KR100710404B1 - 전기차 제어 장치 - Google Patents

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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

각 차축 속도에 대응한 주파수로부터 최대 주파수와 최소 주파수를 추출한다. 이 최대 주파수에서 최소 주파수를 감산하여 제1 주파수 편차를 얻는 동시에, 이 제1 주파수 편차가 1차 지연계로서 입력되어 제2 주파수 편차를 얻는다. 또한 상기 제1 주파수 편차에서 제2 주파수 편차를 감산하여 공회전 검지 설정 편차를 얻는 동시에, 차륜의 공회전을 주파수 레벨로 판정하는 공회전 검지 설정값을 얻는다. 상기 공회전 주파수 편차와 공회전 검지 설정값을 비교하여 공회전 검지 신호를 출력하는 동시에, 이 공회전 검지 신호에 따라 교류 전동기의 토크 보정량을 연산하도록 한 전기차 제어 장치이다.
전기차, 제어, 공회전, 활주, 검지, 토크, 보정

Description

전기차 제어 장치 {ELECTRIC VEHICLE CONTROL DEVICE}
본 발명은 교류 전동기로 구동되는 전기차의 차량 공회전 제어 등을 행하는 전기차 제어 장치에 관한 것이다.
전기차는 통상 차륜(차바퀴)과 레일 사이의 점착력(adhesive force)에 의해 가감 속도를 행하지만, 교류 전동기의 기동 시에 상기 점착력보다 큰 구동력을 부여하면 차륜의 공회전(idle running)이 생기고, 또 제동 시에 상기 점착력보다 큰 제동력(breaking force)을 가하면 차륜의 활주(slip)가 생긴다. 때문에 종래부터 공회전·활주를 검출하여 교류 전동기의 발생 토크를 저감하고, 신속히 재점착(re-adhesion)시킴으로써 전기차의 가감 속도 성능을 향상시키는 것이 행해지고 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1에서는, 먼저, 복수의 교류 전동기의 회전 속도의 평균 속도를 연산하고, 이 평균 속도와 각 교류 전동기의 회전 속도의 비로부터 각 교류 전동기에 결합된 차륜의 차륜 직경 차 보정량이 연산되며, 이어서 상기 차륜 직경 차 보정량과 평균 속도로부터 각 제어 유닛에 있어서의 재점착 제어의 기준이 되는 기준 속도를 연산한다. 그리고, 각 제어 유닛마다 상기 평균 속도와 제어하는 교류 전동기의 회전 속도에 따라 차륜의 공회전을 검지하여, 각 제어 유닛마다 기준 속도와 제어하는 교류 전동기의 회전 속도의 차분에 따라 교류 전동기의 토크를 좁 혀, 공회전 재점착 제어를 행하고 있다.
특허 문헌 1: 일본국 공개특허공보 제2001-145207호(3쪽, 도 1)
발명이 해결하고자 하는 과제
그러나, 종래의 전기차 제어 장치에서는, 전술한 바와 같이 교류 전동기의 평균 속도와 제어하는 교류 전동기의 회전 속도에 따라 공회전을 검지하여, 각 제어 유닛마다 기준 속도와 제어하는 교류 전동기의 회전 속도의 차분에 따라 토크 제어를 행하고 있기 때문에, 평균 속도 연산 수단이나 차륜 직경 차 보정량 연산 수단이 필요하게 되고, 제어가 복잡하다는 문제점이 있었다.
본 발명은, 전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 제어의 간소화를 도모하는 동시에 신속한 처리가 가능한 전기차 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한 것이다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명에 따른 전기차 제어 장치는, 인버터(inverter)로 토크 제어되는 복수의 교류 전동기에 각각 대응한 차축의 차축 속도를 검출하여 차축에 직결된 차륜의 공회전을 검지하는 전기차 제어 장치에 있어서, 각 차축 속도에 대응한 주파수로부터 최대 주파수를 추출하는 고위 우선 연산 수단, 각 차축 속도에 대응한 주파수로부터 최소 주파수를 추출하는 저위 우선 연산 수단, 최대 주파수에서 최소 주파수를 감산하여 제1 주파수 편차를 연산하는 제1 감산기, 제1 주파수 편차가 1차 지연계(delay system)로서 입력되어 제2 주파수 편차를 연산하는 1차 지연 수단, 제1 주파수 편차에서 제2 주파수 편차를 감산하여 공회전 주파수 편차를 연산하는 제2 감산기, 차륜의 공회전을 주파수 레벨로 판정하는 공회전 검지 설정값을 출력하는 공회전 검지 설정 수단, 상기 공회전 주파수 편차와 공회전 검지 설정값을 비교하여 공회전 주파수 편차가 공회전 검지 설정값보다 크면 공회전 검지 신호를 출력하는 공회전 검지 수단, 및 공회전 검지 신호에 따라 교류 전동기의 토크 보정량을 연산하여 인버터에 토크 보정을 지령하는 토크 보정 연산 수단을 구비하는 것이다.
