(57)【要約】【課題】車両の扉への外力の印加により電動機が動作を停止し、扉の開閉ができなくなる可能性を低減する。【解決手段】本発明に係る制御装置１０は、電動機２０によって扉を開閉する電気駆動式戸閉装置１に用いられるものであり、電動機２０の速度指令が示す速度よりも大きな第１の閾値と電動機２０の回転速度とを比較する比較部１３と、比較部１３による比較の結果、電動機１０の回転速度が第１の閾値よりも大きいことを検知すると、電動機２０の入出力を短絡する短絡制動状態とする制御部１４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機によって扉を開閉する電気駆動式戸閉装置を制御する制御装置であって、
前記電動機の速度指令が示す速度よりも大きな第１の閾値と前記電動機の回転速度とを比較する比較部と、
前記比較部による比較の結果、前記電動機の回転速度が前記第１の閾値よりも大きいことを検知すると、前記電動機の入出力を短絡する短絡制動状態とする制御部と、を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制御装置において、
前記制御部は、所定時間以上、前記電動機の回転速度が前記第１の閾値よりも大きいことを検知すると、前記電動機を短絡制動状態とすることを特徴とする制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の制御装置において、
前記制御部は、前記電動機を短絡制動状態とした後、前記比較部による比較の結果、前記電動機の回転速度が、前記速度指令が示す速度以下の第２の閾値よりも小さくなったことを検知すると、前記電動機の短絡制動状態を解消することを特徴とする制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の制御装置において、
前記制御部は、所定時間以上、前記電動機の回転速度が前記第２の閾値よりも小さいことを検知すると、前記電動機の短絡制動状態を解消することを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機により車両の扉を開閉する電気駆動式戸閉装置を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両やバスなどの車両に搭載され、乗降客が乗降に使用する側引戸や折戸などの扉を開閉する戸閉装置として、ピストン・シリンダなどの機構を駆動して扉を開閉する空気駆動式戸閉装置が用いられていた。しかしながら、空気駆動式戸閉装置には、保守作業としてパッキン類を定期的に交換する必要があり、保守作業のために、重い戸閉装置の取り外しや分解などの手間がかかるという問題があった。また、近年、安全面や正常運行の観点から、挟み込み検知や戸閉力弱めなど、通常の扉の開閉に付随する特殊な動作が要求されている。空気駆動式戸閉装置では、このような要求への対応に限界があった。
【０００３】
そこで、近年、車両の扉を開閉する開閉機構を電動機により駆動する電気駆動式戸閉装置（特許文献１参照）が、主に都市近郊の鉄道車両などで採用されるようになっている。電気駆動式戸閉装置では、電動機を用いて扉を開閉することで、より細やかな扉の開閉動作が可能となり、また、パッキン類が不要となるため、保守作業も容易となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−５３５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電気駆動式戸閉装置では、電動機の回転速度が速度指令に追従するように制御される。ここで、扉の開閉動作時に人為的な外力が扉に加わり、電動機の回転速度が速度指令から大きく逸脱した場合、電動機の回生により、電気駆動式戸閉装置を制御する制御装置側に大きな電圧が印加され、制御装置内の制御電圧が過電圧状態となることがある。
【０００６】
電気駆動式戸閉装置を制御する制御装置には通常、フェイルセーフ機能として過電圧保護検知機能が搭載されており、過電圧を検知すると、制御装置は、電動機の動作を停止させる。電動機の動作が停止すると、扉を開閉することができなくなり、車両の運行の妨げとなってしまう。特に、挟み込み検知や戸閉力弱めなどの特殊な動作においては、扉を開閉するための扉開閉推力を一時的に弱めることが多いため、外部から扉の開閉動作を妨げることが容易となる。そのため、過電圧の検知により電動機が停止し、車両の正常な運行が困難になるという現象が生じやすい。
