KR20090013156A - 전기차의 브레이크 제어 장치 - Google Patents

전기차의 브레이크 제어 장치 Download PDF

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Abstract

전기차의 브레이크 제어 장치에 있어서, 브레이크력 과다, 또는 브레이크력 부족 상태로 되는 것을 억제하는 것이다. 전기 브레이크력 지령 제어부(15)는 각 모터에 대한 전기 브레이크력 지령(14)을 생성하고, 비교 패턴 생성부(5)는 전기 브레이크의 종속시에 전기 브레이크력을 0 으로 감소시키면서, 기계 브레이크력으로 전환하기 위한 릴리스용 전기 브레이크력 비교 패턴(9)을 모터 주파수가 증가하는 측으로 소정 주파수만큼 시프트시킨 릴리스 예고 신호용 전기 브레이크력 비교 패턴(10)을 생성하고, 비교부(7)는 전기 브레이크력 지령(14)과 릴리스용 전기 브레이크력 비교 패턴(9) 중 작은 쪽의 신호를 전기 브레이크력 패턴(11)으로서 모터 제어부(31)에 출력하고, 비교부(8)는 릴리스 예고 신호용 전기 브레이크력 비교 패턴(10)이 전기 브레이크력 지령(14) 이하로 되는 타이밍으로 출력되는 신호를 릴리스 예고 신호(4)로서 기계 브레이크 제어 장치(2)에 출력한다.

Description

전기차의 브레이크 제어 장치{BRAKE CONTROL DEVICE FOR ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기차의 브레이크 제어 장치에 관한 것이고, 특히 전기차에 있어서 전기 브레이크와 공기 브레이크를 포함하는 기계 브레이크 사이의 블렌딩(blending) 제어 기술에 관한 것이다.
최근, 전동기를 동력으로 하는 철도 차량(이하「전기차」라 함)에 있어서, 전기차의 속도를 저하시키는 제동 수단으로서, 전기 브레이크를 병용하는 브레이크 시스템의 채용이 많아지고 있다. 전기 브레이크를 병용하는 경우, 차량의 정지 전에 전기 브레이크의 릴리스(release)를 행하면서 기계 브레이크를 기동하는 것에 의해, 전기 브레이크로부터 기계 브레이크로 전환하는 블렌딩 제어가 필요하게 되고 있다.
일반적으로, 전기 브레이크의 제어는 주 변환장치가 행하고, 기계 브레이크의 제어는 기계 브레이크 제어 장치가 행하지만, 블렌딩 제어에서는 기계 브레이크 제어 장치가 전기 브레이크력을 감시하는 동시에, 전기 브레이크력과 기계 브레이크력의 토탈 브레이크력이 일정하게 되도록 기계 브레이크를 기동하는 것이 행해진다. 이 때, 기계 브레이크의 응답이 지연된 경우에는 기계 브레이크력의 기동 지연에 의해서 토탈 브레이크력이 일정하게 되지 않기 때문에 감속도가 일정하게 되지 않고, 승차감이 악화된다고 하는 문제가 발생하는 경우가 있었다.
이런 종류의 문제 해결책의 하나로서, 전기 브레이크의 릴리스 속도보다 조금 높은 속도로, 전기 브레이크 릴리스 개시를 예고하기 위한 릴리스 예고 신호를 주 변환장치로부터 기계 브레이크 제어 장치에 대하여 출력하는 제어 수법을 개시한 문헌이 존재한다(예를 들어, 하기 특허 문헌 1).
이 특허 문헌 1에 나타내는 수법에서, 기계 브레이크 장치는 이 릴리스 예고 신호를 감시하여 기계 브레이크의 기동 지령을 앞당기는 것에 의해, 기계 브레이크력의 기동을 전기 브레이크력의 릴리스에 맞추도록 하고 있다. 즉 종래 수법에서는 전기 브레이크를 릴리스하는 속도보다 조금 높은 속도로 된 시점에서 릴리스 예고 신호를 출력하고, 그 후 전기 브레이크를 릴리스하는 속도로 된 시점에서 전기 브레이크의 릴리스를 개시하는 것이 행해진다.
[특허 문헌 1] 일본 특개평 8－164857호 공보
그렇지만, 릴리스 예고 신호를 출력하는 종래 수법에서는, 상술한 바와 같이, 전기 브레이크의 릴리스 속도보다 조금 높은 속도로 된 시점에서 릴리스 예고 신호를 출력하고, 그 후 전기 브레이크의 릴리스 속도로 된 시점에서 전기 브레이크의 릴리스를 개시하는 제어가 행해지기 때문에, 이하에 나타내는 바와 같은 문제점이 있었다.
