(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動輪を駆動する電動機を制御して当該動輪の空転又は滑走（以下「空転滑走」という。）の発生を検出する空転滑走発生検出方法であって、
随時検出される前記動輪の速度に基づいて、時間軸方向に平滑化する第１の平滑化処理を用いて加速度を検出する第１の加速度検出ステップと、
随時検出される前記動輪の速度に基づいて、時間軸方向に平滑化する平滑化処理であって前記第１の平滑化処理よりも平滑化時間幅が狭い第２の平滑化処理を用いて加速度を検出する第２の加速度検出ステップと、
前記第１の加速度検出ステップにおいて検出された加速度が第１の加速度閾値条件を満たし、且つ、前記第２の加速度検出ステップにおいて検出された加速度が第２の加速度閾値条件を満たした場合に、空転滑走の発生を検出する検出ステップと、
を含む空転滑走発生検出方法。
【請求項２】
前記動輪の速度と所与の基準速度との速度差に係る条件を判断することなしに、前記検出ステップでの検出結果で空転滑走の発生を判断する、
請求項１に記載の空転滑走発生検出方法。
【請求項３】
前記検出ステップは、
前記第１の加速度閾値条件を満たすか否かを、前記第１の加速度検出ステップにおいて検出された加速度と、第１の閾値とを比較して判定し、
前記第２の加速度閾値条件を満たすか否かを、前記第２の加速度検出ステップにおいて検出された加速度と、前記第１の閾値よりも高い第２の閾値とを比較して判定する、
ステップである、
請求項１又は２に記載の空転滑走発生検出方法。
【請求項４】
走行速度に応じて、前記第１の平滑化処理及び／又は前記第２の平滑化処理の平滑化時間幅を変更する速度基準平滑化幅変更ステップを更に含む請求項１〜３の何れか一項に記載の空転滑走発生検出方法。
【請求項５】
前記第１の平滑化処理及び／又は前記第２の平滑化処理において所与の信号周波数成分を抽出する抽出処理ステップを更に含む請求項１〜４の何れか一項に記載の空転滑走発生検出方法。
【請求項６】
動輪を駆動する電動機を制御して当該動輪の空転滑走の発生を検出して再粘着制御を行う電動機制御装置であって、
随時検出される前記動輪の速度に基づいて、時間軸方向に平滑化する第１の平滑化処理を用いて加速度を検出する第１の加速度検出部と、
随時検出される前記動輪の速度に基づいて、時間軸方向に平滑化する平滑化処理であって前記第１の平滑化処理よりも平滑化時間幅が狭い第２の平滑化処理を用いて加速度を検出する第２の加速度検出部と、
前記第１の加速度検出ステップにおいて検出された加速度が第１の加速度閾値条件を満たし、且つ、前記第２の加速度検出ステップにおいて検出された加速度が第２の加速度閾値条件を満たした場合に、空転滑走の発生を検出する空転滑走発生検出部と、
を備えた電動機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動輪の空転又は滑走（空転滑走）の発生を検出して、当該動輪の再粘着制御を行う電動機制御装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機で動輪を駆動して走行する車両として電気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により生じる駆動力が、車輪とレールとに働く粘着力以下であれば粘着走行がなされるが、粘着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）。
【０００３】
この再粘着制御において、監視対象としている速度や加速度を検出するために、動輪の回転を検出するセンサを利用するのが一般的である。例えば、動輪輪軸の軸端や車軸付近に設けられて動輪の回転を検出する速度発電機や、歯車の山谷を検出するパルスジェネレータ等の回転検出器が知られているが、何れにしても、動輪の回転を直接或いは間接に検出している。
【０００４】
そのため、回転検出器の回転検出信号には、電動機による動輪の周方向の回転に係る主信号成分以外にノイズ成分が含まれている。例えば、台車や車体等の振動の影響による高周波成分がそれである。このため、従来では、ＦＩＲフィルタ等のデジタルフィルタを利用してローパスフィルタや移動平均演算等の時間軸方向の平滑化を施すことで回転検出信号から高周波成分を除去することで速度・加速度を求めて再粘着制御に利用しているのが一般的であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−４４８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、平滑化には時間的な遅れが生じる。例えば、平滑化にローパスフィルタを用いるのであれば時定数が問題となってくる。信号処理に時間を要すると、実際の空転滑走から遅れて空転滑走の発生を検出することとなり、制御遅れが生じる。加えて、空転滑走の発生検出後にトルク引き下げを行うが、そのトルク引き下げの終了タイミングや、もとのトルクに復帰させる制御タイミング等も遅れることとなる。
【０００７】
本発明は、上述した課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、回転検出信号に含まれるノイズ成分の除去と、時間遅れの削減との両者のバランスを図った新たな再粘着制御手法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するための第１の形態は、
動輪を駆動する電動機（例えば図３の電動機１０）を制御して当該動輪の再粘着制御を行う電動機制御方法であって、
随時検出される前記動輪の速度をもとに、微分演算と、時間軸方向に平滑化する第１の平滑化処理とを行って加速度を検出する第１の加速度検出ステップ（例えば図４の空転滑走検出用加速度検出部６１２による加速度検出）と、
随時検出される前記動輪の速度をもとに、微分演算と、時間軸方向に平滑化する平滑化処理であって前記第１の平滑化処理よりも平滑化時間幅が狭い第２の平滑化処理とを行って加速度を検出する第２の加速度検出ステップ（例えば図４の回復検出用加速度検出部６２２による加速度検出）と、
前記第１の加速度検出ステップにおいて検出された加速度を用いて空転滑走の発生を検出する空転滑走発生検出ステップ（例えば図４の空転滑走検出部６１０による空転滑走検出）と、
前記空転滑走発生検出ステップの検出に応じて前記電動機のトルク引き下げ制御を開始するトルク引き下げ開始ステップ（例えば図４の再粘着制御部６４０によるトルク引き下げ）と、
前記トルク引き下げ制御の開始後に、前記第２の加速度検出ステップにおいて検出された加速度を用いて空転滑走後の回復を検出する回復検出ステップ（例えば図４の回復検出部６２０による回復検出）と、
前記回復検出ステップの検出に応じて前記トルク引き下げ制御を終了するトルク引き下げ終了ステップ（例えば図４の再粘着制御部６４０によるトルク引き下げ制御の終了）と、
を含む電動機制御方法である。
【０００９】
また、他の形態として、
動輪を駆動する電動機を制御して当該動輪の再粘着制御を行う電動機制御装置（例えば図３の電動機制御装置５０）であって、
随時検出される前記動輪の速度をもとに、微分演算と、時間軸方向に平滑化する第１の平滑化処理とを行って加速度を検出する第１の加速度検出部（例えば図４の空転滑走検出用加速度検出部６１２）と、
随時検出される前記動輪の速度をもとに、微分演算と、時間軸方向に平滑化する平滑化処理であって前記第１の平滑化処理よりも平滑化時間幅が狭い第２の平滑化処理とを行って加速度を検出する第２の加速度検出部（例えば図４の回復検出用加速度検出部６２２）と、
前記第１の加速度検出部により検出された加速度を用いて空転滑走の発生を検出する空転滑走発生検出部（例えば図４の空転滑走検出部６１０）と、
