、力行時に最小
値ｆ_rmin、制動時（回生時）に最大値ｆ_rmaxを選択して
回転速度ｆ_rとする。以降は図１の場合と同様に、変化
率制限手段７０４により回転速度ｆ_rの変化率を制限
し、基準速度演算値ｆ_r(ref)とする。

【００２５】この場合、全軸空転または全軸滑走時に
は、変化率制限手段７０４により、図１の実施形態で説
明した上限値または下限値により制限された値を基準速
度演算値ｆ_r(ref)にする。一方、全軸空転時または全軸
滑走時以外には、上記最大値選択手段７０１、最小値選
択手段７０２、切替スイッチ７０３により、空転してい
ない車輪に繋がるモータの回転速度検出値を基準速度演
算値ｆ_r(ref)とし、基本的には変化率制限にかからな
い。こうして、力行時には最小の回転速度を、制動時に
は最大の回転速度を選択することにより、全軸空転また
は全軸滑走時には、請求項１あるいはそれに請求項２を
加えた手段により基準速度演算値を得ると共に、全軸空
転または全軸滑走時以外には、本システムで得られる速
度情報の中で車両速度に対応した値に最も近い値を基準
速度演算値ｆ_r(ref)とすることができる。

【００２６】次に、請求項４，５の発明の実施形態を、
図４〜図６を参照しつつ説明する。図４はこれらの実施
形態が適用される制御装置の全体構成を示すもので、図
２における基準速度演算手段７にトルク指令Ｔ^*を入力
する系を追加して基準速度演算手段７Ｃまたは７Ｄが構
成されており、その他は図２と同一である。なお、図１
０に示した従来技術の全体構成（図２における車輪径補
正手段１１を除いたもの）の基準速度演算手段７にトル
ク指令Ｔ^*を入力する系を追加した構成も考えられる。

【００２７】請求項４の発明の実施形態を、図５の基準
速度演算手段７Ｃのブロック図を用いて説明する。基準
速度演算手段７Ｃは、図３の基準速度演算手段７Ｂにト
ルク補正の系を追加したものである。当然、図１の基準
速度演算手段７Ａにトルク補正の系を追加した組合わせ
も考えられる。ここでは、追加したトルク補正の系の動
作についてのみ説明する。

【００２８】トルク指令Ｔ^*は絶対値演算手段７１１に
入力され、絶対値｜Ｔ^*｜が演算される。この絶対値｜
Ｔ^*｜はトルク指令補正値演算手段７１３に入力され、
トルク指令による加速度の補正値が演算される。この補
正値は乗算器７０９に入力され、その前段の加算器７１
６によりマージンを設けた後の基準加速度α_rに乗算さ
れる。なお、この実施形態において、制動時に変化率制
限手段７０４に入力される上限値は切替スイッチ７１０
によって∞が選択される。

【００２９】次いで、請求項５の発明の実施形態を、図
６の基準速度演算手段７Ｄのブロック図を用いて説明す
る。基準速度演算手段７Ｄは、図５におけるトルク補正
の系を変更したものとなる。ここでは、変更したトルク
補正の系の動作のみ以下に説明する。トルク指令Ｔ
^*は、絶対値演算手段７１１に入力されて絶対値｜Ｔ^*｜
が演算される。この絶対値｜Ｔ^*｜は、基準加速度α_rの
遅延と同等の遅延を目的とした一時遅れフィルタ７１２
を介した値｜Ｔ_fi1 ^*｜で除算器７１４により除算され、
トルク指令の比（｜Ｔ^*｜／｜Ｔ_fi1 ^*｜）が求まる。こ
のトルク指令の比は、乗算器７０９により、マージンを
設けた後の基準加速度α_rに乗算される。これにより、
トルクの変化に伴って加速度が変化したときに、基準速
度演算値ｆ_r(ref)が誤って変化率制限にかかり空転滑走
制御が誤って動作することなしに、または、この誤動作
を想定してマージンを大きくとることなしに、基準速度
を演算することができる。

【００３０】請求項６、請求項７の発明の実施形態を図
７、図８を参照しつつ説明する。制御装置の全体構成は
図７に示すように、図４の全体構成に、空転滑走制御手
段８から出力される全軸空転検知信号を基準速度演算手
段７に入力する系を加えたものとなっている。また、図
８の基準速度演算手段７Ｅは、図６に示した基準速度演
算手段７Ｄに、全軸空転検知信号によりデータをホール
ドするホールド手段７０７，７１５を追加した構成とな
っている。ホールド手段７０７では、全軸空転（全軸滑
走）検知信号により、一時遅れフィルタ７０６で遅延さ
せた基準加速度α_rをゼロ次ホールドする。一方、トル
ク指令のホールド手段７１５でも、上記ホールド手段７
０７と同じタイミングにより、一時遅れフィルタ７１２
で遅延させたトルク指令をゼロ次ホールドする。すなわ
ちこの実施形態では、再粘着に長い時間を要する全軸空
転、全軸滑走が発生し、または全軸空転、全軸滑走が連
続して発生する場合に、更にトルク指令が変化して加速
度が変わる場合でも、請求項５で述べたトルク指令の変
化率に応じて基準速度演算値ｆ_r(ref)を変化させること
を可能としている。

