KR20170128420A - 액추에이터 제어 장치 및 액추에이터 유닛 - Google Patents

액추에이터 제어 장치 및 액추에이터 유닛 Download PDF

Info

Publication number
KR20170128420A
KR20170128420A KR1020177028265A KR20177028265A KR20170128420A KR 20170128420 A KR20170128420 A KR 20170128420A KR 1020177028265 A KR1020177028265 A KR 1020177028265A KR 20177028265 A KR20177028265 A KR 20177028265A KR 20170128420 A KR20170128420 A KR 20170128420A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
actuator
voltage
piston
motor
chamber
Prior art date
Application number
KR1020177028265A
Other languages
English (en)
Inventor
다카유키 오가와
Original Assignee
케이와이비 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 케이와이비 가부시키가이샤 filed Critical 케이와이비 가부시키가이샤
Publication of KR20170128420A publication Critical patent/KR20170128420A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/22—Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies
    • B61F5/24—Means for damping or minimising the canting, skewing, pitching, or plunging movements of the underframes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/003—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to auxiliary motors, e.g. for pumps, compressors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
    • B60M1/00—Power supply lines for contact with collector on vehicle
    • B60M1/12—Trolley lines; Accessories therefor
    • B60M1/13—Trolley wires
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/24—Other details, e.g. assembly with regulating devices for restricting the stroke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B20/00—Safety arrangements for fluid actuator systems; Applications of safety devices in fluid actuator systems; Emergency measures for fluid actuator systems
    • F15B20/002—Electrical failure
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/282—Testing of electronic circuits specially adapted for particular applications not provided for elsewhere
    • G01R31/2829—Testing of circuits in sensor or actuator systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/02—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moved one way by energisation of a single coil system and returned by mechanical force, e.g. by springs
    • H02K33/04—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moved one way by energisation of a single coil system and returned by mechanical force, e.g. by springs wherein the frequency of operation is determined by the frequency of uninterrupted AC energisation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/025—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being a power interruption
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
    • H02P3/18—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/30—Trolleys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/30—AC to DC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/30—Railway vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B2015/206—Combined actuation, e.g. electric and fluid actuated
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Abstract

[과제] 정전 상태로 되더라도 액추에이터의 제어로 복귀 가능한 액추에이터 제어 장치 및 액추에이터 유닛의 제공이다.
[해결 수단] 본 발명의 액추에이터 제어 장치(C)는, 액추에이터(A)를 구동하는 모터(15)를 제어하는 구동 회로(D)로 입력되는 전압을 검지하는 전압 센서(40)와, 전압 센서(40)로 검지하는 전압이 소정의 전압 임계치 이하가 되면 모터(15)를 정지시키는 컨트롤러(41)를 구비하고 있다.

Description

액추에이터 제어 장치 및 액추에이터 유닛
본 발명은, 액추에이터 제어 장치 및 액추에이터 유닛에 관한 것이다.
종래, 이러한 종류의 철도 차량의 제진(制振) 용도에 이용되는 액추에이터로는, 예를 들어, 철도 차량에 차체의 진행 방향에 대해 좌우 방향의 진동을 억제할 수 있도록, 차체와 대차(臺車)의 사이에 설치되어 사용되는 것이 알려져 있다. 그리고, 액추에이터는 펌프를 구동하는 모터를 구비하고 있고, 이 모터를 액추에이터 제어 장치로 제어하여, 액추에이터가 발생하는 추력을 조절해 차체의 진동을 억제할 수 있도록 되어 있다.
그런데, 철도 차량은 트롤리 선으로부터 전력 공급을 받아 구동하도록 되어 있는데, 트롤리 선에 전력을 공급하는 전원은 교류 전원으로서, 위상이 다른 전원끼리를 트롤리 선에 그대로 연결하면, 전원 사이가 혼촉(混觸)하여 과대 전류가 흐르는 등의 문제가 생긴다.
이 때문에, 궤전(饋電)의 전환 개소에 궤전 전환 섹션을 설치하여, 상기 혼촉을 방지하고 있지만, 궤전 전환 섹션에는 전력 공급을 하지 않는 데드 섹션(dead section)이 설치되어 있어, 철도 차량이 데드 섹션을 통과할 때에는, 전력 공급을 받을 수 없다. 철도 차량용 제진 장치의 액추에이터를 구동하기 위해서는 비교적 고압의 전압이 필요하고, 데드 섹션 내에서는, 액추에이터에 전력 공급을 할 수 없는 정전 상태가 되어, 액추에이터의 구동을 행할 수 없다.
이에, 액추에이터 제어 장치는, JP2011－2011332 A에 개시되어 있는 바와 같이, 궤전 전환 섹션의 위치 정보를 보유하고 있고, 차량 모니터로부터 얻는 철도 차량의 주행 위치로부터 정전 위치를 파악하여, 정전 전에 모터의 회전을 정지하여 승차감의 악화를 억제하도록 하고 있다.
그러나, 상기 액추에이터 제어 장치에서는, 철도 차량의 현재 위치 정보에 오차가 생기면 정전 위치를 정확히 파악할 수 없어, 액추에이터의 제어 중에 정전될 가능성이 있다. 또한, 팬터그래프가 트롤리 선으로부터 이선(離線)하는 경우, 액추에이터를 제어할 수 없는 상황이 되지만, 이선이 발생하는 위치는 파악하는 것이 곤란하여, 이러한 경우도 액추에이터를 제어할 수 없는 상태에 빠진다.
통상, 액추에이터의 모터를 구동하는 구동 회로에는, 트롤리 선으로부터 얻어지는 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 컨버터와, 컨버터가 출력하는 직류 전류를 평활화하는 콘덴서가 설치되어 있다.
그리고, 정전 상태임에도 불구하고 모터를 계속하여 제어하면, 모터가 콘덴서의 전하를 소비하지만, 전력 공급이 가능한 상태가 되면, 콘덴서로 돌입 전류가 흘러 드는 서지(surge)가 발생한다. 이러한 서지가 발생하는 상태로 되면, 구동 회로 등을 보호하는 브레이커(breaker)가 트립(trip)하여 전원 측으로부터 구동 회로를 차단하여, 액추에이터의 제어를 복귀시킬 수 없는 사태가 된다.
즉, 데드 섹션의 통과나 이선에 의한 정전은, 철도 차량의 운행상 피할 수 없는 일이지만, 그 때 발생하는 서지를 브레이커가 시스템 이상으로서 구동 회로를 차단해 버림으로써 액추에이터의 제어로 복귀할 수 없는 문제가 있다.
이에, 본 발명은 상기 문제를 개선하기 위해 창안된 것으로, 그 목적은, 정전 상태로 되어도 액추에이터의 제어로 복귀 가능한 액추에이터 제어 장치 및 액추에이터 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 액추에이터 제어 장치는, 액추에이터를 구동하는 모터를 제어하는 구동 회로에 입력되는 전압을 검지하는 전압 검지부와, 전압 검지부로 검지하는 전압이 소정의 전압 임계치 이하가 되면 모터를 정지시키는 컨트롤러를 구비하고 있다.