前記第２の加速度検出部により検出された加速度を用いて空転滑走後の回復を検出する回復検出部（例えば図４の回復検出部６２０）と、
を備え、前記空転滑走発生検出部の検出結果と前記回復検出部の検出結果とを用いて前記再粘着制御を行う電動機制御装置を構成することとしてもよい。
【００１０】
この第１の形態等において、微分演算と第１の平滑化処理とは、処理順序を同順又は逆順に行ってもよいし、或いは同時に行うこととしてもよい。同時に行う場合は、例えば、微分演算に用いる動輪の速度のサンプリング間隔を広げるといった方法がある。微分演算と第２の平滑化処理とについても同様である。
【００１１】
この第１の形態等によれば、随時検出される動輪の速度をもとに、微分演算と、時間軸方向に平滑化する平滑化処理とを行って加速度を検出するが、平滑化する時間幅が広い第１の平滑化処理と、狭い第２の平滑化処理とによって２種類の加速度が検出される（求められる）。そして、第１の平滑化処理を用いて検出された加速度を用いて空転滑走の発生が検出され、第２の平滑化処理を用いて検出された加速度を用いて空転滑走後の回復が検出される。
【００１２】
平滑化する時間幅を広げればノイズ成分の確実な除去を期待できるが、時間遅れが大きくなる。一方、平滑化時間幅を狭めれば時間遅れが小さくなるが、ノイズ成分を除去しきれずに検出後の加速度には、電動機による動輪の周方向の回転に係る主信号成分以外の成分が残ってしまう可能性が高くなる。
【００１３】
第１の形態等によれば、空転滑走の発生の検出には、平滑化する時間幅が広い第１の平滑化処理を用いて検出された加速度が利用される。空転滑走の発生を検出した場合には、すぐに電動機のトルク引き下げ制御が行われるため、空転滑走の発生検出は、多少の時間遅れを犠牲にしても確実なノイズ成分の除去を行うべきだからである。一方、空転滑走後の回復の検出には、平滑化する時間幅が狭い第２の平滑化処理を用いて検出された加速度が利用される。空転滑走の発生検出後は、回復の検出がなされるまでトルク引き下げが継続的に行われる。回復の検出が遅れれば、その分だけ牽引力が削がれ、また乗客の乗り心地にも影響を与える。加えて、もしも仮に誤って回復を検出したとしても、その後に加速度が上昇した場合には、空転滑走の発生検出が再度なされ得る。そのため、回復の検出には、時間遅れの削減を優先すべきだからである。従って、第１の形態等によれば、回転検出信号に含まれるノイズ成分の除去と、時間遅れの削減との両者のバランスを適切に図った再粘着制御を実現できる。
【００１４】
また、第２の形態として、第１の形態の電動機制御方法を、
走行速度に応じて、前記第１の平滑化処理及び／又は前記第２の平滑化処理の平滑化時間幅を変更する速度基準平滑化幅範囲変更ステップ（例えば図５の平滑化時間幅設定部６５０による平滑化時間幅の設定）を更に含むように構成してもよい。
【００１５】
この第２の形態によれば、平滑化処理の平滑化に係る時間幅を走行速度に応じて変更することが可能となる。例えば、走行速度が高速になるほど平滑化時間幅を広く、低速になるほど狭くすることで、速度が高速になるほどノイズ成分の除去、すなわちより正確な加速度の検出を優先し、速度が低速になるほど時間遅れの削減、すなわち過剰なトルク引き下げによる牽引力低下の防止といった作用効果を期待できる。
【００１６】
また、第３の形態として、第１又は第２の形態の電動機制御方法であって、
前記第１の平滑化処理及び／又は前記第２の平滑化処理において所与の信号周波数成分を抽出する抽出処理ステップを更に含む電動機制御方法を構成することとしてもよい。
【００１７】
この第３の形態によれば、第１の平滑化処理及び／又は第２の平滑化処理において、ノイズ成分をカットすることが可能となる。
【００１８】
また、第４の形態として、第１〜第３の何れかの形態の電動機制御方法であって、
前記第１の加速度検出ステップにおいて検出された加速度に、前記電動機の駆動による前記動輪の加速度に係る主信号成分以外の高周波成分が含まれていることを検出する第１の検出加速度振動検出ステップ（例えば図１０の振動発生判定部７６０による振動発生の判定）と、
前記第１の検出加速度振動検出ステップでの検出に応じて前記第１の平滑化処理の平滑化時間幅を変更する第１の平滑化幅変更ステップ（例えば図１０の平滑化時間幅設定部７７０による平滑化時間幅の設定）と、
を含む電動機制御方法を構成することとしてもよい。
【００１９】
この第４の形態によれば、第１の平滑化処理を用いて検出された加速度に電動機による回転に係る主信号成分以外の高周波成分が含まれていることを検出した場合には、その第１の平滑化処理の平滑化に係る時間幅を変更することが可能となる。例えば、高周波成分が含まれている場合には、平滑化時間幅を広げるように変更することで、第１の平滑化処理を用いて検出された加速度に含まれるノイズ成分をより確実に除去することが可能となる。
【００２０】
また、第５の形態として、第１〜第４の何れかの形態の電動機制御方法であって、
前記第２の加速度検出ステップにおいて検出された加速度に、前記電動機の駆動による前記動輪の加速度に係る主信号成分以外の高周波成分が含まれていることを検出する第２の検出加速度振動検出ステップ（例えば図１０の振動発生判定部７６０による振動発生の判定）と、
前記第２の検出加速度振動検出ステップでの検出に応じて前記第２の平滑化処理の平滑化時間幅を変更する第２の平滑化幅変更ステップ（例えば図１０の平滑化時間幅設定部７７０による平滑化時間幅の設定）と、
を含む電動機制御方法を構成することとしてもよい。
【００２１】
この第５の形態によれば、第２の平滑化処理を用いて検出された加速度に電動機による回転に係る主信号成分以外の高周波成分が含まれていることを検出した場合には、その第２の平滑化処理の平滑化に係る時間幅を変更することが可能となる。例えば、高周波成分が含まれている場合には、平滑化時間幅を広げるように変更することで、第２の平滑化処理を用いて検出された加速度に含まれるノイズ成分をより確実に除去することが可能となる。
【００２２】
また、第６の形態として、第５の形態の電動機制御方法であって、
前記第２の検出加速度振動検出ステップでの検出に応じて前記トルク引き下げ制御における引き下げ速度を変更する引き下げ速度変更ステップ（例えば図１０の引き下げ速度制御部６４２による引き下げ速度の制御）を含む電動機制御方法を構成することとしてもよい。
【００２３】
この第６の形態によれば、第２の平滑化処理を用いて検出された加速度に主信号成分以外の高周波成分が含まれていることを検出した場合には、トルク引き下げ制御における引き下げ速度を変更することが可能となる。例えば、第５の形態によって、高周波成分が含まれているときに平滑化時間幅を広げるように変更した場合には、ノイズ成分をより確実に除去することが可能にはなるが、時間遅れが大きくなる。このため、トルクの引き下げ速度を遅くすることによって、時間遅れが大きくなったとしても、結果的に引き下げたトルクの量（大きさ）は変化しないようにして、牽引力の低下を防止するといったことが可能となる。
【００２４】
また、第７の形態として、第１〜第６の何れかの形態の電動機制御方法であって、
前記動輪の回転を検出する回転検出器による前記動輪の回転検出信号をもとに第１の回転検出結果平滑化処理を行って速度を検出する第１の速度検出ステップ（例えば図７の空転滑走検出用速度検出部６１１による速度検出）と、
前記第１の速度検出ステップにおいて検出された速度に、前記電動機の駆動による前記動輪の速度に係る主信号成分以外の高周波成分が含まれていることを検出する第１の検出速度振動検出ステップ（例えば図１０の振動発生判定部７６０による振動発生の判定）と、