발명의 효과
본 발명은, 제1 주파수 편차로부터 제2 주파수 편차를 감산하여 공회전 시에만 변동하는 공회전 주파수 편차를 연산하고, 공회전 주파수 편차와 공회전 검지 설정값을 비교함으로써 공회전 검지 신호를 출력하므로, 차륜 직경 차에 영향을 받지않고, 순간에 공회전 검출을 행할 수 있어, 간단하고 신속·정확한 토크 보정 제어가 가능해지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명을 실시하기 위한 실시예 1에 있어서의 전기차 제어 장치와 인버터 및 교류 전동기의 관계를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명을 실시하기 위한 실시예 1의 전기차 제어 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 2에 있어서 공회전 검지를 설명하는 설명도이다.
도 4는 본 발명을 실시하기 위한 실시예 2의 전기차 제어 장치를 나타낸 블 록도이다.
도 5는 도 4에 있어서 공회전 검지를 설명하는 설명도이다.
도 6은 본 발명을 실시하기 위한 실시예 3의 전기차 제어 장치를 나타낸 블록도이다.
도 7은 도 6에 있어서 토크 패턴의 전환을 설명하는 설명도이다.
도 8은 본 발명을 실시하기 위한 실시예 4에 있어서의 전기차 제어 장치와 인버터 및 교류 전동기의 관계를 나타내는 구성도이다.
도 9는 본 발명을 실시하기 위한 실시예 4의 전기차 제어 장치를 나타낸 블록도이다.
도 10은 도 9에 있어서 공회전 검지를 설명하는 설명도이다.
도 11은 본 발명을 실시하기 위한 실시예 5의 전기차 제어 장치를 나타낸 블록도이다.
도 12는 도 11에 있어서 공회전 검지를 설명하는 설명도이다.
도 13은 본 발명을 실시하기 위한 실시예 6의 전기차 제어 장치를 나타낸 블록도이다.
도 14는 도 13에 있어서 토크 패턴의 전환을 설명하는 설명도이다.
* 도면 부호의 설명 *
3: 인버터, 4∼7: 교류 전동기, 12: 전기차 제어 장치, 20: 고위 우선 연산 수단, 21: 저위 우선 연산 수단, 22: 제 1의 감산기, 23: 1차 지연 수단, 24: 제 2의 감산기, 25, 35, 38: 공회전 검지 설정 수단, 26, 36, 39: 공회전 검지 수단, 27, 29, 37, 40, 45, 48, 51: 토크 지령 보정 연산 수단, 28: 토크 지령 연산 수단, 30: 벡터 제어 연산 수단, 31: 제1 시간 미분 수단, 32: 제 2의 시간 미분 수단, 33: 변환 수단, 34: 제2 감산기, 41: 브레이크 지령 신호, 42: 제동력 지령 신호, 43, 46, 49: 활주 검지 설정 수단, 44, 47, 50: 활주 검지 수단.
실시예 1.
도 1은 본 발명을 실시하기 위한 실시예 1에 있어서의 전기차 제어 장치와 인버터 및 교류 전동기의 관계를 나타내는 구성도이다. 도 1에서, 가공 전선(overhead wire)(1)으로부터 집전기(power collector)(2)를 통하여 집전된 직류 전력이 인버터(3)에 공급되어 U상, V상 및 W상의 3상 교류 전력으로 변환된다. 인버터(3)의 출력인 3상 교류 전력에 의해 유도 전동기 등의 전기차용 교류 전동기(4∼7)가 구동된다. 펄스 발생기(8∼11)에 의해 검출된 각 교류 전동기(4∼7)의 회전수(N1∼N4)는 전기차 제어 장치(12)에 입력된다. 또, 전류 검출기(13∼15)에 의해 검출된 교류 전동기(4∼7)의 입력 전류(INU, INV, INW)가 전기차 제어 장치(12)에 입력된다. 또한, 운전대(도시하지 않음)로부터 역행 노치(power running notch) 지령인 운전대 지령 신호(16) 및 하중 검지 장치(load weighting device)(도시하지 않음)로부터 하중 검지 지령 신호(17)가 전기차 제어 장치(12)에 입력된다. 그리고, 전기차 제어 장치(12)로부터 출력된 q축 전류 제어 신호(18)에 의해 인버터(3)의 q축 전류 제어가 수행된다.