먼저, 전기 브레이크를 릴리스하는 타이밍과 릴리스 예고 신호를 출력하는 타이밍의 시간차가 일정하게 되지 않는 경우가 있고, 브레이크력 과다, 또는 브레이크력 부족 상태를 일으키게 하는 원인으로 되었다.
또, 전기 브레이크의 릴리스 개시 속도를 가변(可變)으로 하지 않는 경우, 전기 브레이크로부터 공기 브레이크로 전환되는 타이밍이 빨라지면, 전기 브레이크를 사용하는 양이 감소하고, 기계 브레이크를 사용하는 양이 증가한다. 전기 브레이크는 모터로부터의 전기 에너지를 회생하기 위해, 사용량이 증가할수록 에너지가 절약되고 비용이 낮아지게 된다. 또, 기계 브레이크의 사용량이 감소할수록, 브레이크 슈(brake shoe)의 마모가 감소하므로, 메인터넌스(maintenance) 비용이 감소하게 된다. 즉, 종래 수법에서는 전기 브레이크를 사용하는 양이 감소하는 동시에, 기계 브레이크의 사용량도 증대하기 때문에, 에너지 절약 효과가 작아지고, 또한 비용이 증대한다고 하는 문제점이 있었다.
한편, 전기 브레이크의 릴리스 개시 속도를 가변으로 한 경우에도, 감속도의 감속율을 결정하는 마스터 컨트롤러(master controller)의 포지션(position)이 변화한 경우에는 전기 브레이크를 릴리스하는 타이밍과 릴리스 예고 신호를 출력하는 타이밍의 시간차가 일정하게 되지 않고, 공기 브레이크를 넣는 타이밍이 너무 빠르거나 너무 늦어서 브레이크력 과다, 또는 브레이크력 부족 상태를 발생시키는 원인으로 되고, 차바퀴의 불필요한 마모나 승차감의 악화를 일으킨다고 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기에 감안하여 이루어진 것으로서, 전기 브레이크의 릴리스 개시 속도에 따른 릴리스 예고 신호를 출력하는 것에 의해, 브레이크력 과다 또는 브레이크력 부족 상태로 되는 것을 억제하여 에너지 절약 효과를 높이고, 비용의 증대를 억제하도록 한 전기차의 브레이크 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 발명은 마스터 컨트롤러의 포지션을 변화시킨 경우에도, 브레이크력 과다 또는 브레이크력 부족 상태로 되는 것을 억제하고, 에너지 절약 효과를 높이고, 비용의 증대를 억제하도록 한 전기차의 브레이크 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 전기차의 브레이크 제어 장치는, 전기차를 구동하는 하나 또는 복수의 모터를 제어하기 위한 모터 제어 신호를 출력하는 모터 제어부와, 상기 각 모터에 발생하는 실제의 전기 브레이크력을 나타내는 신호인 실(實)전기 브레이크력 신호 및 전기 브레이크가 릴리스하는 것을 일정 시간 전에 통지하기 위한 릴리스 예고 신호를 생성하는 전기 브레이크 제어부와, 상기 전기 브레이크 제어부로부터 출력되는 실전기 브레이크력 신호 및 릴리스 예고 신호에 기초하여, 전기 브레이크력과 기계 브레이크력에 의한 총합적인 브레이크력을 제어하는 기계 브레이크 제어 장치를 구비한 전기차의 브레이크 제어 장치에 있어서, 상기 전기 브레이크 제어부는 상기 각 모터에 대한 전기 브레이크력 지령을 생성하는 전기 브레이크력 지령 제어부와; 전기 브레이크의 종속시(終速時)에 전기 브레이크력을 0 으로 감소시키면서, 기계 브레이크력으로 전환하기 위한 지령치 패턴인 릴리스용 전기 브레이크력 비교 패턴, 및 이 릴리스용 전기 브레이크력 비교 패턴을 모터 주파수가 증가하는 측으로 소정 주파수만큼 시프트시킨 릴리스 예고 신호용 전기 브레이크력 비교 패턴을 생성하는 비교 패턴 생성부와; 상기 전기 브레이크력 지령과 상기 릴리스용 전기 브레이크력 비교 패턴의 대소를 비교하고, 이들의 신호 중 작은 쪽의 신호를 전기 브레이크력 패턴으로서 상기 모터 제어부에 출력하는 제1의 비교부와; 상기 전기 브레이크력 지령과 상기 릴리스 예고 신호용 전기 브레이크력 비교 패턴의 대소를 비교하고 릴리스 예고 신호용 전기 브레이크력 비교 패턴이 이 전기 브레이크력 지령 이하로 되는 타이밍으로 출력되는 신호를 상기 릴리스 예고 신호로서 상기 기계 브레이크 제어 장치에 출력하는 제2의 비교부를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 전기차의 브레이크 제어 장치에 의하면, 전기 브레이크 제어부에는 전기 브레이크력 지령 제어부, 비교 패턴 생성부, 제1의 비교부 및 제2의 비교부가 구비되고, 