前記第１の検出速度振動検出ステップでの検出に応じて前記第１の回転検出結果平滑化処理の平滑化時間幅を変更する第１の回転検出結果平滑化幅変更ステップ（例えば図１０の平滑化時間幅設定部７７０による平滑化時間幅の設定）と、
を含み、
前記第１の加速度検出ステップでは、前記第１の速度検出ステップにおいて検出された速度をもとに加速度を検出する、
電動機制御方法を構成することとしてもよい。
【００２５】
この第７の形態によれば、第１の回転検出結果平滑化処理を行って検出された速度に主信号成分以外の高周波成分が含まれていることを検出した場合には、その第１の回転検出結果平滑化処理の平滑化に係る時間幅を変更することが可能となる。例えば、高周波成分が含まれている場合には、平滑化時間幅を広げるように変更することで、第１の回転検出結果平滑化処理を行って検出される速度に含まれるノイズ成分をより確実に除去することが可能となる。
【００２６】
また、第８の形態として、第７の形態の電動機制御方法であって、
前記回転検出信号をもとに、前記第１の回転検出結果平滑化処理よりも平滑化時間幅が狭い第２の回転検出結果平滑化処理を行って速度を検出する第２の速度検出ステップ（例えば図７の回復検出用速度検出部６２１による速度検出）と、
前記第２の速度検出ステップにおいて検出された速度に、前記電動機の駆動による前記動輪の速度に係る主信号成分以外の高周波成分が含まれていることを検出する第２の検出速度振動検出ステップ（例えば図１０の振動発生判定部７６０による振動発生の判定）と、
前記第２の検出速度振動検出ステップでの検出に応じて前記第２の回転検出結果平滑化処理の平滑化時間幅を変更する第２の回転検出結果平滑化幅変更ステップ（例えば図１０の平滑化時間幅設定部７７０による平滑化時間幅の設定）と、
を含み、
前記第２の加速度検出ステップでは、前記第２の速度検出ステップにおいて検出された速度をもとに加速度を検出する、
電動機制御方法を構成することとしてもよい。
【００２７】
この第８の形態によれば、第７の形態と相俟って、動輪の回転を検出する回転検出器の回転結果を時間軸方向に平滑化することで速度を検出するが、平滑化する時間幅が広い第１の回転検出結果平滑化処理と、狭い第２の回転検出結果平滑化処理とによって２種類の速度が検出される（求められる）。そして、第１の回転検出結果平滑化処理により検出された速度をもとに第１の加速度平滑化処理を行って加速度が検出され、第２の回転検出結果平滑化処理を行って検出された速度をもとに第２の平滑化処理を用いて加速度が検出される。従って、平滑化時間幅の広い第１の回転検出結果平滑化処理を行って検出された速度は、最終的に空転滑走の発生検出に利用され、平滑化時間幅の狭い第２の回転検出結果平滑化処理を行って検出された速度は、最終的に空転滑走後の回復検出に利用される。従って、第１の形態と同様、回転検出信号に含まれるノイズ成分の除去と、時間遅れの削減との両者のバランスを取った合理的な再粘着制御を実現することができる。
【００２８】
また、第２の回転検出結果平滑化処理により検出された速度に主信号成分以外の高周波成分が含まれていることを検出した場合には、その第２の回転検出結果平滑化処理の平滑化に係る時間幅を変更することが可能となる。例えば、高周波成分が含まれている場合には、平滑化時間幅を広げるように変更することで、第２の回転検出結果平滑化処理を行って検出された速度に含まれるノイズ成分をより確実に除去することが可能となる。
【００２９】
また、空転滑走発生検出については種々の形態が考えられる。
例えば、第９の形態として、第１〜第８の何れかの形態の電動機制御方法であって、
前記空転滑走発生検出ステップが、前記第１の加速度検出ステップにおいて検出された加速度が第１の加速度閾値条件を満たし、更に、前記動輪の速度と所与の基準速度との速度差が所与の速度差閾値条件を満たした場合に、空転滑走の発生を検出するステップである、
電動機制御方法を構成することとしてもよい。
【００３０】
また、第１０の形態として、第１〜第８の何れかの形態の電動機制御方法であって、
随時検出される前記動輪の速度をもとに、微分演算と、時間軸方向に平滑化する平滑化処理であって前記第１の平滑化処理よりも平滑化時間幅が狭い第３の平滑化処理とを行って加速度を検出する第３の加速度検出ステップを更に含み、
前記空転滑走発生検出ステップは、前記第１の加速度検出ステップにおいて検出された加速度が第１の加速度閾値条件を満たし、且つ、前記第３の加速度検出ステップにおいて検出された加速度が第３の加速度閾値条件を満たした場合に、空転滑走の発生を検出するステップである、
電動機制御方法を構成することとしてもよい。
【００３１】
また、第１１の形態として、第１〜第８の何れかの形態の電動機制御方法であって、
前記空転滑走発生検出ステップは、前記第１の加速度検出ステップにおいて検出された加速度が第１の加速度閾値条件を満たし、且つ、前記第２の加速度検出ステップにおいて検出された加速度が第２の加速度閾値条件を満たした場合に、空転滑走の発生を検出するステップである、
電動機制御方法を構成することとしてもよい。
【００３２】
第１２の形態は、
動輪を駆動する電動機を制御して当該動輪の再粘着制御を行う電動機制御方法であって、
前記動輪の回転を検出する回転検出器による前記動輪の回転検出信号をもとに回転検出結果平滑化処理を行って速度を検出する速度検出ステップ（例えば図１０の速度検出部７０１による速度検出）と、
前記速度検出ステップにおいて検出された速度に、前記電動機の駆動による前記動輪の速度に係る主信号成分以外の高周波成分が含まれていることを検出する検出速度振動検出ステップ（例えば図１０の速度用判定部７６２による振動発生の判定）と、
前記検出速度振動検出ステップでの検出に応じて前記回転検出結果平滑化処理の平滑化時間幅を変更する回転検出結果平滑化幅変更ステップ（例えば図１０の速度用設定部７７２による平滑化時間幅の設定）と、
前記速度検出ステップにおいて随時検出される速度をもとに、微分演算と、時間軸方向に平滑化する加速度平滑化処理とを行って加速度を検出する加速度検出ステップ（例えば図１０の加速度検出部７０２による加速度検出）と、
前記加速度検出ステップにおいて検出された加速度に、前記電動機の駆動による前記動輪の加速度に係る主信号成分以外の高周波成分が含まれていることを検出する検出加速度振動検出ステップ（例えば図１０の加速度用判定部７６１による振動発生の判定）と、
前記検出加速度振動検出ステップでの検出に応じて前記加速度検出ステップにおける前記平滑化処理の平滑化時間幅を変更する平滑化幅変更ステップ（例えば図１０の加速度用設定部７７１による平滑化時間幅の設定）と、
前記加速度検出ステップにおいて検出された加速度を用いて空転滑走の発生を検出する空転滑走発生検出ステップ（例えば図１０の空転滑走検出部６１０による空転滑走検出）と、
前記空転滑走発生検出ステップの検出に応じて前記電動機のトルク引き下げ制御を開始するトルク引き下げ開始ステップ（例えば図１０の再粘着制御部６４０によるトルク引き下げ制御）と、
前記トルク引き下げ制御の開始後に、前記加速度検出ステップにおいて検出された加速度を用いて空転滑走後の回復を検出する回復検出ステップ（例えば図１０の回復検出部６２０による回復検出）と、
前記回復検出ステップの検出に応じて前記トルク引き下げ制御を終了するトルク引き下げ終了ステップ（例えば図１０の再粘着制御部６４０によるトルク引き下げ制御の終了）と、
を含む電動機制御方法である。
【００３３】
また、他の形態として、
動輪を駆動する電動機を制御して当該動輪の再粘着制御を行う電動機制御装置であって、
前記動輪の回転を検出する回転検出器による前記動輪の回転検出信号をもとに回転検出結果平滑化処理を行って速度を検出する速度検出部（例えば図１０の速度検出部７０１）と、
前記速度検出部により検出された速度に、前記電動機の駆動による前記動輪の速度に係る主信号成分以外の高周波成分が含まれていることを検出する検出速度振動検出部（例えば図１０の速度用判定部７６２）と、