도 1은 일 실시형태에 있어서의 액추에이터 유닛의 개략도이다.
도 2는 일 실시형태에 있어서의 액추에이터의 개략도이다.
도 3은 일 실시형태에 있어서의 액추에이터를 철도 차량의 차체와 대차의 사이에 설치한 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 궤전 전환 섹션에 있어서의 궤전 전환의 설명도이다
이하, 도면에 도시한 실시형태에 기초하여, 본 발명을 설명한다. 일 실시형태에 있어서의 액추에이터 유닛(1)은, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 액추에이터(A)와, 액추에이터(A)를 제어하는 액추에이터 제어 장치(C)를 구비하고 있다. 또한, 액추에이터 제어 장치(C)는, 모터(15)를 구동하는 구동 회로(D)에 입력되는 전류의 전압을 검지하는 전압 검지부로서의 전압 센서(40)와, 구동 회로(D)를 제어하는 컨트롤러(41)를 구비하여 구성되어 있다. 액추에이터(A)는, 예를 들어, 도 3에 도시한 바와 같이, 2개가 쌍을 이루어 철도 차량(T)의 차체(B)와 대차(W)의 사이에 병렬로 설치되어 있다.
그리고, 이 액추에이터 유닛(1)은, 액티브 제어로 차체(B)의 차량 진행 방향에 대해 수평 횡방향의 진동을 억제하도록 되어 있고, 예를 들어, 스카이 훅 제어(sky hook control)를 행하여, 상기 차체(B)의 횡방향의 진동을 억제하도록 되어 있다. 구체적으로는, 액추에이터 유닛(1)은, 차체(B)의 차량 진행 방향에 대해 수평 횡방향의 속도와, 차체(B)와 대차(W)의 상대 속도로부터 액추에이터(A)에서 발생시켜야 할 추력을 액추에이터 제어 장치(C)에서 구한다. 그리고, 액추에이터 제어 장치(C)의 컨트롤러(41)는, 구한 추력대로 액추에이터(A)의 추력을 제어하여, 차체(B)의 상기 횡방향의 진동을 억제한다.
우선, 액추에이터 제어 장치(C)의 제어 대상인 액추에이터(A)에 대해 설명한다. 액추에이터(A)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 실린더(2)와, 실린더(2) 내에 슬라이딩 자유롭게 삽입되는 피스톤(3)과, 실린더(2) 내에 삽입되어 피스톤(3)에 연결되는 로드(4)와, 실린더(2) 내에 피스톤(3)으로 구획된 로드측실(5)과 피스톤측실(6)과, 탱크(7)와, 로드측실(5)과 피스톤측실(6)을 연통하는 제1 통로(8)의 도중에 설치한 제1 개폐 밸브(9)와, 피스톤측실(6)과 탱크(7)를 연통하는 제2 통로(10)의 도중에 설치한 제2 개폐 밸브(11)와, 로드측실(5)에 액체를 공급하는 펌프(12)와, 펌프(12)를 구동하는 모터(15)와, 로드측실(5)과 탱크(7)를 연통하는 배출 통로(21)와, 배출 통로(21)에 설치한 개변압(開弁壓)을 변경 가능한 가변 릴리프 밸브(22)와, 피스톤측실(6)로부터 로드측실(5)로 향하는 액체의 흐름만을 허용하는 정류 통로(18)와, 탱크(7)로부터 피스톤측실(6)로 향하는 액체의 흐름만을 허용하는 흡입 통로(19)를 구비하고 있고, 편로드형 액압식의 액추에이터로서 구성되어 있다. 또한, 상기 로드측실(5)과 피스톤측실(6)에는 작동유 등의 액체가 충전됨과 함께, 탱크(7)에는, 액체 외에 기체가 충전되어 있다. 또한, 탱크(7) 내는, 특히, 기체를 압축하여 충전함으로써 가압 상태로 할 필요는 없다.
그리고, 이와 같이 구성된 액추에이터(A)는, 제1 개폐 밸브(9)로 제1 통로(8)를 연통 상태로 함과 함께 제2 개폐 밸브(11)을 닫은 상태로 펌프(12)를 구동하면 신장 구동할 수 있다. 또한, 액추에이터(A)는, 제2 개폐 밸브(11)로 제2 통로(10)를 연통 상태로 함과 함께 제1 개폐 밸브(9)를 닫은 상태로 펌프(12)를 구동하면 수축 구동할 수 있다.
액추에이터(A)의 각 부에 대하여 상세히 설명한다. 실린더(2)는 통 형상이며, 그 도 2 중의 우단은 덮개(13)에 의해 폐색되고, 도 2 중의 좌단에는 환상(環狀)의 로드 가이드(14)가 장착되어 있다. 또한, 상기 로드 가이드(14) 내에는, 실린더(2) 내로 이동 자유롭게 삽입되는 로드(4)가 슬라이딩 자유롭게 삽입되어 있다. 이 로드(4)는, 일단을 실린더(2) 밖으로 돌출시키고 있고, 실린더(2) 내의 타단을 마찬가지로 실린더(2) 내에 슬라이딩 자유롭게 삽입되어 있는 피스톤(3)에 연결하고 있다.
또한, 로드(4)의 외주와 로드 가이드(14)의 내주의 사이는 도시를 생략한 시일(seal) 부재에 의해 시일되어 있고, 이에 의해 실린더(2) 내는 밀폐 상태로 유지되고 있다. 그리고, 실린더(2) 내에 피스톤(3)에 의해 구획되는 로드측실(5)과 피스톤측실(6)에는, 전술한 바와 같이 액체로서 작동유가 충전되어 있다.
또한, 이 액추에이터(A)의 경우, 로드(4)의 단면적을 피스톤(3)의 단면적의 2분의 1로 하여, 피스톤(3)의 로드측실(5) 측의 수압(受壓) 면적이 피스톤측실(6) 측의 수압 면적의 2분의 1이 되도록 하고 있다. 따라서, 신장 구동 시와 수축 구동 시에 로드측실(5)의 압력을 같게 하면, 신축의 양쪽에서 발생되는 추력이 같게 되고, 액추에이터(A)의 변위량에 대한 유량도 신축 양쪽에서 같게 된다.
상세하게는, 액추에이터(A)를 신장 구동시키는 경우, 로드측실(5)과 피스톤측실(6)을 연통시키기 때문에, 로드측실(5) 내와 피스톤측실(6) 내의 압력이 같게 된다. 따라서, 액추에이터(A)는, 신장 구동되는 경우, 피스톤(3)에 있어서의 로드측실(5) 측과 피스톤측실(6) 측의 수압 면적 차에 상기 압력을 곱한 추력을 발생시킨다.