【００３１】最後に、請求項８の発明の実施形態を図９
の基準速度演算手段７Ｆのブロック図を用いて説明す
る。制御装置の全体構成は、図７と同様である。基準速
度演算手段７Ｆは、図８に示した基準速度演算手段７Ｅ
に切替スイッチ７２２を追加した構成になっている。こ
の切替スイッチ７２２は、力行時に、マージンを設けた
後の加速度すなわち上限値と同じ値を選択し、符号反転
器７２１を通して上限値の負値が下限値として設定され
る。従って、後退から前進に切り替わるときに、回転速
度が誤って変化率制限にかかり空転・滑走を誤検知する
ことなく、また、全軸空転あるいは全軸滑走値におい
て、ほぼ車両速度に対応した基準速度演算値ｆ_r(ref)を
得ることができる。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、全軸空
転時や全軸滑走時にも回転速度がほとんど遅れなく変化
率制限にかかり、ほぼ車両速度に対応した基準速度演算
が行なわれるため、その基準速度演算値を用いた空転滑
走制御が良好に実行される。これにより、全軸空転時や
全軸滑走時における加速性能や乗り心地を改善すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に記載した発明の実施形態を示す図で
ある。

【図２】請求項２に記載した発明の実施形態を示す図で
ある。

【図３】請求項３に記載した発明の実施形態を示す図で
ある。

【図４】請求項４，５に記載した発明の実施形態を示す
図である。

【図５】請求項４に記載した発明の実施形態を示す図で
ある。

【図６】請求項５に記載した発明の実施形態を示す図で
ある。

【図７】請求項６，７に記載した発明の実施形態を示す
図である。

【図８】請求項６，７に記載した発明の実施形態を示す
図である。

【図９】請求項８に記載した発明の実施形態を示す図で
ある。

【図１０】電気車１両の制御装置の全体構成を示す図で
ある。

【図１１】従来の基準速度演算手段の構成例を示す図で
ある。

【図１２】従来の空転滑走制御の動作説明図である。

【符号の説明】

１架線２パンタグラフ３インバータ装置４１，４２，４３，４４モータ５１，５２，５３，５４速度センサ６１，６２，６３，６４乗算器７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ，７Ｅ，７Ｆ基準速度演
算手段７０１回転速度選択手段７０２Ａ最大値選択手段７０２Ｂ最小値選択手段７０３，７１０，７２０，７２２切替スイッチ７０４変化率制限手段７０５微分器７０６，７１２一次遅れフィルタ７０７，７１５ホールド手段７０８，７０９乗算器７１１絶対値演算手段７１３トルク指令補正値演算手段７１４除算器７１６加算器７２１符号反転器８空転滑走制御手段９１，９２，９３，９４速度検出演算手段１０トルク指令演算手段１１車輪径補正手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の車輪をそれぞれ駆動するトルク発
生手段の各回転速度相当値が入力されて基準速度演算値
を出力する基準速度演算手段と、前記基準速度演算値と
トルク発生手段の各回転速度相当値との差から車輪の空
転・滑走を検知して各トルク発生手段のトルク指令に乗
じるトルク係数を演算する空転滑走制御手段とを有する
電気車の制御装置において、前記基準速度演算手段は、複数の回転速度相当値の中から１つの回転速度相当値を
逐次選択する回転速度選択手段と、選択した回転速度相当値を微分して求めた加速度を遅延
させる遅延要素と、前記回転速度選択手段により選択した回転速度相当値の
変化率を前記遅延要素により遅延させた加速度に応じて
制限し、基準速度演算値として出力する変化率制限手段
と、を備えたことを特徴とする電気車の制御装置。
【請求項２】請求項１記載の電気車の制御装置におい
て、トルク発生手段がトルクを出力していない惰行運転中
に、基準となる車輪の径に対する各車輪の径の比率を演
算し、演算された車輪径の比率に応じて各回転速度相当
値を補正する車輪径補正手段を備えたことを特徴とする
電気車の制御装置。
【請求項３】請求項１または２記載の電気車の制御装
置において、回転速度選択手段は、力行時には複数の回転速度相当値
の中の最小値を、制動時には複数の回転速度相当値の中
の最大値を逐次選択することを特徴とする電気車の制御
装置。
【請求項４】請求項１，２または３記載の電気車の制
御装置において、基準速度演算手段は、回転速度選択手段により選択した
回転速度相当値の変化率を前記遅延要素により遅延させ
た加速度とトルク発生手段のトルク指令とに応じて制限
し、基準速度演算値として出力することを特徴とする電
気車の制御装置。
【請求項５】請求項４記載の電気車の制御装置におい
て、基準速度演算手段は、トルク発生手段のトルク指令を遅
延させる遅延要素と、この遅延要素により遅延させたト
ルク指令で現在のトルク指令を除算する除算手段とを有
し、この除算手段の出力と遅延させた加速度とに応じて
回転速度相当値の変化率を制限することを特徴とする電
気車の制御装置。
【請求項６】請求項１，２，３または４記載の電気車
の制御装置において、複数の車輪のすべてが空転する全軸空転または複数の車
輪のすべてが滑走する全軸滑走を検知する検知手段と、この検知手段による全軸空転または全軸滑走の検知時
に、遅延させた加速度をホールドするホールド手段とを
備えたことを特徴とする電気車の制御装置。
【請求項７】請求項５記載の電気車の制御装置におい
て、複数の車輪のすべてが空転する全軸空転または複数の車
輪のすべてが滑走する全軸滑走を検知する検知手段と、この検知手段による全軸空転または全軸滑走の検知時
に、遅延させた加速度及び遅延させたトルク指令をホー
ルドするホールド手段とを備えたことを特徴とする電気
車の制御装置。
【請求項８】請求項１，２，３，４，５，６または７
記載の電気車の制御装置において、車両の後退時にトルク発生手段を起動する際に、前記変
化率制限手段における変化率制限の下限値として上限値
の逆極性の値を設定することを特徴とする電気車の制御
装置。