前記検出速度振動検出部の検出に応じて前記回転検出結果平滑化処理の平滑化時間幅を変更する回転検出結果平滑化幅変更部（例えば図１０の速度用設定部７７２）と、
前記速度検出部により随時検出される速度をもとに、微分演算と、時間軸方向に平滑化する加速度平滑化処理とを行って加速度を検出する加速度検出部（例えば図１０の加速度検出部７０２）と、
前記加速度検出部により検出された加速度に、前記電動機の駆動による前記動輪の加速度に係る主信号成分以外の高周波成分が含まれていることを検出する検出加速度振動検出部（例えば図１０の加速度用判定部７６１）と、
前記検出加速度振動検出部の検出に応じて前記加速度検出部による前記平滑化処理の平滑化時間幅を変更する平滑化幅変更部（例えば図１０の加速度用設定部７７１）と、
前記加速度検出部により検出された加速度を用いて空転滑走の発生を検出する空転滑走発生検出部（例えば図１０の空転滑走検出部６１０）と、
前記加速度検出部により検出された加速度を用いて空転滑走後の回復を検出する回復検出部（例えば図１０の回復検出部６２０）と、
を備え、前記空転滑走発生検出部の検出結果と前記回復検出部の検出結果とを用いて、前記再粘着制御を行う電動機制御装置を構成することとしてもよい。
【００３４】
この第９の形態等によれば、動輪の回転を検出する回転検出器の回転検出信号をもとに速度を検出し、検出した速度をもとに、微分演算と、時間軸方向に平滑化する平滑化処理とを行って加速度を検出する。但し、検出された速度に電動機による回転に係る主信号成分以外の高周波成分が含まれている場合には、例えば平滑化に係る時間幅を大きくする等して平滑化時間幅が変更されるため、動輪の周方向の回転速度をより正確に検出することが可能となる。また、検出された加速度に主信号成分以外の高周波成分が含まれている場合にも平滑化に係る時間幅が変更されるため、動輪の周方向の回転加速度をより正確に検出することが可能となる。従って、ノイズ成分の除去ができていない場合にのみ、平滑化時間幅が広くされる。
【００３５】
こうして検出された加速度を用いて空転滑走の発生や、空転滑走後の回復が検出されて再粘着制御が行われるため、速度や加速度の誤検出を抑えつつ、時間遅れも必要最小限に抑えた再粘着制御を実現することが可能となる。
【００３６】
また、第１３の形態として、第１２の形態の電動機制御方法であって、
前記検出加速度振動検出ステップでの検出に応じて前記トルク引き下げ制御における引き下げ速度を変更する引き下げ速度変更ステップ（例えば図１０の引き下げ速度制御部６４２による引き下げ速度の変更）を含む電動機制御方法を構成することとしてもよい。
【００３７】
この第１３の形態によれば、平滑化処理を用いて検出された加速度に主信号成分以外の高周波成分が含まれていることを検出した場合には、トルク引き下げ制御における引き下げ速度を変更することが可能となる。例えば、第９の形態によって、高周波成分が含まれているときに平滑化時間幅を広げるように変更した場合には、ノイズ成分をより確実に除去することが可能にはなるが、時間遅れが大きくなる。このため、トルクの引き下げ速度を遅くすることによって、時間遅れが大きくなったとしても、結果的に引き下げたトルクの量（大きさ）は変化しないようにして、牽引力の低下を防止するといったことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】再粘着制御を説明するための図。
【図２】ＰＧ信号から算出される軸速度及び加速度の一例を示す図。
【図３】第１実施例の電車の主回路の回路ブロックを示す図。
【図４】第１実施例の再粘着制御装置のブロック図。
【図５】第１実施例の再粘着制御装置の変形例を示す図。
【図６】速度域に応じた平滑化時間幅の設定の一例を示す図。
【図７】第１実施例の再粘着制御装置の変形例を示す図。
【図８】第１実施例の再粘着制御装置の変形例を示す図。
【図９】複数の平滑化時間幅で検出した加速度を用いた空転滑走検出を説明するための図。
【図１０】第２実施例の再粘着制御装置のブロック図。
【図１１】軸速度及び加速度の変化と、トルク分電流指令の引き下げ速度との関係を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を説明する。尚、以下では、本発明を電気車の一種である電車に適用した場合を説明するが、電動機で動輪を駆動して走行する車両であれば、他の電気車である電気機関車や、電気自動車にも適用することが可能である。ブレーキ制御としても、回生ブレーキばかりでなく、機械ブレーキによるブレーキ制御を行う電気車への適用も可能であることは勿論である。
また、本発明の考え方の基礎となる問題点を先に説明した後に、具体的な実施例について詳細に説明する。また、以下では説明の簡明化のために適宜「電動機トルク」を増減させるとして説明するが、より正確には「トルク分電流」、ひいては「トルク分電流指令」を増減させる意味である。
【００４０】
［問題点］
図１は、再粘着制御を説明するための図であり、空転滑走が発生していない一定加速中の状態から空転滑走が発生し、再粘着制御を行って再粘着するまでの一連の各信号波形を示している。横軸を時間ｔとして、上から順に、制御対象の動軸の軸速度Ｖ及び基準速度Ｖｍを示すグラフ、制御対称軸の加速度αを示すグラフ、電動機トルクτｅを示すグラフ、空転滑走検出信号のグラフ、回復検出信号のグラフを示す。空転滑走が発生していない状態では、軸速度Ｖは基準速度Ｖｍにほぼ一致し、電動機トルクτｅはほぼ一定に保たれている。空転滑走が発生すると、軸速度Ｖが上昇し始め、基準速度Ｖｍとの差分である速度差Ｖｄが増加する。そして、時刻ｔ１において、速度差Ｖｄが予め定められた空転滑走検出閾値Ｖｓに達すると、空転滑走の発生が検出される。ここで、空転滑走検出信号がＯＮとなる。
【００４１】
すると、再粘着制御が発動されて、電動機トルクτｅの引き下げ（より正確にはトルク分電流の引き下げである。）が開始される。電動機トルクτｅの引き下げは、予め定められた引き下げ速度Ｗｔで継続的に行われる。即ち、トルクτｅの引き下げ量を増加させていく。電動機トルクτｅが引き下げられると、加速度αの増加が次第に抑えられ、減少に転ずる。この間、軸速度Ｖは上がり続けるが、加速度αがゼロとなる時刻ｔ２では、軸速度Ｖの増加もゼロとなる。この加速度αがゼロとなったことを、空転滑走からもとの粘着走行への回復開始として検出する（回復検出）。ここで、空転滑走検出信号がＯＦＦになるとともに、回復検出信号がＯＮとなる。なお、回復検出とする加速度αをゼロとして説明したが、説明の簡明化のためにゼロとしたものであって、所定の回復検出閾値（例えばゼロではなく、“＋１”や“−１”）以下に達した場合に回復開始として検出することとしてよい。
【００４２】
回復検出がなされると、電動機トルクτｅの引き下げを停止して、引き下げ量を保持する。すると、マイナスとなっていた加速度αの減少が次第に抑えられ、やがて増加に転じる。また、基準速度Ｖｍからの乖離幅が大きくなっていた軸速度Ｖが低下し始める。そして、速度差Ｖｄが予め定められた再粘着検出閾値Ｖｒ以下になると、再粘着したとして検出（再粘着検出）し、復帰動作用の制御が開始される。すなわち、保持していた電動機トルクτｅの引き下げ量を減少させてトルクを復帰させる制御が開始される。そして、電動機トルクτｅが所定の目標トルク値（例えば、再粘着制御の開始時点（時刻ｔ１）における値）まで復帰した時刻ｔ４において、再粘着制御の終了となる。この再粘着検出後の電動機トルクτｅは、予め定められた復帰時間Ｔｔをかけて復帰するように制御される。
【００４３】