【０００７】
本発明の目的は、上述した課題を解決し、電気駆動式戸閉装置において、車両の扉への外力の印加により電動機が動作を停止し、扉の開閉ができなくなる可能性を低減する制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係る制御装置は、電動機によって扉を開閉する電気駆動式戸閉装置を制御する制御装置であって、前記電動機の速度指令が示す速度よりも大きな第１の閾値と前記電動機の回転速度とを比較する比較部と、前記比較部による比較の結果、前記電動機の回転速度が前記第１の閾値よりも大きいことを検知すると、前記電動機の入出力を短絡する短絡制動状態とする制御部と、を備える。
【０００９】
また、本発明に係る制御装置において、前記制御部は、所定時間以上、前記電動機の回転速度が前記第１の閾値よりも大きいことを検知すると、前記電動機を短絡制動状態とすることが望ましい。
【００１０】
また、本発明に係る制御装置において、前記制御部は、前記電動機を短絡制動状態とした後、前記比較部による比較の結果、前記電動機の回転速度が前記速度指令が示す速度以下の第２の閾値よりも小さくなったことを検知すると、前記電動機の短絡制動状態を解消することが望ましい。
【００１１】
また、本発明に係る制御装置において、前記制御部は、所定時間以上、前記電動機の回転速度が前記第２の閾値よりも小さいことを検知すると、前記電動機の短絡制動状態を解消することが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る制御装置によれば、電気駆動式戸閉装置において、車両の扉への外力により電動機が動作を停止し、扉の開閉ができなくなる可能性を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る電気駆動式戸閉装置の構成例を示す図である。
【図２】図１に示す制御装置の通常動作状態での動作を示す図である。
【図３】図１に示す制御装置の短絡制動状態での動作を示す図である。
【図４】図１に示す制御装置の動作例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る電気駆動式戸閉装置１の構成例を示す図である。本実施形態に係る電気駆動式戸閉装置１は、鉄道車両、バスなどの車両に搭載され、乗降客が乗降に使用する側引戸や折戸などの扉を開閉するものである。
【００１６】
図１に示す電気駆動式戸閉装置１は、制御装置１０と、電動機２０とを備える。
【００１７】
制御装置１０は、扉の開閉動作時に、電動機２０の回転速度を指示する速度指令と、電動機２０を短絡させる旨を指示する短絡制動指令とが入力される。制御装置１０は、速度指令に応じた閾値と電動機２０の回転速度とを比較し、比較結果に応じて、速度指令および短絡制動指令のうち、一方を電動機２０に出力する。電動機２０の回転速度は、例えば、電動機２０に取り付けられたセンサにより検出される。
【００１８】
電動機２０は、制御装置１０から速度指令が出力されると、通常動作状態となる。通常動作状態では、電動機２０の回転速度が、速度指令が示す速度（目標速度）に追従するように制御される。電動機２０の回転により、車両の扉を開閉する開閉機構が駆動され、扉が開閉する。また、電動機２０は、制御装置１０から短絡制動指令が出力されると、電動機２０の入出力が短絡される短絡制動状態となる。短絡制動状態では、電動機２０はブレーキ状態となる。
【００１９】
次に、制御装置１０の構成について説明する。
【００２０】
図１に示すように、制御装置１０は、切替部１１と、ゲイン部１２と、比較部１３と、制御部１４とを備える。
【００２１】
切替部１１は、速度指令および短絡制動指令が入力され、制御部１４の制御に従い、いずれか一方を電動機２０に出力する。
【００２２】
ゲイン部１２は、速度指令が入力され、入力された速度指令にゲインＧを乗算して（速度指令を所定数倍して）、比較部１３に出力する。ここで、ゲイン部１２は、電動機２０の動作状態に応じて、ゲインＧの値を切り替える。具体的には、ゲイン部１２は、通常動作状態では、ゲインＧ＞１とし、短絡制動状態では、ゲインＧ≦１とする。
【００２３】