반대로, 액추에이터(A)를 수축 구동시키는 경우, 로드측실(5)과 피스톤측실(6)의 연통이 끊어지고 피스톤측실(6)을 탱크(7)에 연통시킨다. 이 때문에, 액추에이터(A)는, 로드측실(5) 내의 압력과 피스톤(3)에 있어서의 로드측실(5) 측의 수압 면적을 곱한 추력을 발생시킨다. 이상으로부터, 액추에이터(A)의 발생 추력은 신축의 양쪽에서 피스톤(3)의 단면적의 2분의 1에 로드측실(5)의 압력을 곱한 값이 되는 것이다. 따라서, 이 액추에이터(A)의 추력을 제어하는 경우, 신장 구동, 수축 구동 모두, 로드측실(5)의 압력을 제어하면 된다. 또한, 피스톤(3)의 로드측실(5) 측의 수압 면적을 피스톤측실(6) 측의 수압 면적의 2분의 1로 설정하고 있기 때문에, 신축 양쪽에서 동일한 추력을 발생시키는 경우에 신장 측과 수축 측에서 로드측실(5)의 압력이 같게 되므로 제어가 간소화된다. 나아가, 피스톤(3)의 변위량에 대한 유량도 같게 되므로, 액추에이터(A)의 신축 양쪽의 응답성이 같게 되는 이점도 있다. 또한, 피스톤(3)의 로드측실(5) 측의 수압 면적을 피스톤측실(6) 측의 수압 면적의 2분의 1로 설정하지 않는 경우라도, 로드측실(5)의 압력으로 액추에이터(A)의 신축 양쪽의 추력을 제어할 수 있는 점은 변함없다.
되돌아와, 로드(4)의 도 2 중의 좌단과 실린더(2)의 우단을 폐색하는 덮개(13)에는, 도시하지 않은 장착부를 구비하고 있어, 이 액추에이터(A)를 철도 차량(T)에 있어서의 차체(B)와 대차(W)의 사이에 설치할 수 있도록 되어 있다.
그리고, 로드측실(5)과 피스톤측실(6)은, 제1 통로(8)에 의해 연통되고 있고, 이 제1 통로(8)의 도중에는, 제1 개폐 밸브(9)가 설치되어 있다. 이 제1 통로(8)는, 실린더(2) 밖에서 로드측실(5)과 피스톤측실(6)을 연통하고 있지만, 피스톤(3)에 설치되어도 괜찮다.
제1 개폐 밸브(9)는, 이 실시형태의 경우, 전자(電磁) 개폐 밸브로 되어 있고, 제1 통로(8)를 개방하여 로드측실(5)과 피스톤측실(6)을 연통하는 연통 포지션(9b)과, 로드측실(5)과 피스톤측실(6)의 연통을 차단하는 차단 포지션(9c)을 갖는 밸브(9a)와, 차단 포지션(9c)을 취하도록 밸브(9a)를 가압하는 스프링(9d)과, 통전 시에 밸브(9a)를 스프링(9d)에 대항하여 연통 포지션(9b)으로 전환하는 솔레노이드(9e)를 구비하여 구성되어 있다.
계속하여, 피스톤측실(6)과 탱크(7)는, 제2 통로(10)에 의해 연통되고 있고, 이 제2 통로(10)의 도중에는 제2 개폐 밸브(11)가 설치되어 있다. 제2 개폐 밸브(11)는, 이 실시형태의 경우, 전자 개폐 밸브로 되어 있고, 제2 통로(10)를 개방하여 피스톤측실(6)과 탱크(7)를 연통하는 연통 포지션(11b)과, 피스톤측실(6)과 탱크(7)의 연통을 차단하는 차단 포지션(11c)을 갖는 밸브(11a)와, 차단 포지션(11c)을 취하도록 밸브(11a)를 가압하는 스프링(11d)과, 통전 시에 밸브(11a)를 스프링(11d)에 대항하여 연통 포지션(11b)으로 전환하는 솔레노이드(11e)를 구비하여 구성되어 있다.
펌프(12)는, 모터(15)에 의해 구동되도록 되어 있고, 펌프(12)는, 일 방향으로만 액체를 토출하는 펌프로 되어 있으며, 토출구는 공급 통로(16)에 의해 로드측실(5)에 연통되고, 흡입구는 탱크(7)로 통하고 있다. 따라서, 펌프(12)는, 모터(15)에 의해 구동되면, 탱크(7)로부터 액체를 흡입하여 로드측실(5)로 액체를 공급한다. 모터(15)는, 액추에이터 제어 장치(C)에 설치한 구동 회로(D)로부터 전류 공급을 받아 구동된다. 구동 회로(D)로의 전력 공급은, 도 1에 도시한 바와 같이, 철도 차량(T) 내에 설치된 도시하지 않은 변압기에 의해 트롤리 선의 전압을 강압하여 얻은 단상 또는 3상의 교류 전류를 컨버터(30)로 직류 전류로 변환하여 공급된다.
여기서, 궤전 전환 섹션(K)에 대해 설명한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 철도 차량(T)의 진행 방향 전방 측에 있는 전원(X)에 접속되는 트롤리 선(L1)과, 철도 차량(T)의 진행 방향처 측에 있는 전원(Y)에 접속되는 트롤리 선(L2)의 사이에 각 트롤리 선(L1, L2)에 스위치(S1, S2)를 개재하여 접속되는 중간 트롤리 선(L3)이 설치되어 있다. 그리고, 중간 트롤리 선(L3)은, 기본적으로는, 상기 스위치(S1)로 진행 방향 전방 측에 있는 전원(X)에 접속되어 있고, 철도 차량(T)이 중간 트롤리 선(L3)의 구간에 들어오면, 일단, 양쪽의 전원(X, Y)과 중간 트롤리 선과의 접속을 끊은 후, 중간 트롤리 선(L3)에 진행 방향처 측에 있는 전원(Y)을 접속하여, 궤전을 전환하도록 하고 있다. 즉, 철도 차량(T)이 이 궤전 전환 섹션(K)을 통과할 때에는, 중간 트롤리 선(L3)은 양쪽의 전원(X, Y)과의 접속이 끊어지기 때문에, 일 순간 정전이 되어 전력 공급을 받을 수 없는 시간이 생긴다. 전술한 바와 같이, 모터(15)로의 전류 공급은, 트롤리 선(L1, L2)으로부터 직접 얻고 있기 때문에, 데드 섹션에 해당하는 중간 트롤리 선(L3)이 주행 시에 정전되면, 모터(15)에 전류 공급을 할 수 없게 되는 것이다. 이와 같이, 모터(15)로의 전류 공급은, 철도 차량이 도 4에 도시한 궤전 전환 섹션(K)에 있어서의 중간 트롤리 선(L3)의 구간을 주행하는 중에, 전술한 바와 같은 궤전 전환 동작에 의해 순간적으로 끊어진다.