尚、ここでは、空転滑走検出及び再粘着検出の監視対象を軸速度Ｖ（ひいては速度差Ｖｄ）としたが加速度αも監視対象に加えて併用することとしてもよい。また、回復検出の監視対象を加速度αとしたが、軸速度Ｖ（ひいては速度差Ｖｄ）も監視対象に加えて併用し、加速度αがゼロとなる、或いは、速度差Ｖｄが空転滑走検出閾値Ｖｓ以下の所定の閾値以下となったことを回復開始と見なして検出してもよい。
【００４４】
以上の通り、再粘着制御は、軸速度Ｖ及び加速度αを監視対象として、これらの値に応じて制御されるが、この軸速度Ｖ及び加速度αは、動輪の回転を検出する回転検出器の検出結果信号から求めるのが一般的である。以下の第１〜第２の実施例では、この回転検出器としてパルスジェネレータを用いることとして説明する。パルスジェネレータで検出された信号（以下「ＰＧ信号」という。）から軸速度を求める方式には種々有り、例えば、ＦＩＲフィルタ等のデジタルフィルタを利用してデジタル演算処理により求める方式としては、一定時間の間に計数されたパルス数と車輪径とを用いて速度を算出する一定時間パルス数計数方式や、ある一定時間の時間幅の前後のパルスとその一定時間内のパルスとから求まるパルス列全体の検出時間幅とそのパルス列のパルス数と車輪径とを用いて速度を算出する平均パルス幅計数方式などが知られている。何れの方式も時間軸方向に平均するという平滑化を行っている。また、デジタル演算処理ではなく、信号処理回路として実現する場合には微分器とローパスフィルタによって構成されるが、その場合には、ローパスフィルタが時間軸方向への平滑化の役割を担う。
また、加速度αは軸速度Ｖを更に微分演算することで求められる。
【００４５】
ところが、ＰＧ信号には、電動機の駆動のみによる周方向の速度成分以外に、台車や車体の振動等の影響による高周波のノイズ成分が重畳している。そのため、軸速度を求める際の平滑化に係る時間幅に有る程度の時間幅を設けて、ノイズ成分を除去する処理が施されるのが一般的である。また、加速度を求める際にも、移動平均演算を施したり、演算に用いるサンプリング時間間隔を所定間隔にする（より具体的には、随時検出される速度のうち、加速度演算に用いる速度のサンプリング間隔を変更することで平滑化時間幅を変更することができるため、サンプリング間隔を所定間隔に保つ。）等の時間軸方向にある程度の平滑化を施しているのが一般的である。図２にＰＧ信号から算出される軸速度、加速度の一例を示す。
【００４６】
図２において、軸速度Ｖは、平均化時間幅が短い第１速度（例えば平滑化時間幅１ｍｓ）と、平均化時間幅が長い第２速度（例えば平滑化時間幅２５ｍｓ）とを図示している。平滑化時間幅が短い第１速度の軸速度Ｖは微小振動が生じているが、平滑化時間幅が長い第２速度の軸速度Ｖには振動が生じていないのが分かる。図２の各加速度は、第２速度の軸速度Ｖに対して、平滑化時間幅を様々に変えた場合の加速度を示している。第１加速度〜第４加速度の順に、平滑化時間幅を長く（広く）している。第２速度の軸速度Ｖは、図２では振動していないかのように見える。しかし、僅かながらの振動（ノイズ成分）が依然として残存している。この結果、平滑化時間幅が最も短い第１加速度の加速度αのグラフは振動しており、その振幅も大きい。平滑化時間幅が長く（広く）なるに従って、すなわち、第２加速度、第３加速度、第４加速度となるに従って、加速度αにおいて振動の大きさが小さくなっていることが分かる。
【００４７】
しかしながら、平滑化時間幅を長く（広く）することによって、時間遅れが生じる。第１加速度〜第４加速度の順に平滑化時間幅が広くなるに従って、加速度αのグラフが右方向にずれており、加速度の検出遅れが生じていることが分かる。
【００４８】
すなわち、時間軸方向に平滑化する時間幅を広げることはノイズ成分の削減に有効ではある。ノイズ成分を削減することによって精度のよい速度・加速度を検出可能であるため、空転滑走検出、回復検出、再粘着検出の誤検出の可能性を低減することができる。しかし一方で、速度・加速度の検出遅れを招く。再粘着制御において、空転滑走を検出した場合、回復の検出がなされるまで電動機トルクτｅは所定の引き下げ速度で継続的に引き下げられる（図１参照）。従って、回復の検出が遅れることは、過剰なトルク引き下げを行うことになり、電車の牽引力の低下に繋がる。特に、低速走行中や登坂中の牽引力の低下は避けたいところである。このため、速度・加速度の検出遅れをできる限り無くしたい。回転検出器による検出信号に含まれるノイズ成分の除去と、速度・加速度の検出遅れの低減との両立を如何に図るかが重要である。以下、この問題点を解決するための実施例を説明する。
【００４９】
［第１実施例］
図３は、電車の主回路の回路ブロックのうち、第１実施例に関係する構成を概略的に示した図であり、一の駆動軸について示している。すなわち、電動機の制御は個別制御（いわゆる１Ｃ１Ｍ）として以下説明するが、本発明の適用可能な形態がこれに限られるものではない。例えば、動輪２軸を一括して制御する１Ｃ２Ｍに適用することも可能である。図３によれば、第１実施例に関わる電車の主回路としては、電動機１０と、パルスジェネレータ２０と、インバータ３０と、電流センサ４０と、電動機制御装置５０とが有る。
【００５０】
電動機１０は、インバータ３０から電力が供給されることで車軸を回転駆動する主電動機（メインモータ）であり、例えば３相誘導電動機で実現される。パルスジェネレータ２０は、駆動軸の回転を検出する回転検出器であり、検出信号であるＰＧ信号を再粘着制御装置６０及びベクトル演算制御装置９０に出力する。尚、パルスジェネレータの代わりに速度発電機等の他の回転検出器を用いてもよい。電流センサ４０は、電動機１０の入力端に設けられ、電動機１０に流入するＵ相及びＶ相の電流Ｉｕ，Ｉｖを検出する。インバータ３０には、パンタグラフ及びコンバータを介して架線の電力が供給される。そして、ベクトル演算制御装置９０から入力されるＵ相、Ｖ相及びＷ相それぞれの電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づいて出力電圧を調整し、電動機１０に給電する。
【００５１】
電動機制御装置５０は、電動機１０をベクトル制御する。この電動機制御装置５０は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されるコンピュータ等によって実現され、例えば制御ボードとして電動機の制御装置の一部として実装されたり、或いはインバータ３０を含めて一体的にインバータ装置として構成される。また、電動機制御装置５０は、再粘着制御装置６０と、ベクトル演算制御装置９０とを備えている。
【００５２】
再粘着制御装置６０は、パルスジェネレータ２０のＰＧ信号から駆動軸の軸速度Ｖを検出し、更に微分演算することで加速度αを検出する。そして、基準速度Ｖｍを用いて、検出した軸速度Ｖ及び加速度αを監視対象として空転滑走の検出や回復検出、再粘着検出を行い、空転滑走した動輪を再粘着させる制御を行う。この再粘着制御においては、電動機１０の発生トルクを制御して動輪を再粘着させるためのトルク引き下げ指令信号を生成してベクトル演算制御装置９０に出力する。ここで、基準速度Ｖｍは電車の走行速度であり、例えば運転台から得られる速度としてもよいし、Ｔ車の従輪の軸速度としてもよい。また、車両内の各軸の軸速度のうち、力行時であれば最小値、ブレーキ時であれば最大値等として決定してもよい。
【００５３】