이들의 각 부에 있어서, 전기 브레이크력 지령 제어부는 각 모터에 대한 전기 브레이크력 지령을 생성하고, 비교 패턴 생성부는 전기 브레이크의 종속시에 전기 브레이크력을 0 으로 감소시키면서, 기계 브레이크력으로 전환하기 위한 릴리스용 전기 브레이크력 비교 패턴을 생성하는 동시에, 릴리스용 전기 브레이크력 비교 패턴을 모터 주파수가 증가하는 측으로 소정 주파수만큼 시프트시킨 릴리스 예고 신호용 전기 브레이크력 비교 패턴을 생성하고, 제1의 비교부는 전기 브레이크력 지령과 릴리스용 전기 브레이크력 비교 패턴 중 작은 쪽의 신호를 전기 브레이크력 패턴으로서 모터 제어부에 출력하고, 제2의 비교부는 릴리스 예고 신호용 전기 브레이크력 비교 패턴이 전기 브레이크력 지령 이하로 되는 타이밍으로 출력되는 신호를 릴리스 예고 신호로서 기계 브레이크 제어 장치에 출력하도록 하고 있으므로, 전기 브레이크의 릴리스 개시 속도에 따른 릴리스 예고 신호를 출력할 수 있고, 브레이크력 과다 또는 브레이크력 부족 상태를 발생시키는 일 없이, 에너지 절약 효과를 높여 비용의 증대를 억제할 수 있다고 하는 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시에 따른 전기차의 브레이크 제어 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 주 변환장치내에 구비되는 전기 브레이크 제어부의 제어계 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 주 변환장치내에 구비되는 비교 패턴 생성부의 제어계 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 비교 패턴 생성부내에 구비되는 전기 브레이크 릴리스 테이블의 개략특성을 나타내는 도면이다.
도 5는 비교 패턴 생성부내에 구비되는 리드-인(lead-in) 테이블의 개략 특성을 나타내는 도면이다.
도 6은 마스터 컨트롤러 비율에 따라 변동하는 리드-인 전기 브레이크력의 개념을 나타내는 도면이다.
도 7은 종래 기술에 관한 릴리스 예고 신호의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 실시 형태에 관한 릴리스 예고 신호의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
<부호의 설명>
1 주 변환장치
2 기계 브레이크 제어 장치
3 실전기 브레이크력 신호
4 릴리스 예고 신호
5 비교 패턴 생성부
6 실전기 브레이크력 연산부
7, 8 비교부
9 릴리스용 전기 브레이크력 비교 패턴
10 릴리스 예고 신호용 전기 브레이크력 비교 패턴
11 전기 브레이크력 패턴
12 전기 브레이크 릴리스 테이블
13 리드-인 테이블
14 전기 브레이크력 지령
15 전기 브레이크력 지령 제어부
16 릴리스 속도 가변형 릴리스 예고 신호 생성부
17 리드-인 전기 브레이크력
18 감산기
31 모터 제어부
32 모터 그룹
33 기계 브레이크
34 전기 브레이크 제어부
S1, S2 신호선
이하에, 본 발명의 바람직한 실시에 따른 전기차의 브레이크 제어 장치를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
(브레이크 제어 장치의 구성)
도 1은 본 발명의 바람직한 실시에 따른 전기차의 브레이크 제어 장치를 포함한 브레이크 제어계의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 동일 도면에 나타내는 브레이크 제어계에서는 모터 그룹(32)을 구성하는 하나 이상의 모터(321ㆍㆍㆍ32n)를 제어하는 주 변환장치(1), 및 공기 브레이크 등을 포함하는 기계 브레이크(33)를 제어하는 기계 브레이크 제어 장치(2)가 구성되는 동시에, 주 변환장치(1)는 모터(321ㆍㆍㆍ32n)를 직접적으로 제어하는 모터 제어부(31) 및 모터 제어부(31)를 통하여 모터(321ㆍㆍㆍ32n)에 제동 신호(전기 브레이크 신호)를 부여하는 전기 브레이크 제어부(34)를 구비하고, 이 전기 브레이크 제어부(34)와 기계 브레이크 제어 장치(2) 사이가 신호선(S1, S2)을 통하여 접속되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 관한 브레이크 제어 장치는 모터 제어부(31), 전기 브레이크 제어부(34) 및 기계 브레이크 제어 장치(2)에 의해 구성된다.