되돌아와, 전술한 바와 같이 펌프(12)는, 일 방향으로만 액체를 토출할 뿐, 회전 방향의 전환 동작이 없기 때문에, 회전 전환 시에 토출량이 변화하는 등의 문제는 전혀 없으며, 저가의 기어 펌프 등을 사용할 수 있다. 나아가, 펌프(12)의 회전 방향이 항상 동일 방향이기 때문에, 펌프(12)를 구동하는 구동원인 모터(15)에 있어서도 회전 전환에 대한 높은 응답성이 요구되지 않고, 그 만큼, 모터(15)도 저가의 것을 사용할 수 있다. 또한, 공급 통로(16)의 도중에는, 로드측실(5)로부터 펌프(12)로의 액체의 역류를 저지하는 역지 밸브(17)를 설치하고 있다.
또한, 본 예에서는, 로드측실(5)과 탱크(7)가 배출 통로(21)를 통해 접속되고 있고, 이 배출 통로(21)의 도중에 개변압을 변경 가능한 가변 릴리프 밸브(22)를 설치하고 있다. 가변 릴리프 밸브(22)는, 배출 통로(21)의 도중에 설치한 밸브체(22a)와, 배출 통로(21)를 차단하도록 밸브체(22a)를 가압하는 스프링(22b)과, 통전 시에 스프링(22b)에 대항하는 추력을 발생시키는 비례 솔레노이드(22c)를 구비하여 구성되어 있다. 그리고, 가변 릴리프 밸브(22)는, 비례 솔레노이드(22c)에 흐르는 전류량의 조절에 의해 개변압의 조절이 가능하도록 되어 있다.
그리고, 밸브체(22a)에 작용하는 배출 통로(21)의 상류의 로드측실(5)의 압력이 릴리프압(개변압)을 초과하면, 이 압력과 비례 솔레노이드(22c)가 밸브체(22a)를 누르는 힘이, 이 힘에 대항하여 밸브체(22a)를 가압하는 스프링(22b)의 힘을 이기게 된다. 그러면, 밸브체(22a)가 후퇴하고, 가변 릴리프 밸브(22)는, 배출 통로(21)를 개방한다.
또한, 가변 릴리프 밸브(22)에 있어서는, 비례 솔레노이드(22c)에 공급하는 전류량을 증대시키면, 비례 솔레노이드(22c)가 발생하는 추력을 증대시킬 수 있도록 되어 있다. 따라서, 비례 솔레노이드(22c)에 공급하는 전류량을 최대로 하면 가변 릴리프 밸브(22)의 개변압이 최소가 되고, 반대로, 비례 솔레노이드(22c)에 전혀 전류를 공급하지 않으면 가변 릴리프 밸브(22)의 개변압이 최대가 된다.
그리고, 가변 릴리프 밸브(22)는, 제1 개폐 밸브(9) 및 제2 개폐 밸브(11)의 개폐 상태에 관계없이, 액추에이터(A)에 신축 방향의 과대한 입력이 있어 로드측실(5)의 압력이 개변압을 초과하면, 배출 통로(21)를 개방하여 로드측실(5)을 탱크(7)에 연통시킨다. 이와 같이, 액추에이터(A)로의 과대 입력에 대하여, 가변 릴리프 밸브(22)는, 로드측실(5) 내의 압력을 탱크(7)로 풀어주어, 액추에이터(A)의 시스템 전체를 보호한다.
또한, 피스톤(3)에는, 피스톤측실(6)과 로드측실(5)을 연통하는 정류 통로(18)가 설치되어 있고, 정류 통로(18)에는 역지 밸브(18a)가 설치되어 있다. 따라서, 정류 통로(18)는, 피스톤측실(6)로부터 로드측실(5)로 향하는 액체의 흐름만을 허용하는 일방 통행의 통로로 설정되어 있다. 나아가, 덮개(13)에는, 탱크(7)와 피스톤측실(6)을 연통하는 흡입 통로(19)가 설치되고 있고, 이 흡입 통로(19)에는 역지 밸브(19a)가 설치되어 있다. 따라서, 흡입 통로(19)는, 탱크(7)로부터 피스톤측실(6)로 향하는 액체의 흐름만을 허용하는 일방 통행의 통로로 설정되어 있다. 또한, 정류 통로(18)는, 제1 개폐 밸브(9)의 차단 포지션(9c)을 역지 밸브로 하면, 제1 통로(8)에 집약할 수 있고, 흡입 통로(19)에 대해서도, 제2 개폐 밸브(11)의 차단 포지션(11c)을 역지 밸브로 하면 제2 통로(10)에 집약할 수 있다.
이와 같이 구성된 액추에이터(A)에 원하는 신장 방향의 추력을 발휘시키는 경우, 제1 개폐 밸브(9)를 연통 포지션(9b)으로 하고 제2 개폐 밸브(11)를 차단 포지션(11c)으로 하여 모터(15)를 회전시키면서 펌프(12)로부터 실린더(2) 내로 액체를 공급한다. 이와 같이 함으로써, 로드측실(5)과 피스톤측실(6)이 연통 상태에 놓여져 양자에 펌프(12)로부터 액체가 공급되고, 피스톤(3)이 도 2 중의 왼쪽으로 눌려져 액추에이터(A)는 신장 방향의 추력을 발휘한다. 로드측실(5) 내 및 피스톤측실(6) 내의 압력이 가변 릴리프 밸브(22)의 개변압을 상회하면, 가변 릴리프 밸브(22)가 개변하여 액체가 배출 통로(21)를 거쳐 탱크(7)로 내보내어지고, 로드측실(5) 내 및 피스톤측실(6) 내의 압력은, 가변 릴리프 밸브(22)의 개변압과 같아진다. 즉, 가변 릴리프 밸브(22)의 개변압의 조절로, 피스톤(3)에 있어서의 피스톤측실(6) 측과 로드측실(5) 측의 수압 면적 차에 가변 릴리프 밸브(22)의 개변압을 곱한 신장 방향의 추력을 액추에이터(A)에 발휘시킬 수 있다. 또한, 액추에이터(A)가 외력에 의해 강제적으로 수축되더라도, 로드측실(5) 내 및 피스톤측실(6) 내의 압력이 가변 릴리프 밸브(22)의 개변압으로 제어되므로, 수축을 억제하는 신장 방향의 추력을 발휘한다.