ベクトル演算制御装置９０は、電流センサ４０により検出されたＩｖ，Ｉｕをｄ−ｑ軸座標変換することで得られるｄ軸成分である励磁電流成分Ｉｄ及びｑ軸成分であるトルク電流成分（電動機トルク分電流）Ｉｑや、パルスジェネレータ２０により検出されたＰＧ信号から得られる軸速度Ｖ、不図示の電流指令生成装置から入力される電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊、再粘着制御装置６０から入力されるトルク引き下げ指令信号等に基づいて、インバータ３０に対する電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を生成する。具体的には、トルク引き下げ指令信号が入力されない間は、電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊等に基づく通常の演算処理を行って電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を算出し、トルク引き下げ指令信号が入力されると、該信号に応じた分だけ電動機１０の発生トルクを引き下げるように電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を算出する。ここで、電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊等に基づき電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を算出する演算処理は公知の演算処理であるため、詳細な説明は省略する。
【００５４】
図４は、再粘着制御装置６０の構成を示すブロック図である。再粘着制御装置６０は、速度検出部６０１と、加算器６０３と、空転滑走検出用加速度検出部６１２と、空転滑走検出部６１０と、回復検出用加速度検出部６２２と、回復検出部６２０と、再粘着検出用加速度検出部６３２と、再粘着検出部６３０と、再粘着制御部６４０とを有して構成される。
【００５５】
速度検出部６０１は、ＰＧ信号をもとに駆動軸の回転の検出間隔又は単位時間当たりの検出回数を時間軸方向に平滑化する回転検出結果平滑化処理を行って速度を検出する。具体的には、上述した一定時間パルス数計数方式や平均パルス幅計数方式等により速度を検出する。平滑化時間幅Ｔｓは例えば２５ｍｓとする等、高周波の振動成分であるノイズ成分の除去に一定の効果が得られる値に定められる。
【００５６】
空転滑走検出用加速度検出部６１２、回復検出用加速度検出部６２２、再粘着検出用加速度検出部６３２は、それぞれ速度検出部６０１が検出した軸速度Ｖを微分演算する微分演算部と、更に時間軸方向に平滑化する平滑化部とを有して加速度を検出するが、平滑化する時間幅が異なる。具体的には、空転滑走検出用加速度検出部６１２の平滑化時間幅Ｔａ１よりも、回復検出用加速度検出部６２２の平滑化時間幅Ｔａ２及び再粘着検出用加速度検出部６３２の平滑化時間幅Ｔａ３の方が狭い時間幅に定められている。なお、速度検出部６０１が検出した軸速度Ｖを先に微分演算するのではなく、平滑化部が先に時間軸方向に平滑化した後に、微分演算部が微分演算してもよい。また、随時検出される速度のサンプリング間隔を変更して微分演算する方法を採るならば、微分演算と平滑化処理とを同時に行うことができるため、空転滑走検出用加速度検出部６１２、回復検出用加速度検出部６２２、再粘着検出用加速度検出部６３２は、この方法を採用してもよい。この場合には、平滑化時間幅はサンプリング間隔に相当することとなる。
【００５７】
空転滑走検出用加速度検出部６１２は、空転滑走検出部６１０が空転滑走の検出に利用する加速度α１を検出する。空転滑走を検出した場合にはすぐにトルクの引き下げ制御が開始されるため、空転滑走の検出には正確性が要求される。そのため、空転滑走検出用加速度検出部６１２の平滑化時間幅Ｔａ１としては、回復検出用加速度検出部６２２の平滑化時間幅Ｔａ２及び再粘着検出用加速度検出部６３２の平滑化時間幅Ｔａ３よりも長い時間幅が定められている。
【００５８】
一方、回復検出用加速度検出部６２２は、回復検出部６２０が回復検出に利用する加速度α２を検出する。勿論、回復検出においても検出の正確性は要求されるが、もしも仮に誤って回復検出をし、再度の空転滑走が発生したとしても、空転滑走の検出が再度なされ、トルクの引き下げ制御が行われ得る。図１に示して説明した通り、回復検出がなされるまでの間はトルクの引き下げ量が所定の引き下げ速度で継続的に引き下げられるため、正確性よりも時間遅れを削減して、牽引力の向上のための即時性を優先し、平滑化時間幅を空転滑走検出のそれと比べて狭めている。
【００５９】
再粘着検出用加速度検出部６３２の平滑化時間幅Ｔａ３も同様の理由である。すなわち、回復検出から再粘着検出がなされるまでの間はトルクの引き下げ量は保持されるものの、依然としてトルクが引き下げられた状態にある。このため、時間遅れを削減して、牽引力の向上のための即時性を優先し、平滑化時間幅が定められている。
【００６０】
加算器６０３は、速度検出部６０１により検出された軸速度Ｖから基準速度Ｖｍを減算して速度差Ｖｄを出力する。
空転滑走検出部６１０は、空転滑走検出用加速度検出部６１２により検出された加速度α１を空転滑走したと見なす所定の加速度閾値以上か否かを比較判定する比較器６１４と、速度差Ｖｄを空転滑走したと見なす所定の速度差閾値以上か否かを比較判定する比較器６１５，６１６と、論理積部６１７と、論理和部６１８とを有し、加速度α１及び速度差Ｖｄを用いて空転滑走の発生を検出して検出信号を再粘着制御部６４０に出力する。尚、比較器６１６の速度差閾値は、比較器６１５の速度差閾値よりも大きく定められており、比較器６１４，６１５による閾値判定が働かない場合の安全のために設けられている。従って、比較器６１４による判定のみで安全が確保される場合、或いは別途の安全対策が施されている場合には、比較器６１５，６１６、論理積部６１７、論理和部６１８を不要としてもよい。また、比較器６１５、論理積部６１７を残し、比較器６１６、論理和部６１８を不要としてもよい。
【００６１】
回復検出部６２０は、比較器６２４，６２５と、論理和部６２６とを有し、回復検出信号を再粘着制御部６４０に出力する。比較器６２４は、回復検出用加速度検出部６２２により検出された加速度α２を回復したと見なす所定の加速度閾値以下（例えば図１の例ではゼロ以下）か否かを比較判定する。比較器６２５は、加速度α２が所定の加速度閾値以下とならなくとも回復したと見なせる速度差Ｖｄとなったか否かを、速度差Ｖｄが所定の速度差閾値以下か否かで判定する。論理和部６２６は、比較器６２４及び比較器６２５の何れかの判定結果をもって回復検出として再粘着制御部６４０に回復検出信号を出力する。
【００６２】
再粘着検出部６３０は、比較器６３４，６３５と、論理和部６３６とを有し、再粘着検出信号を再粘着制御部６４０に出力する。比較器６３４は、再粘着検出用加速度検出部６３２により検出された加速度α３が再粘着したと見なす所定の加速度閾値以下か否かを比較判定する。比較器６３５は、速度差Ｖｄが再粘着したと見なす所定の速度閾値以下（例えば図１の例では閾値Ｖｒ以下）か否かを比較判定する。論理和部６３６は、比較器６３４及び比較器６３５の何れかの判定結果をもって再粘着検出として再粘着制御部６４０に再粘着検出信号を出力する。
【００６３】
再粘着制御部６４０は、空転滑走検出部６１０から入力される空転滑走検出信号、回復検出部６２０から入力される回復検出信号、再粘着検出部６３０から入力される再粘着検出信号を用いて、図１を参照して説明した再粘着制御の通り、電動機１０の発生トルクを低減させて再粘着を実現するためのトルク引き下げ指令信号を生成してベクトル演算制御装置９０に出力する。
【００６４】
以上の通り、第１実施例によれば、空転滑走検出用加速度検出部６１２は、回復検出用加速度検出部６２２及び再粘着検出用加速度検出部６３２に比べて、平滑化時間幅を広くして加速度を検出する。従って、空転滑走検出用加速度検出部６１２により検出される加速度α１は、回復検出用加速度検出部６２２により検出される加速度α２や再粘着検出用加速度検出部６３２により検出される加速度α３に比べて、ノイズ成分が少なく、より精確な加速度と言える。一方、回復検出用加速度検出部６２２及び再粘着検出用加速度検出部６３２は、空転滑走検出用加速度検出部６１２に比べて、平滑化時間幅を狭めて加速度を検出しているため、加速度の検出遅れが少なく、ひいては回復検出や再粘着検出の時間遅れが少ない。従って、動軸の加速度変化に対する即時性が向上し、牽引力の低下に繋がるトルク引き下げの引き下げ量及び引き下げ時間の短縮を図ることができる。
