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電気車の制御装置及び電気車の制御方法

国内特許コード P07A011081
整理番号 /NO31017
掲載日 2007年11月2日
出願番号 特願2004-105536
公開番号 特開2005-295659
登録番号 特許第4083697号
出願日 平成16年3月31日(2004.3.31)
公開日 平成17年10月20日(2005.10.20)
登録日 平成20年2月22日(2008.2.22)
発明者
  • 渡邉 朝紀
  • 山下 道寛
  • 南 秀樹
  • 秦 広
出願人
  • (財)鉄道総合技術研究所
発明の名称 電気車の制御装置及び電気車の制御方法
発明の概要 【課題】 リアルタイムに変化する軸重変動を動的に考慮して、より適切な電動機トルク制御を実現すること。
【解決手段】 電動機制御装置50-1において、軸重演算器53は、軸バネ変位検出器40で検出される軸バネの変位XR、XLに基づいて軸重変動ΔWを算出し、これに静止輪重W0を加算して現在の軸重Wを算出する。μ演算器54は、算出された軸重Wに基づいて接線力係数μを算出し、保持回路55は、空転滑走が検出された時点での接線力係数μを保持する。復帰トルク演算器56は、保持されている空転滑走が検出された時点での接線力係数μ及び算出された現在の軸重Wに基づき、現在の軸重で粘着走行し得る限界の復帰トルク指令信号を生成する。そして、ベクトル制御演算装置61は、再粘着制御時に、入力される復帰トルク指令信号に従って電圧指令信号を生成する。
【選択図】 図6
従来技術、競合技術の概要 【背景技術】電気車として電車や電気自動車等が知られているが、以下、その代表例として電車(動力車)について説明する。電車は車輪・レール間の接線力(粘着力ともいう。)によって加減速がなされる。電動機の発生トルクが接線力以下の範囲であれば粘着走行がなされるが、接線力を超えた場合には空転又は滑走(以下、「空転滑走」という。)が生じる。空転滑走が生じた場合には、電動機の発生トルクを引き下げて粘着走行に復帰させる制御、すなわち再粘着制御が行われる(例えば、特許文献1参照)。従って、有効な粘着性能を維持し空転滑走を生じさせないトルク制御、或いは空転滑走後の速やか且つ最適な再粘着トルク制御が要求される。但し、粘着性能の維持のためには接線力を求める必要がある。接線力係数を推定する技術として、例えば特許文献2の技術が知られている。
【特許文献1】特開2002-44804号公報
【特許文献2】特開平11-252716号公報
ところで、接線力係数は以下の式により求められる。
【数1】ここで、Fは車輪周引張力[N]、mは回転慣性質量[kg]、αは車輪周加速度[m/sec2]、Wは軸重[N]である。軸重Wは静止輪重W0[N]と軸重変動ΔW[N]との和で求められる。軸重変動ΔWとは、電車の駆動時や制動時等に車体や台車に働く回転モーメントによって生じる軸重の変化である。従来では、この軸重変動ΔWを、例えば以下の簡易式で算出していた。
【数2】<EMI LX=0200 HE=017 WI=170 ID=000004 LY=1948> ここで、正負の符号は進行方向と歯車回転方向との相対関係に応じて選択され、Fは当該軸の引張力[N]、hはレール面と牽引リンク間距離[m]、lは台車内軸間距離[m]、Hはレール面と連結器間距離[m]、Lは前後台車牽引リンク間距離[m]である。
産業上の利用分野 本発明は電気車の制御装置に関し、より具体的には軸重変動(軸重移動ともいう。)を考慮した電動機のトルク制御に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】 軸バネに加わる力を検出する力検出手段と、 前記力検出手段により検出された力及び電動機トルクと、静止輪重とから軸重を算出する軸重算出手段とを備え、 前記軸重算出手段により算出された軸重に基づいた電動機のトルク制御を行うことを特徴とする電気車の制御装置。
【請求項2】 前記軸重算出手段により算出された軸重を用いて接線力係数を算出する接線力係数算出手段を更に備え、前記接線力係数算出手段により算出された接線力係数を制御基準値の1つとして電動機のトルク制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の電気車の制御装置。
【請求項3】 前記軸重算出手段により算出された軸重を用いて接線力係数を算出する接線力係数算出手段と、 駆動輪の空転又は滑走(以下「空転滑走」)を検出する空転滑走検出手段と、 前記空転滑走検出手段による空転滑走の検出開始時の前記接線力係数算出手段により算出された接線力係数を保持する保持手段と、 を更に備え、前記保持手段により保持された接線力係数及び前記力検出手段により検出されている現在の力を用いて再粘着時の電動機のトルク制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の電気車の制御装置。
【請求項4】 前記電気車は駆動軸を複数具備し、 前記力検出手段及び前記軸重算出手段が前記各駆動軸それぞれについて設けられ、 前記各軸重算出手段により算出される軸重を用いて前記各駆動軸の駆動トルク配分を求め、求めた駆動トルク配分に従って前記各駆動軸それぞれを駆動する各電動機のトルク制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の電気車の制御装置。
【請求項5】 軸バネに加わる力を検出し、その検出された力及び電動機トルクと、静止輪重とから軸重を算出する軸重算出ステップを含み、 前記軸重算出ステップにより算出された軸重に基づいた電動機のトルク制御を行うことを特徴とする電気車の制御方法。
【請求項6】 前記軸重算出ステップにより算出された軸重を用いて接線力係数を算出する接線力係数算出ステップを含み、前記接線力係数算出ステップにより算出された接線力係数を制御基準値の1つとして電動機のトルク制御を行うことを特徴とする請求項5に記載の電気車の制御方法。
【請求項7】 前記軸重算出ステップにより算出された軸重を用いて接線力係数を算出する接線力係数算出ステップと、 駆動輪の空転滑走開始時の前記接線力係数を保持する保持ステップと、 を含み、前記保持ステップにより保持された接線力係数及び前記軸重算出ステップにより算出されている現在の軸重を用いて再粘着時の電動機のトルク制御を行うことを特徴とする請求項5に記載の電気車の制御方法。
【請求項8】 前記電気車は駆動軸を複数具備する電気車であり、 前記各駆動軸それぞれについて前記軸重算出ステップを行って算出される各軸重を用いて前記各駆動軸の駆動トルク配分を求め、求めた駆動トルク配分に従って前記各駆動軸それぞれを駆動する各電動機のトルク制御を行うことを特徴とする請求項5に記載の電気車の制御方法。
産業区分
  • 鉄道
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
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