이에 대하여, 액추에이터(A)에 원하는 수축 방향의 추력을 발휘시키는 경우, 제1 개폐 밸브(9)를 차단 포지션(9c)으로 하고 제2 개폐 밸브(11)를 연통 포지션(11b)으로 하여, 모터(15)를 회전시키면서 펌프(12)로부터 로드측실(5) 내로 액체를 공급한다. 이와 같이 함으로써, 피스톤측실(6)과 탱크(7)가 연통 상태에 놓여짐과 함께 로드측실(5)로 펌프(12)로부터 액체가 공급되고, 피스톤(3)이 도 2 중의 오른쪽으로 눌려져 액추에이터(A)는 수축 방향의 추력을 발휘한다. 전술한 바와 마찬가지로, 가변 릴리프 밸브(22)의 개변압의 조절로, 피스톤(3)에 있어서의 로드측실(5) 측의 수압 면적과 가변 릴리프 밸브(22)의 개변압을 곱한 수축 방향의 추력을 액추에이터(A)에 발휘시킬 수 있다. 또한, 액추에이터(A)가 외력에 의해 강제적으로 신장되더라도, 로드측실(5) 내의 압력이 가변 릴리프 밸브(22)의 개변압으로 제어되므로, 신장을 억제하는 수축 방향의 추력을 발휘한다.
또한, 이 액추에이터(A)에 있어서는, 제1 개폐 밸브(9)와 제2 개폐 밸브(11) 모두 차단 포지션(9c, 11c)을 취하면, 정류 통로(18) 및 흡입 통로(19)와 배출 통로(21)로, 로드측실(5), 피스톤측실(6) 및 탱크(7)가 일렬 연결로 연통된다. 이 상태에서는, 펌프(12)의 구동 유무에 관계없이, 액추에이터(A)가 외력에 의해 신축되면, 로드측실(5) 내의 압력이 가변 릴리프 밸브(22)의 개변압으로 제어되기 때문에, 액추에이터(A)는 신축을 억제하는 추력을 발휘하는 패시브(passive) 댐퍼로서 기능한다. 그리고, 모터(15), 제1 개폐 밸브(9), 제2 개폐 밸브(11) 및 가변 릴리프 밸브(22)로의 전류 공급이 끊어지면, 제1 개폐 밸브(9)와 제2 개폐 밸브(11)가 차단 포지션(9c, 11c)을 취하고, 가변 릴리프 밸브(22)가 개변압이 최대로 고정된 압력 제어 밸브로서 기능한다. 따라서, 액추에이터(A)는, 전력 공급이 끊어지는 상태나 실함(失陷) 시에는 자동적으로, 패시브 댐퍼로서 기능할 수 있다.
또한, 액추에이터(A)는, 모터에 의해 신축 가능한 구성으로 되어 있으면 되지만, 전술한 구성의 액추에이터(A)를 사용하면, 전력 공급을 할 수 없는 상태가 되면 자동적으로 패시브 댐퍼로서 기능할 수 있는 이점이 있다. 또한, 액추에이터(A)는, 이 예에서는, 액체를 작동 매체로서 이용하고 있지만, 기체를 작동 매체로서 이용하는 것이어도 괜찮고, 모터의 토크를 그대로 추력으로 이용하는 전자 액추에이터이더라도 괜찮다.
한편, 액추에이터 제어 장치(C)는, 액추에이터(A)의 추력을 제어하기 위해, 도 1에 도시한 바와 같이, 차체(B)의 수평 횡방향의 가속도를 검지하는 가속도 센서(43)와, 액추에이터(A)의 변위를 검지하는 스트로크 센서(44)와, 이들로부터 얻어지는 정보에 기초하여 액추에이터(A)를 제어하는 컨트롤러(41)와, 컨트롤러(41)의 지령대로 모터(15)로 전류 공급하는 구동 회로(D)와, 컨트롤러(41)로부터의 지령에 따라 액추에이터(A)에서의 추력의 발휘 방향과 추력의 크기를 조절하기 위해 제1 개폐 밸브(9), 제2 개폐 밸브(11) 및 가변 릴리프 밸브(22)의 각 솔레노이드(9e, 11e, 22c)에 전류 공급하는 드라이버(42)와, 모터(15)를 구동하는 구동 회로(D)로 입력되는 전류의 전압을 검지하는 전압 센서(40)를 구비하여 구성되어 있다.
모터(15)에 전류 공급하는 구동 회로(D)로의 전력 공급은, 전술한 바와 같이, 철도 차량(T) 내에 설치된 도시하지 않은 변압기에 의해 트롤리 선의 전압을 강압하여 얻은 단상 또는 3상의 교류 전압을 컨버터(30)로 직류 전압으로 변환하여 공급된다.
또한, 컨버터(30)보다 전원 측에는, 과전류를 검지하면, 컨버터(30)와 전원 사이의 배선을 열어, 구동 회로(D) 측으로 과전류가 흐르는 것을 방지하는 브레이커(32)가 설치되어 있다.
또한, 컨버터(30)와 구동 회로(D)를 접속하는 회로 중에는, 평활 회로로서 평활 콘덴서(31)가 설치되어 있다. 평활 회로로서는, 콘덴서만을 구비하는 것 외에, 평활 콘덴서와 코일을 조합하여 구성한 콘덴서 입력형의 평활 회로나 초크 입력형의 평활 회로를 이용하여도 괜찮다.
컨버터(30)는, 이 경우, 전파 정류를 행하여, 교류 전압을 직류 전압으로 변환하도록 되어 있다. 컨버터(30)는, 반파 정류를 행하는 것의 사용도 가능하기는 하지만, 전파 정류 가능한 것을 사용하는 쪽이 효율적이다.
전압 센서(40)는, 평활 콘덴서(31)의 전압을 검지하여 컨트롤러(41)로 입력하도록 되어 있다. 전압 센서(40)는, 컨버터(30)와 평활 콘덴서(31) 사이의 배선에서의 전압을 검지하여도 괜찮다.
모터(15)는, 본 예에서는 3상의 브러시리스 모터로 되어 있고, 구동 회로(D)는, 모터(15)의 3상 권선에 전류를 공급하기 위해, 한 쌍의 스위칭 소자를 구비한 3개의 암을 갖는 인버터 회로로 되어 있다. 또한, 모터(15)는, 브러시리스 모터 이외의 모터이더라도 괜찮고, 구동 회로(D)는, 모터(15)의 구동에 적합한 회로를 사용하면 된다.
또한, 드라이버(42)는, 각 솔레노이드(9e, 11e, 22c)의 구동에 적합한 것을 사용하면 되고, 각 솔레노이드(9e, 11e, 22c)로의 전류의 공급과 정지를 행할 수 있도록 각 솔레노이드(9e, 11e, 22c)에 대응하여 3개의 스위칭 소자를 구비한다.
컨트롤러(41)는, 가속도 센서(43)와, 스트로크 센서(44)로부터 차체(B)의 횡방향의 속도와, 차체(B)와 대차(W)의 횡방향의 상대 속도를 구하고, 스카이 훅 제어 규칙에 따라 액추에이터(A)가 발생하여야 할 추력의 크기, 방향을 구한다. 그리고, 컨트롤러(41)는, 액추에이터(A)에 전술한 바와 같이 하여 구한 추력을 발생시킬 수 있도록, 구동 회로(D)와 드라이버(42)의 스위칭 소자의 온 오프 제어를 할 수 있게 되어 있다.