도 2는 본 발명을 실시하기 위한 실시예 1의 전기차 제어 장치(12)의 내부 구성을 나타낸 블록도이다. 도 1 및 도 2에 있어서, 차축 속도 연산 수단(19)에서는 펄스 발생기(8∼11)에 의해 검출된 교류 전동기(4∼7)의 회전수(N1∼N4)로부터, 차륜(도시하지 않음)이 직결된 차축(도시하지 않음)의 각 차축 속도에 대응한 주파수(FM1∼FM4)를 연산한다. 고위 우선 연산 수단(20)은 각 주파수(FM1∼FM4)로부터, 최소 직경의 차륜에 직결된 차축의 차축 속도에 대응한 최대 주파수(FMMAX)를 추출한다. 또, 저위 우선 연산 수단(21)은 각 주파수(FM1∼FM4)로부터 동일하게 최소 주파수(FMMIN)를 추출한다. 또, 이어서 제1 감산기(22)로 최대 주파수(FMMAX)에서 최소 주파수(FMMIN)를 감산하여 제1 주파수 편차(ΔFM1)를 연산한다.
그리고, 1차 지연 수단(23)에 제1 주파수 편차(ΔFM1)가 1차 지연계로서 입력되어 제2 주파수 편차(ΔFM2)가 연산된다. 다음에, 제2 감산기(24)에서는 상기 제1 주파수 편차(ΔFM1)에서 제2 주파수 편차(ΔFM2)를 감산하여 공회전 주파수 편차(ΔFMS)를 연산한다.
또한, 공회전 검지 설정 수단(25)으로부터 공회전을 주파수 레벨로 판정하는 공회전 검지 설정값(ΔFMA1)이 출력된다. 그리고, 공회전 검지 수단(26)으로 공회전 주파수 편차(ΔFMS)와 공회전 검지 설정값(ΔFMA1)을 비교하여, 공회전 주파수 편차(ΔFMS)가 공회전 검지 설정값(ΔFMA1)보다 큰 경우, 양자의 차에 따른 아날로그 양의 공회전 검지 신호(26a)를 출력한다. 공회전 검지 신호(26a)가 입력된 토크 지령 보정 연산 수단(27)에서는 공회전 검지 신호(26a)에 따라 토크 패턴의 토크 보정량(ΔT)를 연산한다.
한편, 전기차의 역행에 즈음하여 운전대로부터 지령되는 역행 노치에 대응한 운전대 지령 신호(16), 및 전기차의 중량에 대응한 하중 검지 지령 신호(17)가 토크 지령 연산 수단(28)에 입력된다. 토크 지령 연산 수단(28)에서는 양 지령 신호(16, 17)로부터 교류 전동기(4∼7)에 출력시키는 토크에 대응한 토크 지령 신호(TP)를 출력한다. 그리고, 토크 지령 보정 연산 수단(29)은 공회전이 발생했을 때만 출력하는 것이며, 토크 지령 신호(TP)로부터 토크 보정량(ΔT)를 감산하여 토크 지령 보정 신호(TP1)를 좁힌다. 다음에, 벡터 제어 연산 수단(30)은 교류 전동기(4∼7)의 입력 전류(INU, INV, INW) 및 토크 지령 보정 신호(TP1)로부터 교류 전동기(4∼7)의 토크에 대응한 q축 전류를 연산하여 q축 전류 제어 신호(18)를 출력한다. 그리고, 인버터(3)은 q축 전류 제어 신호(18)에 의해 토크 패턴을 감소시켜 공회전 재점착 제어가 이루어진다.
이와 같이 구성된 전기차 제어 장치(12)에 있어서는, 차륜 직경 차에 의해 변동하는 제2 주파수 편차(ΔFM2)를 제1 주파수 편차(ΔFM1)를 입력으로 하는 1차 지연 수단(23)으로 연산하고, 제2 감산기(24)에 의해 제1 주파수 편차(ΔFM1)로부터 제2 주파수 편차(ΔFM2)를 감산하여 공회전 시에만 변동하는 공회전 주파수 편차(ΔFMS)를 연산한다. 그리고, 공회전 검지 수단(26)으로 공회전 주파수 편차 ΔFMS와 ΔFMA1의 비교에 의해 공회전 검지를 수행하므로, 도 3에 나타낸 각 신호의 주파수-시간 특성으로부터 명백한 바와 같이, 차륜 직경 차에 영향을 받지 않고 공회전 검지 설정값(ΔFMA1)을 설정할 수 있기 때문에, 공회전 주파수 편차(ΔFMS)가 공회전 검지 설정값(ΔFMA1)보다 크게 된 시점을 공회전 발생으로서 검출하고, 그 편차에 따라 공회전 재점착 제어가 수행할 수 있다. 따라서, 교류 전동기(4∼7)의 평균 속도의 연산이나 차륜 직경 차 보정량의 연산이 불필요해지고, 구성이 간소화되기 때문에 신속한 처리를 행할 수 있다.
실시예 2.
도 4는 본 발명의 실시예 2의 전기차 제어 장치(12)를 나타낸 블록도이다. 도 4에 있어서, 도면 부호 16∼22, 및 28∼30은 실시예 1와 동일한 것이다.