(브레이크 제어 장치의 전체 기능)
도 1에 있어서, 주 변환장치(1)의 모터 제어부(31)는 PWM(Pulse Width Moduration) 제어 등에 의해서 소정 전압, 소정 주파수의 교류 전압을 출력하여 모터 그룹(32)을 구성하는 각 모터(321ㆍㆍㆍ32n)의 회전을 제어한다. 전기 브레이크 제어부(34)는 실제의 전기 브레이크력을 나타내는 신호인 실전기 브레이크력 신호 및 전기 브레이크가 릴리스하는 것을 일정 시간 전에 통지하기 위한 릴리스 예고 신호(4)를 생성하여 기계 브레이크 제어 장치(2)에 출력한다. 기계 브레이크 제어 장치(2)는 신호선(S1)을 통하여 입력되는 실전기 브레이크력 신호(3) 및 신호선(S2)을 통하여 입력되는 릴리스 예고 신호(4)에 기초하여, 공기 브레이크력 등의 기계 브레이크력을 결정하여 기계 브레이크력 신호(37)를 출력한다.
(브레이크 제어 장치의 전체 동작)
도 1에 있어서, 모터 제어부(31) 및 전기 브레이크 제어부(34)를 구비한 주 변환장치(1)는 전기 브레이크를 작동시킬 때에 각 모터를 회생시켜서 소정의 전기 브레이크력을 얻는 동시에, 각 모터를 발전기로서 동작시켜 소정의 전력을 가선(架線)으로 되돌리거나, 또는 소비 장치(도시 생략)에서 소비시킨다. 또, 주 변환장치(1)는 상술한 실전기 브레이크력 신호(3) 및 릴리스 예고 신호(4)를 출력한다. 한편, 기계 브레이크 제어 장치(2)는 토탈 브레이크력과 기계 브레이크력을 제어하지만, 이 때 주 변환장치(1)의 전기 브레이크 제어부(34)로부터 출력되는 실전기 브레이크력 신호(3)에 기초하여 필요한 토탈 브레이크력을 유지하는데 필요한 부족 브레이크력을 연산하는 동시에, 당해 부족 브레이크력을 기계 브레이크력으로 보충하도록 제어한다. 또, 기계 브레이크 제어 장치(2)는 주 변환장치(1)의 전기 브레 이크 제어부(34)로부터 출력되는 릴리스 예고 신호(4)에 기초하여, 전기 브레이크가 소정 시간 후에 릴리스한다는 것을 알고, 기계 브레이크력을 기동하는 제어를 행하지만, 이 때 전기 브레이크력과 기계 브레이크력에 의한 토탈 브레이크력을 일정하게 유지하고, 감속도를 변화시키지 않도록 제어한다.
(전기 브레이크 제어부의 구성)
도 2는 주 변환장치(1)내에 구비되는 전기 브레이크 제어부(34)의 구성을 중심으로 하여 나타내는 도면이다. 동일 도면에 나타내는 바와 같이 주 변환장치(1)내에 구성되는 전기 브레이크 제어부(34)는 실전기 브레이크력 연산부(6), 전기 브레이크력 지령 제어부(15) 및 릴리스 속도 가변형 릴리스 예고 신호 생성부(16)를 구비하는 동시에, 전기 브레이크력 지령 제어부(15)는 비교 패턴 생성부(5), 비교부(7, 8)를 구비하고 있다.
(전기 브레이크 제어부의 동작)
도 2에 있어서, 전기 브레이크력 지령 제어부(15)는 전기 브레이크력 지령(14)을 생성하여 제1의 비교부인 비교부(7)에 출력한다. 비교 패턴 생성부(5)는 릴리스용 전기 브레이크력 비교 패턴(9)을 생성하여 비교부(7)에 출력하는 동시에, 릴리스 예고 신호용 전기 브레이크력 비교 패턴(10)을 생성하여 제2의 비교부인 비교부(8)에 출력한다. 실전기 브레이크력 연산부(6)는 상술한 실전기 브레이크력 신호(3)를 생성하여 기계 브레이크 제어 장치(2)에 출력한다.
비교부(7)는 입력된 전기 브레이크력 지령(14)과 릴리스용 전기 브레이크력 비교 패턴(9)을 비교하고, 이들의 신호 중 작은 쪽의 신호를 전기 브레이크력 패 턴(11)으로서 생성하여 모터 제어부(31)에 출력한다. 또한, 모터 그룹(32)의 각 모터에 부여하는 전기 브레이크력은 이 전기 브레이크력 패턴(11)에 따라 제어된다.
비교부(8)는 입력된 전기 브레이크력 지령(14)과 릴리스 예고 신호용 전기 브레이크력 비교 패턴(10)을 비교하고, 릴리스 예고 신호용 전기 브레이크력 비교 패턴(10)이 전기 브레이크력 지령(14) 이하로 된 타이밍 시에 출력되는 릴리스 예고 신호(4)를 생성하여 기계 브레이크 제어 장치(2)에 출력한다.
또, 실전기 브레이크력 연산부(6)는 전기 브레이크력을 전기 브레이크력 패턴(11)에 추종시키는 제어를 행하도록 하기 위해, 실전기 브레이크력 신호(3)를 연산하여 기계 브레이크 제어 장치(2)에 출력한다.