【００６５】
尚、再粘着制御装置６０では、平滑化時間幅を固定として説明したが、走行速度に応じて可変にしてもよい。具体的に説明する。
図５は、第１実施例の再粘着制御装置６０の変形例を示す図であり、平滑化時間幅設定部６５０が追加されている。平滑化時間幅設定部６５０は、空転滑走検出用加速度検出部６１２、回復検出用加速度検出部６２２、及び再粘着検出用加速度検出部６３２それぞれの加速度検出に係る平滑化時間幅を走行速度域に応じて可変に設定する。図６は、速度域に応じた平滑化時間幅の設定の一例を示しており、図６（ａ）が空転滑走検出用加速度検出部６１２に設定する平滑化時間幅を、図６（ｂ）が回復検出用加速度検出部６２２及び再粘着検出用加速度検出部６３２に設定する平滑化時間幅を示している。図６に示す通り、どちらの加速度検出部であっても平滑化時間幅は、高速になる程広く（長く）、低速になる程狭く（短く）設定する。これは、低速域においては時間遅れによるトルク低下（牽引力低下）が大きな問題の１つであり、また、高速域においては時間遅れよりも検出の正確性が問題とされるためである。
【００６６】
また、空転滑走検出用加速度検出部６１２が、図６における３つの速度域、すなわち３つの平滑化時間幅に対応する第１〜第３の空転滑走検出用加速度検出部を有することとし、平滑化時間幅設定部６５０の設定に応じて切り換えて選択した検出部が加速度を検出することとしてもよい。回復検出用加速度検出部６２２、及び再粘着検出用加速度検出部６３２についても同様である。
【００６７】
また、図６では、３つの速度域に分けて平滑化時間幅を設定することとして説明したが、低速域とそれ以外というように２つの速度域に分けて設定することとしてもよいし、また４以上の速度域に分けて設定してもよい。
【００６８】
また、上述した第１実施例において、速度検出部６０１により検出された軸速度Ｖが、空転滑走検出用加速度検出部６１２、回復検出用加速度検出部６２２、及び再粘着検出用加速度検出部６３２それぞれの加速度検出に共通に利用されることとして説明した。しかし、何れの検出に用いるのかに応じて別々に軸速度を検出することとしてもよい。
【００６９】
図７は、この場合の再粘着制御装置６０の変形例を示す図であり、速度検出部６０１の代わりに、空転滑走検出用速度検出部６１１と、回復検出用速度検出部６２１と、再粘着検出用速度検出部６３１とを有し、加算器６０３の代わりに、加算器６１３，６２３，６３３を有している。空転滑走検出用速度検出部６１１、回復検出用速度検出部６２１、及び再粘着検出用速度検出部６３１は、それぞれＰＧ信号をもとに速度を検出するが、平滑化時間幅が異なる。空転滑走検出用速度検出部６１１の平滑化時間幅Ｔｓ１よりも、回復検出用速度検出部６２１の平滑化時間幅Ｔｓ２、及び再粘着検出用速度検出部６３１の平滑化時間幅Ｔｓ３の方が狭く定められている。加速度検出に係る平滑化時間幅Ｔａ１，Ｔａ２，Ｔａ３と同様の理由によるものである。
【００７０】
このように、速度検出に係る平滑化時間幅も、加速度検出に係る平滑化時間幅と同様に、何れの検出に用いるかに応じて設定することで、再粘着制御全体において、検出する速度の正確性と、検出遅れの低減（即時性）との両立を図ることができる。
なお、図７のそれぞれの速度検出部６１１，６２１，６３１の平滑化時間幅を、図５，６を参照して説明したように、走行速度に応じて可変に設定することとしてもよい。
【００７１】
また、空転滑走検出部６１０は、空転滑走検出用加速度検出部６１２により検出された加速度α１と、速度差Ｖｄとを用いて空転滑走を検出することとしたが、空転滑走の検出方法はこれに限られない。例えば、図８に示すように、空転滑走検出用加速度検出部６１２により検出された加速度α１と、回復検出用加速度検出部６２２により検出された加速度α２と、速度差Ｖｄとを用いて空転滑走を検出することとしてもよい。勿論、図８において比較器６１９における加速度α２に係る加速度閾値は、比較器６２４における加速度閾値とは異なる値が設定される。
この場合も、比較器６１４，６１９による判定のみで安全が確保される場合、或いは別途の安全対策が施されている場合には、比較器６１５，６１６、論理和部６１８を不要としてもよい。また、比較器６１５を残し、論理和部６１８を不要としてもよい。
【００７２】
また、回復検出用加速度検出部６２２により検出された加速度α２ではなく、平滑化時間幅が空転滑走検出用加速度検出部６１２より狭い別の加速度検出部を設け、この加速度検出部により検出された加速度を加速度α２の代わりに用いてもよい。また、３以上の平滑化時間幅で検出したそれぞれの加速度を用いることとしてもよいし、複数の加速度を用いて速度差Ｖｄを用いないこととしてもよい。
【００７３】
空転滑走検出部６１０が、複数の平滑化時間幅で検出した加速度を用いて空転滑走を検出することによる利点を図９を参照して説明する。図９において、軸速度Ｖを４つの平滑化時間幅で平滑化して求めた加速度が加速度Ａ〜Ｄである。加速度Ａ〜Ｄの順に平滑化時間幅が長く（広く）なっている。従来は、空転滑走を確実に検出するために、平滑化時間幅を長く（広く）した例えば加速度Ｄを用いて空転滑走を検出していた。例えば、時刻ｔ２２において加速度Ｄが閾値条件に達した（丸印）ことをもって空転滑走を検出していた。
【００７４】
これに対して、加速度Ｄに関する閾値条件を緩和（閾値を下げる）して空転滑走をより早く検出可能とするとともに、その他の加速度を用いることでより確実に空転滑走を検出する。図９の例では、平滑化時間幅が異なる加速度Ａ，Ｂ，Ｄの３つそれぞれに閾値条件を設定して、これら全ての閾値条件が満たされた場合（論理積）に空転滑走を検出する。加速度Ａ，Ｂ，Ｄそれぞれの閾値条件は、平滑化時間幅が短い（狭い）ほど閾値を高く（条件を厳しく）する。図９において、時刻ｔ２１の時点がそれである（図中の丸印）。平滑化時間幅が短い（狭い）と、速度の変化に敏感になり、誤検出の可能性が高まるため、閾値を高く（条件を厳しく）する。一方、加速度Ｄに係る閾値は、従来よりも低く（緩和）するため、従来よりも早く空転滑走を検出することが可能となる。
【００７５】
時刻ｔ２２の時点で空転滑走を検出した場合、軸速度Ｖの空転速度である速度差Ｖｄは速度差Ｖｄ２となるが、時刻ｔ２１の時点で空転滑走を検出することができれば、空転速度は速度差Ｖｄ１（＜Ｖｄ２）で済む。空転滑走をより早く検出することができれば、再粘着制御を早く作動させることができ、トルク引下げ量が少なくて済み、ひいては電車の牽引力の低下を極力抑えることが可能となる。但し、空転滑走を確実に検出することが重要である。そのため、複数の平滑化時間幅で求めた加速度を用いて空転滑走を検出する。
【００７６】
なお、空転滑走検出部６１０が、複数の平滑化時間幅で検出した加速度を用いて空転滑走を検出するようにすることは、図５や図７の再粘着制御装置６０に適用することも可能である。
【００７７】
［第２実施例］
次に第２実施例について説明する。第２実施例は、第１実施例の再粘着制御装置６０を再粘着制御装置７０に置き換えた実施例である。従って、第１実施例と同じ構成要素については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００７８】