도 1 및 도 4에 있어서, 실시예 1과 마찬가지로 제1 감산기(22)에 의해 제1 주파수 편차(ΔFM1)가 연산된다. 제1 주파수 편차(ΔFM1)가 제1 시간 미분 수단(31)에 입력되면, 제1 주파수 편차(ΔFM1)에 대한 소정의 시간 측정 개시 시로부터 소정의 시간 t1 동안의 시간 미분에 의해 제1 시간 변화량(ΔFM1D)을 연산한다. 또, 제2 시간 미분 수단(32)에 제1 주파수 편차(ΔFM1)가 입력되어, 소정의 시간 측정 개시 시로부터 시간 t1보다 긴 소정의 시간 t2 동안의 시간 미분에 의해 일시적인(temporary) 시간 변화량[ΔFM2D(t2)]을 연산한다.
이어서, 변환 수단(33)에서는 일시적인 시간 변화량[ΔFM2D(t2)]을 시간 t1의 변화량으로 변환하여 제2 시간 변화량(ΔFM2D)을 출력한다. 다음에, 제2 감산기(34)로 제2 시간 변화량(ΔFM2D)에서 제1 시간 변화량(ΔFM1D)을 감산하여 공회전 주파수 편차(ΔFMS)를 연산한다. 또한, 공회전 검지 설정 수단(35)으로부터 공회전을 주파수 레벨로 판정하는 공회전 검지 설정값(ΔFMAD)이 출력된다. 그리고, 공회전 검지 수단(36)에서 공회전 주파수 편차(ΔFMS)가 공회전 검지 설정값(ΔFMAD) 보다 크면, 양자의 차이에 따른 아날로그 양의 공회전 검지 신호(36a)를 출력한다.
공회전 검지 신호(36a)가 입력된 토크 지령 보정 연산 수단(37)에서는 공회전 검지 신호(36a)에 따라 토크 패턴의 토크 보정량(ΔT)을 연산한다. 이후는 실시예 1과 마찬가지로, 토크 지령 신호(TP)로부터 토크 보정량(ΔT)를 감산한 토크 지령 보정 신호(TP1)에 의해, 벡터 제어 연산 수단(30)을 통하여 인버터(3)에 q축 전류 제어 신호(18)를 공급하고, 교류 전동기(4∼7)의 q축 전류를 제어함으로써 공회전 재점착 제어가 이루어진다.
이와 같이 구성된 전기차 제어 장치(12)에 있어서는, 시간 t2 동안의 제2 시간 변화량에서 시간 t1 동안의 제1 시간 변화량을 감산하여 공회전 주파수 편차(ΔFMS)를 연산하고, 공회전 주파수 편차(ΔFMS)가 공회전 검지 설정값(ΔFMAD)보다 크면, 공회전이 검지되어 공회전 검지 신호가 출력되기 때문에, 도 5에 나타낸 각 신호의 주파수-시간 특성으로부터 명백한 바와 같이, 교류 전동기(4∼7)의 평균 속도의 연산이나 차륜 직경 차 보정량의 연산이 불필요해지므로, 구성이 간소화되는 동시에 신속한 처리를 행할 수 있다.
실시예 3.
도 6은 본 발명의 실시예 3에 있어서의 전기차 제어 장치(12)를 나타낸 블록도이다. 도 1 및 도 6에 있어서, 도면 부호 16∼24, 28∼30은 실시예 1과 동일한 것이다.
도 1 및 도 6에 있어서, 실시예 1과 마찬가지로 제1 감산기(22)에서 제1 주파수 편차(ΔFM1)가 연산된다. 또한, 1차 지연 수단(23)에 상기 제1 주파수 편차(ΔFM1)가 입력되고, 1차 지연계로서 제2 주파수 편차(ΔFM2)가 연산된다. 이어서 제2 연산기(24)에서, 제1 주파수 편차(ΔFM1)에서 제2 주파수 편차(ΔFM2)가 감산되어 공회전 주파수 편차(ΔFMS)가 연산된다. 그리고, 공회전 검지 설정 수단(38)으로부터 공회전을 주파수 레벨로 판정하는 공회전 검지 설정값(ΔFMA2)이 출력된다. 이 실시예에서는, 공회전 검지 설정값(ΔFMA2)은 도 7에 나타낸 바와 같이 저위 우선 연산 수단(21)으로부터 입력된 차축 속도에 대응한 주파수가 소정값에 이르렀을 때[예를 들면, 교류 전동기(4∼7)의 정가속도(constant acceleration) 영역으로부터 모터 특성 영역에 이르렀을 때], 소정값만큼, 예를 들면 모터 특성에 대응하여 가속도를 전환할 수 있도록 설정되도록 되어 있다.