그리고, 컨트롤러(41)는, 전압 센서(40)로 검지하는 전압이 모터(15)의 구동이 곤란해지는 전압으로 되면, 모터(15)로의 전류 공급을 정지시키도록 되어 있다. 구체적으로는, 컨트롤러(41)는, 전압 센서(40)로 검지한 전압이 소정의 전압 임계치 이하가 되면, 구동 회로(D)의 스위칭 소자를 모두 열어, 전원 측으로부터 모터(15)로의 전류 공급을 끊도록 되어 있다. 전압 임계치는, 모터(15)의 정격에 따라 설정되지만, 액추에이터(A)의 구동에 필요한 토크와 회전수를 얻을 수 없게 되는 정도의 전압으로 설정된다.
또한, 액추에이터 제어 장치(C)는, 하드웨어 자원으로서는, 도시는 하지 않지만 구체적으로는 예를 들어, 전압 센서(40), 가속도 센서(43) 및 스트로크 센서(44)가 출력하는 신호를 받아들이기 위한 A/D 변환기와, 구동 회로(D)와 드라이버(42)에 있어서의 스위칭 소자로 신호를 출력하는 D/A 변환기와, 액추에이터(A)의 제어에 필요한 처리에 사용되는 프로그램이 격납되는 ROM(Read　Only　Memory) 등의 기억 장치와, 상기 프로그램에 기초한 처리를 실행하는 CPU(Central　Processing　Unit) 등의 연산 장치와, 상기 CPU에 기억 영역을 제공하는 RAM(Random　Access　Memory) 등의 기억 장치를 구비하여 구성되면 좋고, CPU가 상기 프로그램을 실행함으로써 액추에이터 제어 장치(C)의 제어 동작이 실현된다.
액추에이터 유닛(1)은, 전술한 바와 같이 구성되고, 이하에서 작동을 설명한다. 우선, 철도 차량(T)이 궤전 전환 섹션(K) 이외의 구간을 주행하는 경우에 대해 설명한다. 이 경우, 액추에이터 제어 장치(C)는, 액추에이터(A)를 액티브 제어하여 철도 차량(T)의 차체(B)에 작용하는 진동을 억제한다.
전술한 바와 같이, 액추에이터 제어 장치(C)는, 차체(B)의 진동 억제에 필요한 추력을 구하고, 액추에이터(A)에 구한 추력을 발휘시킬 수 있도록, 구동 회로(D) 및 드라이버(42)를 통해, 모터(15), 제1 개폐 밸브(9), 제2 개폐 밸브(11) 및 가변 릴리프 밸브(22)를 제어한다.
전술한 바와 같이, 액추에이터(A)에 신장 방향의 추력을 발휘시키는 경우에는, 제1 개폐 밸브(9)를 연통 포지션(9b)으로 하고 제2 개폐 밸브(11)를 차단 포지션(11c)으로 하여 모터(15)를 회전시키면서 펌프(12)로부터 실린더(2) 내로 액체를 공급한다. 반대로, 액추에이터(A)에 수축 방향의 추력을 발휘시키는 경우에는, 제1 개폐 밸브(9)를 차단 포지션(9c)으로 하고 제2 개폐 밸브(11)를 연통 포지션(11b)으로 하여, 모터(15)를 회전시키면서 펌프(12)로부터 로드측실(5) 내로 액체를 공급한다.
이와 같이, 액추에이터 제어 장치(C)는, 철도 차량(T)이 데드 섹션을 통과할 때의 제어를 제외하고, 통상은, 액추에이터(A)가 발생하여야 할 추력을 구하고, 모터(15)를 회전시켜 액추에이터(A)에 이 추력을 발휘시키는 제어를 계속하여 행한다. 이에 의해, 액추에이터 제어 장치(C)에 의해 액추에이터(A)의 추력이 액티브 제어되고, 차체(B)의 진동이 효과적으로 억제된다.
한편, 철도 차량(T)이 궤전 전환 섹션(K) 중의 데드 섹션을 통과할 때에는, 이하와 같이 모터(15)의 정지 판단이 이루어져, 모터(15)로의 전류 공급을 정지시킨다.
철도 차량(T)이 궤전 전환 섹션(K) 내에 있어서의 데드 섹션인 중간 트롤리 선(L3)을 통과하여 정전되었을 때, 모터(15)에 통전하여 액추에이터(A)의 추력을 계속하여 제어하면, 평활 콘덴서(31)의 방전에 의해, 전압 센서(40)가 검지하는 전압이 저하된다. 이 전압 저하에 의해, 전압 센서(40)가 검지하는 전압이 소정의 전압 임계치 이하가 되면, 컨트롤러(41)가 구동 회로(D)로부터 모터(15)로의 전류 공급을 정지시킨다. 그러면, 평활 콘덴서(31)로부터의 방전도 정지하고, 평활 콘덴서(31)의 전압이 소정의 전압 임계치 이하이기는 하지만 소정의 전압 임계치에 가까운 전압으로 되어, 더 이상 강압하지 않는다. 이 상황에서, 철도 차량(T)이 전원(Y)에 접속된 트롤리 선(L2)에 접속되어 전력 공급이 재개되더라도, 평활 콘덴서(31)의 전압과 전원 측 전압의 전위 차가 작기 때문에, 서지가 발생하지 않고, 브레이커(32)는 트립하지 않는다. 따라서, 본 액추에이터 제어 장치(C)에 의하면, 철도 차량(T)이 데드 섹션을 통과하거나 또는 트롤리 선(L1-L3)으로부터 이선하여 정전 상태로 되더라도, 서지의 발생이 억제되고, 브레이커(32)의 트립이 방지되므로, 정전으로부터 전력 공급 가능한 상태로 복귀하였을 때에 액추에이터(A)가 제어 불능으로 빠지지 않는다. 즉, 데드 섹션의 통과나 이선에 기인하는 정전에 의해, 브레이커(32)가 시스템 이상을 오검지하는 것을 방지할 수 있는 것이다.
또한, 소정의 전압 임계치를 모터(15)가 액추에이터(A)의 구동에 필요한 토크와 회전수에 따라 설정하면, 모터(15)로 액추에이터(A)의 구동이 곤란해지면 모터(15)로의 전류 공급을 정지할 수 있어, 평활 콘덴서(31)의 불필요한 전압 강하를 피할 수 있다.