(비교 패턴 생성부(5)의 제어계 구성)
도 3은 릴리스 속도 가변형 릴리스 예고 신호 생성부(16)내에 구성되는 비교 패턴 생성부(5)의 구성을 나타내는 도면이다. 또, 도 4는 비교 패턴 생성부(5)내에 구비되는 전기 브레이크 릴리스 테이블(12)의 개략 특성을 나타내는 도면이고, 도 5는 비교 패턴 생성부(5)내에 구비되는 리드-인 테이블(13)의 개략 특성을 나타내는 도면이다. 도 3에 나타내는 바와 같이 주 변환장치(1)내에 구성되는 비교 패턴 생성부(5)는 제1의 참조 테이블인 전기 브레이크 릴리스 테이블(12), 제2의 참조 테이블인 리드-인 테이블(13) 및 전기 브레이크 릴리스 테이블(12)의 출력으로부터 리드-인 테이블(13)의 출력을 감산하기 위한 감산기(18)를 구비하는 동시에, 이들의 출력에 기초하여 릴리스용 전기 브레이크력 비교 패턴(9) 및 릴리스 예고 신호용 전기 브레이크력 비교 패턴(10)을 생성한다.
(비교 패턴 생성부(5)의 동작)
다음에, 비교 패턴 생성부(5)의 동작에 대해 도 3 ~ 도 5를 참조하여 설명한다.
먼저, 비교 패턴 생성부(5)에 구비되는 전기 브레이크 릴리스 테이블(12)에 대해 설명한다. 이 전기 브레이크 릴리스 테이블(12)은 도 4에 나타내는 바와 같이 횡축이 모터 주파수(FM[Hz), 종축이 전기 브레이크력(T[Nm])으로 표시되어 있고, 이들 양쪽 사이에는 다음 식의 관계가 있다.
T=a×FM＋b ㆍㆍㆍ(1)
상기 (1)식에 있어서, a는 직선의 기울기를 나타내는 정수이고, b는 종축과의 교차점을 나타내는 정수(절편(切片, intercept))이다. 또한, 현실적으로는 모터 주파수가 어느 일정 이하로 되면 전기 브레이크력을 발생하지 않게 되고, 이 때의 주파수를 C[Hz] 로서 도 4에 나타내고 있다.
도 4에 있어서, 비교 패턴 생성부(5)는 모터 주파수 FM을 입력 변수로 하고, 당해 모터 주파수의 크기에 따른 값을 상기 (1)식의 특성 곡선으로 사용하여 생성하고, 그 생성치를 릴리스용 전기 브레이크력 비교 패턴(9)으로서 비교부(7)에 출력한다. 또, 그 출력은 감산기(18)에도 출력된다. 또한, 도 4의 제어계에서는 전기 브레이크 릴리스 테이블(12)로의 입력 신호를 모터 주파수로 하고 있으나, 모터의 회전 속도를 나타내는 속도 신호이어도 무방하다.
다음에, 비교 패턴 생성부(5)에 구비되는 리드-인 테이블(13)에 대해 설명한다. 이 리드-인 테이블(13)은 도 5에 나타내는 바와 같은 직선으로 된다. 도 5에 있어서, 횡축은 마스터 컨트롤러 포지션의 정보를 나타내는 마스터 컨트롤러 비율이고, 종축은 리드-인 전기 브레이크력 [Nm]을 나타내고 있다.
여기서, 마스터 컨트롤러 비율은 주간(主幹) 제어기인 마스터 컨트롤러의 포지션을 0 ~ 1 까지의 사이에서 선형적으로 할당한 숫자로서 나타낸 것이다. 예를 들어, 브레이크 최소 포지션(또는 다행 포지션(meandering position))일 때는 "0"으로 표시되고, 브레이크 최대 포지션일 때는 "1"로 표시된다.
전기차에 있어서, 철도 차량의 감속도는 마스터 컨트롤러 비율에 의해서 결정된다. 지금, 최대 감속도가
Figure 112008032569221-PCT00001
[km/h/s] 라고 가정하면 마스터 컨트롤러가 브레이크 최대 포지션일 때는 감속도가
Figure 112008032569221-PCT00002
×1=
Figure 112008032569221-PCT00003
로 되고, 마스터 컨트롤러가 브레이크 50％의 포지션일 때는 감속도가
Figure 112008032569221-PCT00004
×0.5=0.5
Figure 112008032569221-PCT00005
로 되고, 마스터 컨트롤러가 브레이크 0％의 포지션일 때는 감속도가
Figure 112008032569221-PCT00006
×0=0 으로 된다.