다음에, 공회전 검지 수단(39)에서 공회전 주파수 편차(ΔFMS)와 공회전 검지 설정값(ΔFMA2)을 비교하여, 공회전 주파수 편차(ΔFMS)가 공회전 검지 설정값(ΔFMA2)보다 크면, 양자의 차에 따른 아날로그 양의 공회전 검지 신호(39a)를 출력한다. 공회전 검지 신호(39a)에 따라 토크 패턴의 토크 보정량(ΔT)을 연산한다. 이후는 실시예 1과 마찬가지로, 토크 지령 신호(TP)에서 토크 보정량(ΔT)을 감산하여 토크 지령 보정 신호(TP1)에 의해 벡터 제어 연산 수단(30)을 통하여 교류 전동기(4∼7)의 q축 전류 제어가 이루어진다.
도 7에 나타낸 각 신호의 주파수-시간 특성으로부터 명백한 바와 같이, 교류 전동기(4∼7)의 특성상, 고속 영역은 가속 성능이 변화되므로, 공회전 검지 설정값도 그것에 따라 변화시킴으로써, 고속 영역의 공회전 검지를 더욱 확실하게 행할 수 있다.
실시예 1 내지 실시예 3에 있어서, 4대의 교류 전동기(4∼7)를 구동하는 것 에 대하여 설명하였으나, 4대 이상의 교류 전동기를 구동하는 것에 대해서도 마찬가지의 효과를 기대할 수 있다.
실시예 4.
이후의 실시예는 공회전 제어에 더해 활주 제어도 마찬가지로 수행하는 경우의 예를 나타내고 있다
도 8은 상기 활주 제어를 수행하는 경우의 실시예 4에 있어서의 전기차 제어 장치와 인버터 및 교류 전동기와의 관계를 나타내는 구성도이다. 도 8에 있어서, 도면 부호 1∼15, 18은 실시예 1과 동일한 것이다.
도 8에 있어서, 실시예 1과 마찬가지로 차량 브레이크 동작에 의해, 펄스 발생기(8∼11)에 의해 검출된 각 교류 전동기(4∼7)의 회전수(N1∼N4) 및, 전류 검출기(13∼15)에 의해 검출된 교류 전동기(4∼7)의 입력 전류(INU, INV, INW)가 전기차 제어 장치(12)에 입력된다. 또한, 운전대(도시하지 않음)로부터 브레이크 지령 신호(41) 및 브레이크 수신 장치(도시하지 않음)로부터 브레이크의 양에 상당하는 제동력(break force) 지령 신호(42)가 전기차 제어 장치(12)에 입력된다. 그리고, 전기차 제어 장치(12)로부터 출력된 q축 전류 제어 신호(18)에 의해 인버터(3)의 q축 전류 제어가 이루어진다.
도 9는 본 발명의 실시예 4의 전기차 제어 장치(12)를 나타낸 블록도이다. 도 9에 있어서, 도면 부호 18∼24, 28∼30은 실시예 1과 동일한 것이다. 도 8 및 도 9에 있어서, 실시예 1과 마찬가지로 제1 감산기(22)에서 제1 주파수 편차(ΔFM1)가 연산된다. 또한, 1차 지연 수단(23)에 제1 주파수 편차(ΔFM1)가 입력되 고, 1차 지연계로서 제2 주파수 편차(ΔFM2)가 연산된다. 이어서 제2 감산기(24)에서, 제1 주파수 편차(ΔFM1)에서 제2 주파수 편차(ΔFM2)를 감산하여 활주 주파수 편차(ΔFMS1)가 연산된다. 그리고, 활주 검지 설정 수단(43)으로부터 활주를 주파수 레벨로 판정하는 활주 검지 설정값(ΔFMA3)이 출력된다. 그리고, 활주 검지 수단(44)에서 활주 주파수 편차(ΔFMS1)와 활주 검지 설정값(ΔFMA1)을 비교하여, 활주 검지 설정값(ΔFMA3)보다 크면, 양자의 차에 따른 아날로그 양의 활주 검지 신호(44a)를 출력한다. 활주 검지 신호(44a)가 입력된 토크 지령 보정 연산 수단(45)에서는, 활주 검지 신호복(44a)에 따라 토크 패턴의 토크 보정량(ΔT)을 연산한다.
한편, 전기차의 브레이크에 즈음하여 운전대로부터 지령 되는 역행 노치에 대응한 브레이크 지령 신호(41), 및, 브레이크 수신 장치로부터 전기차의 제동력에 상당하는 제동력 지령 신호(42)가 토크 지령 연산 수단(28)에 입력된다. 토크 지령 연산 수단에서는 양 지령 신호(41, 42)로부터 교류 전동기(4∼7)에 출력시키는 토크에 대응한 토크 지령 신호(TP)를 출력한다. 이후는 실시예 1과 마찬가지로, 토크 지령 신호(TP)에서 활주 시에 발생하는 토크 보정량(ΔT)을 감산한 토크 지령 보정 신호(TP1)에 의해 벡터 제어 연산 수단(30)을 통하여 교류 전동기의 q축 전류 제어가 이루어진다.