또한, 트롤리 선(L1, L2)에는, 도시하지 않은 전원이 접속되어 있고, 교류 전압이 인가되고 있지만, 전원이 출력하는 전압의 변동에 따라, 트롤리 선(L1, L2)의 전압이 변동하는 경우가 있다. 동일한 트롤리 선(L1)(L2)의 전압 변동치보다 소정의 전압 임계치를 낮은 값으로 설정하면, 트롤리 선(L1)(L2)의 전압 변동에 따라서는 전압 센서(40)가 검지하는 전압이 소정의 전압 임계치 이하로 되지 않고 끝난다. 따라서, 동일한 트롤리 선(L1)(L2)의 전압 변동치보다 소정의 전압 임계치를 낮은 값으로 설정하면, 트롤리 선(L1)(L2)의 전압 변동으로 모터(15)로의 전류 공급이 정지되어 버리는 것을 방지할 수 있다. 즉, 동일한 트롤리 선(L1)(L2)의 전압 변동치보다 소정의 전압 임계치를 낮은 값으로 설정하면, 정전의 오검지에 의한 모터(15)로의 전류 공급 정지를 회피할 수 있다.
또한, 액추에이터 제어 장치(C)는, 철도 차량(T)의 주행 위치가 데드 섹션 내인지 아닌지를 파악할 필요가 없기 때문에, 이선에 의한 정전에도 대처가 가능해질 뿐만 아니라, 정확한 주행 위치 정보의 입수나 주행 위치 정보 그 자체의 입수가 불가능한 철도 차량에도 적용할 수 있다. 나아가, 철도 차량(T)의 주행 위치가 데드 섹션 내인지 아닌지를 파악할 필요가 없기 때문에, 컨트롤러(41)의 연산 처리 부하가 적게 되어, 연산 처리 능력이 낮은 프로세서의 이용이 가능해져 비용을 절감할 수 있다.
또한, 드라이버(42)를 통한 제1 개폐 밸브(9)의 솔레노이드(9e), 제2 개폐 밸브(11)의 솔레노이드(11e) 및 가변 릴리프 밸브(22)의 비례 솔레노이드(22c)로의 전류 공급은, 모터(15)에 대한 전류 공급과 별도 계통으로 되어 있다. 따라서, 궤전 전환 섹션(K)을 통과할 때의 정전 중에도, 철도 차량(T) 내의 축전기로부터의 전류 공급을 받을 수가 있게 되어 있어, 액추에이터 제어 장치(C)는, 액추에이터(A)의 모터(15)를 제외한 기기를 제어할 수 있도록 되어 있다.
그리고, 모터(15)의 정지 중에는, 액추에이터 제어 장치(C)는, 순차 샘플링 되는 차체(B)의 횡 가속도 및 액추에이터(A)의 변위로부터 차체(B)의 진동 억제에 필요한 추력을 구한다. 그리고, 액추에이터 제어 장치(C)는, 구한 추력에 기초하여, 제1 개폐 밸브(9), 제2 개폐 밸브(11) 및 가변 릴리프 밸브(22)를 제어하고, 액추에이터(A)를 스카이 훅 제어하여 세미 액티브(semi-active) 댐퍼로서 기능시킨다. 추력의 연산은, 특히, 모터(15)가 회전하고 있는 통상 제어 시와 마찬가지의 연산을 행함으로써 얻는다. 이와 같이, 펌프(12)로부터의 액체 공급이 없는 궤전 전환 섹션(K)의 통과 시에 있어서도, 액추에이터(A)를 세미 액티브 댐퍼로서 기능시키기 때문에, 차체(B)의 진동 억제를 끊어짐없이 계속할 수 있다.
이와 같이, 본 예의 액추에이터 유닛(1)에 있어서의 액추에이터(A)는, 모터(15)가 정지하더라도, 제1 개폐 밸브(9), 제2 개폐 밸브(11) 및 가변 릴리프 밸브(22)로의 통전에 의해 세미 액티브 댐퍼로서 기능한다. 따라서, 전압 센서(40)가 검지하는 전압이 소정의 전압 임계치 이하가 되어, 모터(15)의 구동이 정지되더라도, 액추에이터(A)를 세미 액티브 댐퍼로서 기능시켜, 차체(B)의 진동 억제가 정전 중에도 계속적으로 행해진다. 또한, 복귀 시에는, 액추에이터(A)를 세미 액티브 댐퍼로부터 적극적으로 추력 발생이 가능한 액추에이터로서 기능을 발휘시킬 수 있기 때문에, 데드 섹션의 통과 시에 진동 억제 기능이 끊어짐 없이 발휘되어, 철도 차량(T)에서의 승차감을 향상시킬 수 있다. 또한, 액추에이터(A)에 전력 공급을 전혀 할 수 없게 되더라도, 액추에이터(A)는 자동적으로 패시브 댐퍼로서 기능하기 때문에, 진동 억제 효과를 잃지 않고, 철도 차량(T)의 승차감 악화를 억제할 수 있다.
또한, 전압 센서(40)는, 교류 전원 측의 전압을 검지하는 것이 아니라, 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 컨버터(30)와 구동 회로(D)의 사이의 전압을 검지하도록 되어 있기 때문에, 전압 임계치와의 비교만으로 모터(15)로의 전류 공급을 정지시키는 판단을 시의적절하게 행할 수 있다. 모터(15)로의 전류 공급의 정지의 판단은, 트롤리 선으로부터의 전력 공급이 없어진 것을 검지할 수 있으면 된다. 따라서, 전압 센서(40)는 컨버터(30)보다 전원 측에 설치하고, 전압 센서(40)로 검지하여 전압의 최대 파고치와 전압 임계치를 비교하는 등의 방법으로도 정전을 검지할 수 있다. 그러나, 이와 같이 하면, 모터 정지까지의 판단에 시간이 걸리는 것 외에, 신호 처리를 위한 장치가 필요하게 되므로, 전압 센서(40)로 컨버터(30)와 구동 회로(D) 사이의 전압을 검지하는 쪽이 유리하다.
또한, 본 예에서는, 전압 센서(40)가 컨버터(30)와 구동 회로(D)의 사이에 설치된 평활 콘덴서(31)에 의해, 평활화된 전압을 검지하도록 되어 있다. 이와 같이, 전압 센서(40)가 검지하는 전압은, 리플이 제거된 전압으로서 구동 회로(D)에 인가되는 전압이 되므로, 보다 정확하게 모터 정지 판단을 행할 수 있다.
본원은, 2015년 7월 15일에 일본 특허청에 출원된 특원2015－140969에 기초한 우선권을 주장하고, 이 출원의 모든 내용은 참조에 의해 본 명세서에 통합된다.

Claims (6)

  1. 액추에이터 제어 장치로서,
    철도 차량의 대차와 차체의 사이에 설치되는 액추에이터를 구동하는 모터를 제어하는 구동 회로와,
    상기 구동 회로로 입력되는 전압을 검지하는 전압 검지부와,
    상기 전압 검지부로 검지하는 상기 전압이 소정의 전압 임계치 이하가 되면 상기 모터를 정지시키는 컨트롤러
    를 구비한 것을 특징으로 하는 액추에이터 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전압 임계치는, 상기 모터가 상기 액추에이터를 구동하는데 필요한 토크와 회전수에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 액추에이터 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 철도 차량은, 트롤리 선으로부터 전력 공급되고,
    상기 전압 임계치는, 동일한 상기 트롤리 선의 전압 변동치보다 낮은 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 액추에이터 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전압 검지부는, 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 컨버터와 상기 구동 회로의 사이의 전압을 검지하는 것을 특징으로 하는 액추에이터 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전압 검지부는, 상기 컨버터와 상기 구동 회로의 사이에 설치된 평활 회로에 의해 평활화된 전압을 검지하는 것을 특징으로 하는 액추에이터 제어 장치.