도 3으로 되돌아와, 마스터 컨트롤러의 포지션 정보는 마스터 컨트롤러 비율 로서 리드-인 테이블(13)에 입력된다. 비교 패턴 생성부(5)는 리드-인 테이블(13)을 사용하여 입력된 마스터 컨트롤러 비율에 따른 출력치(전기 브레이크력의 변화량)를 리드-인 전기 브레이크력(17)으로서 감산기(18)에 출력한다. 감산기(18)는 릴리스용 전기 브레이크력 비교 패턴(9)과 리드-인 전기 브레이크력(17)의 출력차 신호를 릴리스 예고 신호용 전기 브레이크력 비교 패턴(10)으로서 비교부(8)에 출력한다.
다음에, 마스터 컨트롤러 비율에 따른 릴리스 예고 신호(4)를, 전기 브레이 크를 릴리스하는 일정 시간 전에 출력하기 위한 리드-인 테이블(13)의 산출 요령을, 도 4 ~ 도 6을 참조하여 설명한다. 또한, 도 6은 마스터 컨트롤러 비율에 따라 변동하는 리드-인 전기 브레이크력의 개념을 나타내는 도면이다.
지금, 최대 감속도를
Figure 112008032569221-PCT00007
로 할 때, 전기 브레이크가 현실적으로 릴리스하는 시간의 일정 시간전(t초전)에 릴리스 예고 신호(4)를 출력하는 경우에 대해 고려한다.
먼저, 최대 감속도
Figure 112008032569221-PCT00008
[km/h/s] 를 모터 주파수 FM[Hz] 로 환산하고, 또한 t[s] 당 주파수 변화량 ΔFM으로 환산한다. 이 때, 모터 속도로부터 모터 주파수로의 환산비를 K로 하면, 이 환산비 K는 [K]=[Hz]/[km/h/s]=[Hzㆍhㆍs/km] 의 디멘션(dimension)을 갖고 있으므로, 주파수 변화량 ΔFM는 다음 식에 나타내는 디멘션을 갖게 된다.
[ΔFM]=[K×
Figure 112008032569221-PCT00009
/t]
=[Hzㆍhㆍs/km] ×[km/h/s]/[s]
=[Hz/s] ㆍㆍㆍ(2)
여기서, "K×
Figure 112008032569221-PCT00010
"를 "β"로 치환하면, t[s] 당 주파수 변화량 Δβ는 Δβ=β/t=(K×
Figure 112008032569221-PCT00011
)/t 로 표시된다.
또, 도 4에 나타내는 바와 같이 릴리스용 전기 브레이크력 비교 패턴(9)의 기울기는 "a"이다. 따라서, 마스터 컨트롤러 비율이 1일 때, 릴리스용 전기 브레이크력 비교 패턴(9)과, 릴리스 예고 신호용 전기 브레이크력 비교 패턴(10)의 차이 (브레이크력의 차이), 즉 비교부(8)의 출력(도 2 참조)이 "a×(β/t)"이면, t초전에 릴리스 예고 신호(4)를 출력할 수 있게 된다.
이 관계는 마스터 컨트롤러 비율이 0 ~ 1 까지의 사이에서 선형적으로 변동한다. 도 6에 있어서, 직선 P는 마스터 컨트롤러 비율
Figure 112008032569221-PCT00012
=0 일 때의 릴리스용 전기 브레이크력(도 4의 특성 곡선에 상당함)이다. 동양(同樣)으로, 직선 Q는 마스터 컨트롤러 비율
Figure 112008032569221-PCT00013
=
Figure 112008032569221-PCT00014
0(0＜
Figure 112008032569221-PCT00015
＜1) 일 때의 릴리스용 전기 브레이크력을 나타내고, 직선 R은 마스터 컨트롤러 비율
Figure 112008032569221-PCT00016
=1 일 때의 릴리스용 전기 브레이크력을 나타내고 있다. 즉, 마스터 컨트롤러 비율=
Figure 112008032569221-PCT00017
일 때는 릴리스용 전기 브레이크력 비교 패턴(9)과, 릴리스 예고 신호용 전기 브레이크력 비교 패턴(10)의 차이, 즉 비교부(8)의 출력을 "(a×β/t)×
Figure 112008032569221-PCT00018
"로 하면, t초전에 릴리스 예고 신호(4)를 출력할 수 있게 된다.
상기와 같은 릴리스 예고 신호(4)를 출력하기 위해서는 마스터 컨트롤러 비율
Figure 112008032569221-PCT00019
에 대한 "a×β/t"의 관계를 규정하는 참조 테이블이 준비되어 있으면 되고, 이 때문에 마련된 테이블이 도 5에 나타내는 리드-인 테이블이다. 도 5에 나타내는 직선의 기울기는 a×(β/t) 이고, 마스터 컨트롤러 비율
Figure 112008032569221-PCT00020
=1 일 때는 "a×(β/t)"의 값이 리드-인 전기 브레이크력(17)으로서 감산기(18)에 출력된다. 또, 마스터 컨트롤러 비율
Figure 112008032569221-PCT00021
=
Figure 112008032569221-PCT00022
0 일 때는 "a×(β/t)×
Figure 112008032569221-PCT00023
0"의 값이 리드-인 전기 브레이크력(17)으로서 감산기(18)에 출력된다.