이와 같이, 브레이크 동작중의 활주에 있어서도, 차륜 직경 차에 의해 변동하는 제2 주파수 편차(ΔFM2)를, 제1 주파수 편차(ΔFM1)를 입력으로 하는 1차 지연 수단(23)으로 연산하고, 제2 감산기(24)로 제1 주파수 편차(ΔFM1)에서 제2 주 파수 편차(ΔFM2)를 감산하여 활주 시에만 변동하는 활주 주파수 편차(ΔFMS1)를 연산한다. 그리고, 활주 검지 수단(44)에서 활주 주파수 편차(ΔFMS1)가 활주 검지 설정값(ΔFMA3)보다 크면, 활주가 검지되어 활주 검지 신호가 출력되기 때문에, 도 10에 나타낸 각 신호의 주파수 시간 특성으로부터 명백한 바와 같이, 교류 전동기(4∼7)의 평균 속도의 연산이나 차륜 직경 차 보정량의 연산이 불필요해지므로, 구성이 간소화되는 동시에 신속한 처리를 행할 수 있다.
실시예 5.
도 11은 본 발명의 실시예 5의 전기차 제어 장치(12)를 나타낸 블록도이다. 도 11에 있어서, 도면 부호 18∼22, 28∼30은 실시예 1과 동일한 것이고, 도면 부호 31∼34는 실시예 2와 동일한 것이며, 도면 부호 41, 42는 실시예 4와 동일한 것이다.
도 1 및 도 4, 도 9, 도 11에 있어서, 실시예 1과 마찬가지로 제1 감산기(22)에서 제1 주파수 편차(ΔFM1)가 연산된다. 또, 실시예 2와 마찬가지로 제1 주파수 편차(ΔFM1)가 제1 시간 미분 수단(31)에 입력되면, 제1 주파수 편차(ΔFM1)에 대한 소정의 시간 측정 개시 시로부터 소정의 시간 t1 동안의 시간 미분에 의해 제1 시간 변화량(ΔFM1D)을 연산한다. 또, 제2 시간 미분 수단(32)에 제1 주파수 편차(ΔFM1)가 입력되어, 소정의 시간 측정 개시 시로부터 시간 t1보다 긴 소정의 시간 t2 동안의 시간 미분에 의해 일시적인 시간 변화량[ΔFM2D(t2)]을 연산한다.
이어서, 변환 수단(33)에서는 일시적인 시간 변화량[ΔFM2D(t2)]을 시간 t1의 변화량으로 변환하여 제2 시간 변화량(ΔFM2D)을 출력한다. 다음에, 제2 감산 기(34)에서 제2 시간 변화량(ΔFM2D)에서 제1 시간 변화량(ΔFM1D)을 감산하여 활주 주파수 편차(ΔFMS1)를 연산한다. 또한, 활주 검지 설정 수단(46)에서 활주를 주파수 레벨로 판정하는 활주 검지 설정값(ΔFMAD1)이 출력된다. 그리고, 활주 검지 수단(47)에서는 활주 주파수 편차(ΔFMS1)가 활주 검지 설정값(ΔFMAD1)보다 크면, 양자의 차에 따른 아날로그 양의 활주 검지 신호(47a)를 출력한다.
활주 검지 신호(47a)가 입력된 토크 지령 보정 연산 수단(48)에서는 활주 검지 신호(47a)에 따라 토크 패턴의 토크 보정량(ΔT)을 연산한다. 이후는 실시예 1과 마찬가지로, 토크 지령 신호(TP)에서 토크 보정량(ΔT)을 감산한 토크 지령 보정 신호(TP1)에 의해, 벡터 제어 연산 수단(30)을 통하여 인버터(3)에 q축 전류 제어 신호(18)를 공급하고, 교류 전동기(4∼7)의 q축 전류를 제어함으로써 활주 재점착 제어가 이루어진다.
이와 같이 구성된 전기차 제어 장치(12)에 있어서는, 시간 t2 동안의 제2 시간 변화량에서 시간 t1 동안의 제1 시간 변화량을 감산하여 활주 주파수 편차(ΔFMS1)를 연산하고, 활주 주파수 편차(ΔFMS1)가 활주 검지 설정값(ΔFMAD1)보다 크면 활주가 검지되어 활주 검지 신호가 출력되기 때문에, 도 12에 나타낸 각 신호의 주파수-시간 특성으로부터 명백한 바와 같이, 차량의 브레이크 동작중에 발생하는 활주 시에 있어서도, 교류 전동기(4∼7)의 평균 속도의 연산이나 차륜 직경 차 보정량의 연산이 불필요해지므로, 제어 구성이 간소화되는 동시에 신속한 처리를 행할 수 있다.