  6. 액추에이터 유닛으로서,
    제1항에 기재된 액추에이터 제어 장치와,
    실린더와, 상기 실린더 내에 슬라이딩 자유롭게 삽입되는 피스톤과, 상기 실린더 내에 삽입되어 상기 피스톤에 연결되는 로드와, 상기 실린더 내에 상기 피스톤으로 구획된 로드측실 및 피스톤측실과, 탱크와, 상기 로드측실과 상기 피스톤측실을 연통하는 제1 통로에 설치한 제1 개폐 밸브와, 상기 피스톤측실과 상기 탱크를 연통하는 제2 통로에 설치한 제2 개폐 밸브와, 상기 로드측실에 액체를 공급하는 펌프와, 상기 펌프를 구동하는 상기 모터와, 상기 로드측실과 상기 탱크를 연통하는 배출 통로와, 상기 배출 통로에 설치한 개변압을 변경 가능한 가변 릴리프 밸브와, 상기 피스톤측실로부터 상기 로드측실로 향하는 액체의 흐름만을 허용하는 정류 통로와, 상기 탱크로부터 상기 피스톤측실로 향하는 액체의 흐름만을 허용하는 흡입 통로를 갖는 액추에이터를 구비한 것을 특징으로 하는 액추에이터 유닛.
KR1020177028265A 2015-07-15 2016-06-02 액추에이터 제어 장치 및 액추에이터 유닛 KR20170128420A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015140969A JP6588756B2 (ja) 2015-07-15 2015-07-15 アクチュエータ制御装置およびアクチュエータユニット
JPJP-P-2015-140969 2015-07-15
PCT/JP2016/066379 WO2017010181A1 (ja) 2015-07-15 2016-06-02 アクチュエータ制御装置およびアクチュエータユニット

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170128420A true KR20170128420A (ko) 2017-11-22

Family

ID=57756927

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177028265A KR20170128420A (ko) 2015-07-15 2016-06-02 액추에이터 제어 장치 및 액추에이터 유닛

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20180148074A1 (ko)
EP (1) EP3324537A4 (ko)
JP (1) JP6588756B2 (ko)
KR (1) KR20170128420A (ko)
CN (1) CN107735940A (ko)
WO (1) WO2017010181A1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6879695B2 (ja) * 2016-08-30 2021-06-02 Ｋｙｂ株式会社 セミアクティブダンパ
CN110234531B (zh) * 2017-02-10 2022-08-26 本田技研工业株式会社 控制系统、移动体及控制方法
JP6740449B2 (ja) * 2017-02-22 2020-08-12 日立オートモティブシステムズ株式会社 アクチュエータ装置
JP6924043B2 (ja) * 2017-03-03 2021-08-25 Ｋｙｂ株式会社 鉄道車両用制振装置
JP2019091868A (ja) * 2017-11-17 2019-06-13 Ｋｙｂ株式会社 制御装置および鉄道車両用制振装置
CN110040039B (zh) * 2019-05-21 2023-06-09 西南交通大学 一种光伏储能分布式发电的交流牵引供电系统及方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51121732A (en) * 1975-04-18 1976-10-25 Hitachi Ltd Controller for electric motor with non- conmmutator type power converter
JPS6281902A (ja) * 1985-10-07 1987-04-15 Toshiba Corp 電気車の走行制御装置
JP3277660B2 (ja) * 1993-12-28 2002-04-22 株式会社明電舎 電源回生型インバータ
JP2001211682A (ja) * 2000-01-25 2001-08-03 Toshiba Corp ブラシレスモータの制御装置
US7568537B2 (en) * 2006-01-09 2009-08-04 General Electric Company Vehicle propulsion system
JP2009148065A (ja) * 2007-12-13 2009-07-02 Hitachi Appliances Inc 電動機制御装置及びこれを搭載した空気調和機
JP5427081B2 (ja) * 2010-03-24 2014-02-26 カヤバ工業株式会社 鉄道車両用制振装置
JP5822335B2 (ja) * 2011-05-30 2015-11-24 Ｋｙｂ株式会社 鉄道車両用制振装置
CN103353570B (zh) * 2013-06-09 2017-02-15 福州大学 负载端电压检测的电弧故障辨识方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017022948A (ja) 2017-01-26
EP3324537A4 (en) 2019-03-13
EP3324537A1 (en) 2018-05-23
CN107735940A (zh) 2018-02-23
JP6588756B2 (ja) 2019-10-09
US20180148074A1 (en) 2018-05-31
WO2017010181A1 (ja) 2017-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20170128420A (ko) 액추에이터 제어 장치 및 액추에이터 유닛
CN110014863B (zh) 用于电动汽车的逆变器
US9998061B2 (en) Motor control device and motor control method
US9444373B2 (en) Motor control device having protective unit of charging resistor
KR102166434B1 (ko) 수요 공급식 에너지를 갖는 액티브 현가장치
US9071182B2 (en) Motor drive device with alarm level setting unit
EP1862348A1 (en) Motor control apparatus and on-vehicle motor drive system
KR101445057B1 (ko) 교류 모터 구동 시스템
JP5868533B1 (ja) 電動機制御装置
US20130020804A1 (en) Pitch drive device capable of emergency operation for a wind or water power plant
KR20130016196A (ko) 액추에이터의 제어 장치 및 이것을 구비한 작업 기계
TWI597931B (zh) 馬達控制裝置
CN102910505B (zh) 具有多种工作模式的电梯节能装置及其控制方法
JP6616437B2 (ja) Ｄｃリンク部のコンデンサの短絡判定部を有するモータ駆動装置
US9837949B2 (en) Motor driving device including initial charging unit
JP6289597B1 (ja) 車両用電源装置および車両用電源装置の制御方法
CN108136913B (zh) 用于操控用于特别是轨道车辆的主要和辅助空气供给的能量源的方法和装置
JP2011201332A (ja) 鉄道車両用制振装置
KR20110074097A (ko) 선회 전동기 구동용 인버터 제어 방법
JP2022038187A (ja) 鉄道車両用制振装置
CN111469877B (zh) 铁路车辆用减震装置
WO2022201685A1 (ja) 減圧システム、制御装置及び制御方法
CN104210968B (zh) 一种平衡重滑移控制方法及系统
JP5652975B1 (ja) モータ制御装置
JP6696706B1 (ja) 電力変換装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application