도 7은 종래 기술에 관한 릴리스 예고 신호(상기 특허 문헌 1에 있어서 전기 브레이크력 실효 예고 신호)의 개념을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 실시 형태에 관한 릴리스 예고 신호의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 있어서, 직선 L은 도 4에 나타낸 기동용 브레이크력에 상당하는 파형이고, 또 횡축(모터 주파수축)과 평행으로 종축에 향하여 뻗는 직선 d1 및 직선 d2는 전기 브레이크력 지령 제어부(15)로부터 출력되는 전기 브레이크력 지령을 나타내고 있다. 즉, 직선 L과 직선 d1의 부분을 포함하는 굵은 실선으로 나타내는 파형 M1은 전기 브레이크력 지령(14)이 클 때의 전기 브레이크력 패턴(11)을 나타내고, 직선 L과 직선 d2의 부분을 포함하는 일점 쇄선으로 나타나는 파형 M2는 전기 브레이크력 지령(14)이 작을 때의 전기 브레이크력 패턴(11)을 나타내고 있다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 전기 브레이크 제어의 종속시에 있어서는 전기 브레이크력을, 어느 속도(직선 L과 직선 d1, d2의 각 교차점)까지는 일정치를 유지하고, 그 후 선형적으로 0[Nm] 로 내리는 제어가 행해지는 동시에, 전기 브레이크력을 릴리스하기 직전의 어느 속도(C0)의 시점에서, 릴리스 예고 신호를 출력하는 처리가 행해진다.
또, 도 8에 있어서, 직선 L은 전기 브레이크력 릴리스 테이블(12)로부터 출력되는 릴리스용 전기 브레이크력 비교 패턴(9)의 출력에 상당하고, 직선 L'은 감산기(18)로부터 출력되는 릴리스 예고 신호용 전기 브레이크력 비교 패턴(10)의 출력에 상당한다. 또한, 감산기(18)의 출력은 릴리스용 전기 브레이크력 비교 패턴(9)의 출력으로부터 리드-인 테이블(13)의 출력인 "a×(β/t)"(마스터 컨트롤러 비율
Figure 112008032569221-PCT00024
=1 인 경우)를 뺀 것으로 되고, 직선 L'은 직선 L의 아랫 방향으로 이동하지만, 이는 등가적으로 "β/t"만큼 우측 방향으로 이동한 것으로 된다.
여기서, 종래 기술에서는, 상술한 바와 같이, 전기 브레이크의 릴리스 속도보다 조금 높은 속도로 된 시점에서 릴리스 예고 신호를 출력하도록 하고 있으므로, 릴리스 예고 신호의 출력 타이밍이 일정하게 되지 않고(q0≠q1), 브레이크력 과다, 또는 브레이크력 부족 상태를 발생시키는 원인으로 되어 있었다.
한편, 본 실시 형태에서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 릴리스 예고 신호의 출력 타이밍은 전기 브레이크력 지령의 대소에 의존하지 않고, 이론적으로 일정한 타이밍을 유지하는 것이 가능하게 된다. 또한, 마스터 컨트롤러 비율이 변화한 경우에는, 상술한 바와 같이, 감산기(18)에 입력되는 리드-인 전기 브레이크력의 크기가 조정되므로, 마스터 컨트롤러 비율에 의존하지 않고 일정한 타이밍으로 릴리스 예고 신호를 출력할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 전기차의 브레이크 제어 장치에서, 전기 브레이크력 지령 제어부(15)는 각 모터에 대한 전기 브레이크력 지령(14)을 생성하고, 비교 패턴 생성부(5)는 전기 브레이크의 종속시에 전기 브레이크력을 0 으로 감소시키면서, 기계 브레이크력으로 전환하기 위한 릴리스용 전기 브레이크력 비교 패턴(9)을 생성하는 동시에, 릴리스용 전기 브레이크력 비교 패턴(9)을 모터 주파수가 증가하는 측으로 소정 주파수만큼 시프트시킨 릴리스 예고 신호용 전기 브레이크력 비교 패턴(10)을 생성하고, 비교부(7)는 전기 브레이크력 지령(14)과 릴리스용 전기 브레이크력 비교 패턴(9) 중 작은 쪽의 신호를 전기 브레이크력 패턴(11)으로서 모터 제어부(31)에 출력하고, 비교부(8)는 릴리스 예고 신호용 전기 브레이크력 비교 패턴(10)이 전기 브레이크력 지령(14) 이하로 되는 타이밍으로 출력되는 신호를 릴리스 예고 신호(4)로서 기계 브레이크 제어 장치(2)에 출력하도록 하고 있으므로, 전기 브레이크를 릴리스하는 타이밍과 릴리스 예고 신호를 출력하는 타이밍의 시간차를 거의 일정하게 할 수 있고, 브레이크력 과다 또는 브레이크력 부족 상태를 억제하는 것이 가능하게 된다.