図１０は、第２実施例の再粘着制御装置７０の構成を示すブロック図である。第２実施例の再粘着制御装置７０では、速度を検出する速度検出部７０１と、加速度を検出する加速度検出部７０２はそれぞれ１つずつの構成である。そして、検出された軸速度Ｖ及び加速度αに高周波の振動が発生しているか否かを振動発生判定部７６０が判定することでノイズ成分が重畳しているか否かを判定する。具体的には、想定される電動機１０の駆動のみによる動軸の回転速度・加速度を主成分とした場合に、その主成分の変化よりも高周波の変化をノイズ成分とみなして判定する。ノイズ検出方法は公知の方法を適用可能であるため、詳細な説明を省略する。振動発生判定部７６０は、加速度用判定部７６１が加速度αについて、速度用判定部７６２が軸速度Ｖについて、振動が発生しているか否かを判定する。
【００７９】
平滑化時間幅設定部７７０は、加速度用設定部７７１が加速度用判定部７６１の判定結果に応じて加速度検出部７０２の加速度検出に係る平滑化時間幅を、速度用設定部７７２が速度用判定部７６２の判定結果に応じて速度検出部７０１の速度検出に係る平滑化時間幅を変更設定する。例えば、振動している（ノイズ成分が重畳している）と判定された場合には、加速度用設定部７７１及び速度用設定部７７２ともに、速度検出部７０１及び加速度検出部７０２それぞれに係る平滑化時間幅を広げていき、逆に振動していない（ノイズ成分が重畳していない）と判定された場合には、加速度用設定部７７１及び速度用設定部７７２それぞれに係る平滑化時間幅を狭める。
【００８０】
このように、ノイズ成分が重畳している場合には平滑化時間幅を広げることで、そのノイズ成分を除去するように制御し、重畳していない場合には平滑化時間幅を狭めることで、検出遅れを低減するように制御する。
【００８１】
また、再粘着制御部６４０は、引き下げ速度制御部６４２を有し、平滑化時間幅設定部７７０の加速度用設定部７７１により設定される加速度検出部７０２の平滑化時間幅に応じて、トルク引き下げ速度を可変に制御する。具体的には、引き下げ速度制御部６４２は、平滑化時間幅が広げられた場合にトルク引き下げ速度を緩やか（遅く）に変更し、狭められた場合にトルク引き下げ速度を急峻（早く）に変更する。
【００８２】
図１１は、平滑化時間幅を変更した場合に算出される軸速度及び加速度の変化と、トルク分電流指令の引き下げ速度との関係を説明するための図である。第１速度〜第２速度、第１加速度〜第４加速度の関係は、図２と同様であり、数字が大きいほど平滑化時間幅が長い（広い）。図１１において、トルク分電流指令Ｉq_refの変化は、第１速度に比べて平滑化時間幅の長い（広い）第２速度の軸速度を検出し、第２加速度の加速度を検出した場合の再粘着制御による変化を示している。時刻ｔ１１において空転滑走が検出され、加速度がゼロとなった時刻ｔ１３において回復が検出される。この時刻ｔ１１と時刻ｔ１３の間、直線Ａ１に示されるトルク引き下げ速度によってトルク分電流指令Ｉq_refがＬ１まで引き下げられる。
【００８３】
引き下げ速度制御部６４２は、平滑化時間幅が広げられた場合には、トルク引き下げ速度を緩やか（遅く）に変更する。例えば、平滑化時間幅が第２加速度より広い第３加速度に変更した場合、加速度がゼロとなる時刻は時刻ｔ１５である。もしも、トルク引き下げ速度を固定として変更しなかった場合には、直線Ａ１に示されるトルク引き下げ速度によってトルク分電流指令Ｉq_refがＬ２まで引き下げられることとなる。トルク引き下げ量が（Ｌ２−Ｌ１）だけ過剰となる。これを例えば直線Ａ２に示されるトルク引き下げ速度に変更することで、過剰なトルク分電流指令Ｉq_refの引き下げを抑制し得る。
【００８４】
このように、引き下げ速度制御部６４２は、平滑化時間幅が広げられた場合に過剰なトルク引き下げを防止する作用効果を発揮する。また、平滑化時間幅が狭められた場合には、トルク引き下げ速度を上げる。平滑化時間幅が狭められることにより加速度の検出遅れが低減されるため、トルク引き下げ速度を上げて、トルク引き下げ期間を短縮させるためである。
【００８５】
なお、振動発生判定部７６０が速度用判定部７６２を有せず、平滑化時間幅設定部７７０が速度用設定部７７２を有しないこととして、速度検出部７０１の平滑化時間幅については変更せず、加速度検出部７０２の平滑化時間幅のみ変更設定することとしてもよい。
【００８６】
［変形例］
以上２つの実施例について説明したが、本発明が適用可能な実施例はこれらに限られるわけではない。例えば、第１実施例と第２実施例とを組み合わせた形態にも適用可能である。具体的には、例えば図４の再粘着制御装置６０に、図１０の振動発生判定部７６０と、平滑化時間幅設定部７７０と、引き下げ速度制御部６４２とを設け、平滑化時間幅設定部７７０が、空転滑走検出用加速度検出部６１２と、回復検出用加速度検出部６２２と、再粘着検出用加速度検出部６３２との平滑化時間幅それぞれを変更設定する。そして、引き下げ速度制御部６４２は、回復検出用加速度検出部６２２の平滑化時間幅に応じて引き下げ速度を可変に設定する。
【００８７】
また、図７の再粘着制御装置６０に、図１０の振動発生判定部７６０と、平滑化時間幅設定部７７０と、引き下げ速度制御部６４２とを設けて、平滑化時間幅設定部７７０が、空転滑走検出用速度検出部６１１、回復検出用速度検出部６２１、再粘着検出用速度検出部６３１それぞれの平滑化時間を変更設定するとともに、空転滑走検出用加速度検出部６１２、回復検出用加速度検出部６２２、再粘着検出用加速度検出部６３２それぞれの平滑化時間幅を変更設定することとしてもよい。図９に対しても同様である。
【００８８】
また、第２実施例における図７の加速度検出部７０２が、第１実施例と同様、第１〜第ｎ（ｎ≧２）の加速度検出部を有することとし、加速度用設定部７７１の設定に応じて切り換えて選択した加速度検出部が加速度を検出することとしてもよい。
【００８９】
また、上述した２つの実施例を含む実施形態では、回復検出と再粘着検出とを別々の検出として説明したが、回復検出したことをもって再粘着検出とみなしてもよいことは勿論である。
【００９０】
また、速度検出部６０１，７０１は、ＰＧ信号をもとに速度及び加速度を検出することとして説明した。しかし、速度センサレスベクトル制御の技術を適用して、パルスジェネレータ等の速度センサを不要として速度及び加速度を検出することとしてもよい。具体的には、速度検出部６０１，７０１は、電動機１０に供給される電動機電流・電圧から回転速度を推定することで、軸速度Ｖを検出（推定）し、更に加速度αを検出（推定）することとしてもよい。
【００９１】
また、上述した各実施例においては、速度や加速度を求める際に、平滑化時間幅を変更してＰＧ信号等を時間軸方向に平滑化する処理を説明したが、この平滑化処理において、ＰＧ信号等に含まれる不要な周波数（例えばノイズ）をカットするための抽出処理を行うこととしてもよい。具体的には、例えば、ノイズ成分の周波数に応じてカットオフ周波数を定め、このカットオフ周波数未満の信号成分を抽出する。平滑化処理は、この信号成分に対して行う、或いは、抽出処理を行った後の信号成分に対して平滑化処理を行う。
【符号の説明】
【００９２】
１０    電動機
２０    パルスジェネレータ
３０    インバータ
５０    電動機制御装置
６０    再粘着制御装置
６０１    速度検出部
６１０    空転滑走検出部
６１２    空転滑走検出用加速度検出部
６２０    回復検出部
６２２    回復検出用加速度検出部
６４０    再粘着制御部
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図２】
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【図９】
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【図１１】
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