실시예 6.
도 13은 본 발명의 실시예 6에 있어서의 전기차 제어 장치를 나타낸 블록도이다. 도 1 및 도 9, 도 13에 있어서, 도면 부호 16∼24, 28∼30은 실시예 1과 동일한 것이고, 도면 부호 41, 42는 실시예 3과 동일한 것이다.
도 1 및 도 9, 도 13에 있어서, 실시예 1과 마찬가지로 제1 감산기(22)에서 제1 주파수 편차(ΔFM1)가 연산된다. 또한, 1차 지연 수단(23)에 상기 제1 주파수 편차(ΔFM1)가 입력되고, 1차 지연계로서 제2 주파수 편차(ΔFM2)가 연산된다. 이어서, 제2 연산기(24)에서는 제1 주파수 편차(ΔFM1)에서 제2 주파수 편차(ΔFM2)가 감산되어 활주 주파수 편차(ΔFMS1)가 연산된다. 그리고, 활주 검지 설정 수단(49)으로부터 활주를 주파수 레벨로 판정하는 활주 검지 설정값(FMA4)이 출력된다. 이 실시예 6에서는, 활주 검지 설정값(ΔFMA4)은 도 13에 나타낸 바와 같이 고위 우선 연산 수단(20)으로부터 입력된 차축 속도에 대응한 주파수가 소정값에 이르렀을 때(예를 들면 교류 전동기(4∼7)의 정가속도 영역으로부터 모터 특성 영역에 이르렀을 때), 소정값 만큼, 예를 들면 모터 특성에 대응하여 가속도를 전환할 수 있도록, 설정되도록 되어 있다.
다음에, 활주 검지 수단(50)에서 활주 주파수 편차(ΔFMS1)와 활주 검지 설정값(ΔFMA4)을 비교하여, 활주 주파수 편차(ΔFMS1)가 활주 검지 설정값(ΔFMA4)보다 크면, 양자의 차에 따른 아날로그 양의 활주 검지 신호(50a)를 출력한다. 활주 검지 신호(50a)에 따라 토크 패턴의 토크 보정량(ΔT)을 연산한다. 이후는 실시예 1과 마찬가지로, 토크 지령 신호(TP)에서 토크 보정량(ΔT)을 감산하여 토크 지령 보정 신호(TP1)에 의해 벡터 제어 연산 수단(30)을 통하여 교류 전동기(4∼7) 의 q축 전류 제어가 이루어진다.
도 14에 나타낸 각 신호의 주파수-시간 특성으로부터 명백한 바와 같이, 교류 전동기(4∼7)의 특성에 의해, 고속 영역은 감속 성능이 변화하기 때문에, 활주 검지 설정값(ΔFMA4)도 그것에 따라 변경할 수 있으므로, 차량의 고속 영역의 브레이크 동작중에 발생하는 활주 검지를 더욱 확실하게 행할 수 있다.
실시예 4 내지 실시예 6에 있어서, 4대의 교류 전동기(4∼7)를 구동하는 것에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 4대 이상의 교류 전동기를 구동하는 것에 대해서도 마찬가지의 효과를 기대할 수 있다.

Claims (7)

  1. 인버터(inverter)에 의해 토크 제어되는 복수의 교류 전동기에 각각 대응한 상기 차축의 차륜 속도를 검출하여 차축에 직결된 차축의 공회전을 검지하는 전기차 제어 장치에 있어서,
    상기 각 차축 속도에 대응한 주파수로부터 최대 주파수를 추출하는 고위 우선 연산 수단,
    상기 각 차축 속도에 대응한 주파수로부터 최소 주파수를 추출하는 저위 우선 연산 수단,
    상기 최대 주파수에서 상기 최소 주파수를 감산하여 제1 주파수 편차를 연산하는 제1 감산기,
    상기 제1 주파수 편차가 1차 지연계(delay system)로서 입력되어 제2 주파수 편차를 연산하는 1차 지연 수단,
    상기 제1 주파수 편차에서 상기 제2 주파수 편차를 감산하여 공회전 주파수 편차를 연산하는 제2 감산기,
    차륜의 공회전을 주파수 레벨로 판정하는 공회전 검지 설정값을 출력하는 공회전 검지 설정 수단,
    상기 공회전 주파수 편차와 상기 공회전 검지 설정값을 비교하여 상기 공회전 주파수 편차가 상기 공회전 검지 설정값보다 크면, 공회전 검지 신호를 출력하는 공회전 검지 수단, 및
    상기 공회전 검지 신호에 따라 상기 교류 전동기의 토크 보정량을 연산하여 상기 인버터에 토크 보정을 지령하는 토크 보정 연산 수단
    을 구비하는 전기차 제어 장치.