또, 본 실시 형태에 관한 전기차의 브레이크 제어 장치에서는 릴리스용 전기 브레이크력 비교 패턴(9)을 모터 주파수가 증가하는 측으로 시프트시킬 때의 주파수 시프트 량을, 전기차의 주간 제어기인 마스터 컨트롤러의 선택 포지션에 따라 산출하도록 하고 있으므로, 마스터 컨트롤러 비율에 의존하지 않고 일정한 타이밍으로 릴리스 예고 신호를 출력할 수 있고, 마스터 컨트롤러의 포지션을 변화시킨 경우에도, 브레이크력 과다 또는 브레이크력 부족 상태를 회피하는 것이 가능하게 된다.
이상과 같이 본 발명에 관한 전기차의 브레이크 제어 장치는 브레이크력 과다 또는 브레이크력 부족 상태를 발생시키는 일 없이, 에너지 절약 효과를 높이고, 비용의 증대를 억제할 수 있는 발명으로서 유용하다.

Claims (3)

  1. 전기차를 구동하는 하나 또는 복수의 모터를 제어하기 위한 모터 제어 신호를 출력하는 모터 제어부와, 상기 각 모터에 발생하는 실제의 전기 브레이크력을 나타내는 신호인 실(實)전기 브레이크력 신호 및 전기 브레이크가 릴리스(release)하는 것을 일정 시간 전에 통지하기 위한 릴리스 예고 신호를 생성하는 전기 브레이크 제어부와, 상기 전기 브레이크 제어부로부터 출력되는 실전기 브레이크력 신호 및 릴리스 예고 신호에 기초하여, 전기 브레이크력과 기계 브레이크력에 의한 총합적인 브레이크력을 제어하는 기계 브레이크 제어 장치를 구비한 전기차의 브레이크 제어 장치에 있어서,
    상기 전기 브레이크 제어부는
    상기 각 모터에 대한 전기 브레이크력 지령을 생성하는 전기 브레이크력 지령 제어부와,
    전기 브레이크의 종속시(終速時)에 전기 브레이크력을 0 으로 감소시키면서, 기계 브레이크력으로 전환하기 위한 지령치 패턴인 릴리스용 전기 브레이크력 비교 패턴, 및 이 릴리스용 전기 브레이크력 비교 패턴을 모터 주파수가 증가하는 측으로 소정 주파수만큼 시프트시킨 릴리스 예고 신호용 전기 브레이크력 비교 패턴을 생성하는 비교 패턴 생성부와,
    상기 전기 브레이크력 지령과 상기 릴리스용 전기 브레이크력 비교 패턴의 대소를 비교하고, 이들의 신호 중 작은 쪽의 신호를 전기 브레이크력 패턴으로서 상기 모터 제어부에 출력하는 제1의 비교부와,
    상기 전기 브레이크력 지령과 상기 릴리스 예고 신호용 전기 브레이크력 비교 패턴의 대소를 비교하고, 이 릴리스 예고 신호용 전기 브레이크력 비교 패턴이 이 전기 브레이크력 지령 이하로 되는 타이밍으로 출력되는 신호를 상기 릴리스 예고 신호로서 상기 기계 브레이크 제어 장치에 출력하는 제2의 비교부를 구비한 것을 특징으로 하는 전기차의 브레이크 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 릴리스용 전기 브레이크력 비교 패턴에 대한 소정 주파수분(分)의 시프트량이 전기차의 주간 제어기인 마스터 컨트롤러의 선택 포지션에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는 전기차의 브레이크 제어 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 비교 패턴 생성부는
    상기 모터의 운전 주파수에 따른 이 모터의 전기 브레이크력을 산출하기 위한 참조 테이블인 제1의 참조 테이블과,
    상기 릴리스용 전기 브레이크력 비교 패턴에 대한 소정 주파수분의 시프트량을, 상기 마스터 컨트롤러의 선택 포지션에 따른 전기 브레이크력의 변화량으로서 산출하기 위한 제2의 참조 테이블을 구비하고,
    상기 제1의 참조 테이블의 출력으로부터 상기 제2의 참조 테이블의 출력을 뺀 신호를 상기 릴리스 예고 신호용 전기 브레이크력 비교 패턴으로서 상기 제2의 비교부에 출력하는 것을 특징으로 하는 전기차의 브레이크 제어 장치.
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