  2. 인버터에 의해 토크 제어되는 복수의 교류 전동기에 각각 대응한 차축의 차축 속도를 검출하여 상기 차축에 직결된 차륜의 공회전을 검지하는 전기차 제어 장치로서, 하나의 인버터에 의해 소정수의 동륜축(driving wheel shaft)에 대응한 소정수의 유도 전압기를 병렬 운전하는 전기차의 제어 장치에 있어서,
    상기 각 차축 속도에 대응한 주파수로부터 최대 주파수를 추출하는 고위 우선 연산 수단,
    상기 각 차축 속도에 대응한 주파수로부터 최소 주파수를 추출하는 저위 우선 연산 수단,
    상기 최대 주파수에서 상기 최소 주파수를 감산하여 제1 주파수 편차를 연산하는 제1 감산기,
    소정의 시간 측정 개시 시점으로부터 소정의 시간 t1 동안의 상기 제1 주파수 편차를 시간 미분하여 제1 시간 변화량을 연산하는 제1 시간 미분 수단,
    상기 시간 측정 개시 시점으로부터 상기 시간 t1보다 긴 소정의 시간 t2 동안의 상기 제1 주파수 편차를 시간 미분하여 일시적인(temporal) 시간 변화량을 연산하는 제2 시간 미분 수단,
    상기 일시적인 시간 변화량을 상기 시간 t1의 변화량으로 변환하여 제2 시간 변화량을 연산하는 변환 수단,
    상기 제2 시간 변화량에서 상기 제1 시간 변화량을 감산하여 공회전 주파수 편차를 연산하는 제2 감산기,
    상기 차륜의 공회전을 주파수 레벨로 판정하는 공회전 검지 설정값을 출력하는 공회전 검지 설정 수단,
    상기 공회전 주파수 편차와 상기 공회전 검지 설정값을 비교하여 상기 공회전 주파수 편차가 상기 공회전 검지 설정값보다 크면, 공회전 검지 신호를 출력하는 공회전 검지 신호 발생 수단, 및
    상기 공회전 검지 신호에 따라 상기 교류 전동기의 토크 보정량을 연산하여 상기 인버터에 토크 보정을 지령하는 토크 지령 보정 연산 수단
    을 구비한 전기차 제어 장치.
  3. 인버터에 의해 토크 제어되는 복수의 교류 전동기에 각각 대응한 차축의 차축 속도를 검출하여 상기 차축에 직결된 차륜의 공회전을 검지하는 전기차 제어 장치에 있어서,
    상기 각 차축 속도에 대응한 주파수로부터 최대 주파수를 추출하는 고위 우선 연산 수단,
    상기 각 차축 속도에 대응한 주파수로부터 최소 주파수를 추출하는 저위 우선 연산 수단,
    상기 최대 주파수에서 상기 최소 주파수를 감산하여 제1 주파수 편차를 연산 하는 제1 감산기,
    상기 제1 주파수 편차가 1차 지연계로서 입력되어 제2 주파수 편차를 감산하는 1차 지연 수단,
    상기 제1 주파수 편차에서 상기 제2 주파수 편차를 감산하여 공회전 주파수 편차를 연산하는 제2 감산기,
    상기 차축의 공회전을 주파수 레벨로 판정하는 공회전 검지 설정하고, 상기 차축 속도에 대응한 주파수가 소정값에 이르렀을 때 상기 공회전 검지 설정값을 소정값과 비교하여, 상기 공회전 주파수 편차에 의해 상기 공회전 검지 설정값을 소정값 만큼 저감하여 출력하는 공회전 검지 설정 수단,
    상기 공회전 주파수 편차와 상기 공회전 검지 설정값을 비교하여 상기 공회전 주파수 편차가 상기 공회전 검지 설정값보다 크면, 공회전 검지 신호를 출력하는 공회전 검지 수단, 및
    상기 공회전 검지 신호에 따라 상기 교류 전동기의 토크 보정량을 연산하여 상기 인버터에 토크 보정을 지령하는 토크 지령 보정 연산 수단
    을 구비한 전기차 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 공회전 검지 설정값은, 상기 차축 속도에 대응한 주파수가 상기 유도 전압기의 일정 가속도 영역으로부터 모터 특성 영역에 이르렀을 때, 상기 모터 특성에 대응하여 전환할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 전기차 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    차량의 브레이크 동작중에 복수의 교류 전동기에 각각 대응한 차축에 직결된 차륜에서 발생한 활주를 검지하여, 토크 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 전기차 제어 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    차량의 브레이크 동작중에 복수의 교류 전동기에 각각 대응한 차축에 직결된 차륜에서 발생한 활주를 검지하여, 토크 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 전기차 제어 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    차량의 브레이크 동작중에 복수의 교류 전동기에 각각 대응한 차축에 직결된 차륜에서 발생한 활주를 검지하여, 토크 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 전기차 제어 장치.
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