比較部１３は、ゲイン部１２によりゲインＧが乗算された速度指令が示す速度を閾値とし、その閾値と電動機２０の回転速度（絶対値）とを比較して、比較結果を制御部１４に出力する。すなわち、比較部１３は、通常動作状態においては、１より大きいゲインＧが乗算された速度指令が示す速度を第１の閾値とし、第１の閾値と電動機２０の回転速度とを比較し、短絡制動状態においては、１以下のゲインＧが乗算された速度指令が示す速度を第２の閾値とし、第２の閾値と電動機２０の回転速度とを比較する。
【００２４】
制御部１４は、比較部１３の比較結果より、所定時間以上、電動機２０の回転速度が第１の閾値よりも大きいことを検知すると、短絡制動指令が電動機２０に出力されるように切替部１１を制御する。また、制御部１４は、電動機２０を短絡制動状態とした後、比較部１３の比較結果より、所定時間以上、電動機２０の回転速度が第２の閾値よりも小さいことを検知すると、速度指令が電動機２０に出力されるように切替部１１を制御する。すなわち、制御部１４は、短絡制動状態において、電動機２０の回転速度が第２の閾値よりも小さくなると、電動機２０の短絡制動状態を解消し、電動機２０を速度指令に従い動作させる通常動作状態に復帰させる。
【００２５】
図２は、通常動作状態での制御装置１０の動作を示す図である。
【００２６】
通常動作状態では、図２に示すように、切替部１１は、速度指令を電動機２０に出力する。また、ゲイン部１２は、ゲインＧとして１より大きい値を設定する。
【００２７】
比較部１３は、ゲイン部１２により、１より大きいゲインＧが乗算された速度指令が示す速度を第１の閾値とし、電動機２０の回転速度と第１の閾値とを比較する。そして、比較部１３は、比較結果を制御部１４に出力する。
【００２８】
制御部１４は、比較部１３の比較結果より、所定の時間以上、電動機２０の回転速度が第１の閾値よりも大きいことを検知すると、短絡制動指令が電動機２０に出力されるように切替部１１を制御する。
【００２９】
電動機２０の回転速度が第１の閾値よりも大きい場合には、扉の開閉動作時に、扉に外力が加わり、電動機２０の回転速度が、速度指令から大きく外れたと考えられる。この場合、電動機２０の回生により、制御装置１０側に電圧が印加され、過電圧状態となることで、フェイルセーフ機能が働き、電動機２０の動作を停止するおそれがある。本実施形態においては、電動機２０の回転速度が第１の閾値よりも大きいことを検知すると、電動機２０を短絡制動状態とすることで、電動機２０の回生により過電圧状態となることを防ぐ。そのため、電動機２０の動作の停止により、車両の扉の開閉ができなくなる可能性を低減することができる。
【００３０】
なお、ノイズなどにより瞬時的に電動機２０の回転速度が第１の閾値よりも大きくなることがあるが、このような場合には、電動機２０を短絡制動状態とすることは不要である。本実施形態においては、所定時間以上、電動機２０の回転速度が第１の閾値よりも大きい場合に、電動機２０を短絡制動状態とするので、電動機２０の状態の不要な切り替えの発生を抑制することができる。
【００３１】
図３は、短絡制動状態での制御装置１０の動作を示す図である。
【００３２】
短絡制動状態では、図３に示すように、切替部１１は、短絡制動指令を電動機２０に出力する。また、ゲイン部１２は、ゲインＧとして１以下の値を設定する。
【００３３】
比較部１３は、ゲイン部１２により、１以下のゲインＧが乗算された速度指令が示す速度を第２の閾値とし、電動機２０の回転速度と第２の閾値とを比較する。そして、比較部１３は、比較結果を制御部１４に出力する。
【００３４】
制御部１４は、比較部１３の比較結果より、所定の時間以上、電動機２０の回転速度が第２の閾値よりも小さいことを検知すると、速度指令が電動機２０に出力されるように切替部１１を制御する。
【００３５】
電動機２０の回転速度が第２の閾値よりも小さい場合には、短絡制動状態で電動機２０の回転速度が低下し、目標速度あるいはそれ以下になったと考えられる。本実施形態においては、電動機２０の回転速度が第２の閾値よりも小さいことを検知すると、電動機２０を短絡制動状態から通常動作状態に復帰させる。こうすることで、電動機２０の回転速度を目標速度に追従させ、所望の開閉動作を行うことができる。
【００３６】
なお、ノイズなどにより瞬時的に電動機２０の回転速度が第２の閾値よりも小さくなることがあるが、このような場合には、電動機２０の回転速度が十分に低下しているとは言えないため、電動機２０を短絡制動状態のままとする必要がある。本実施形態においては、所定時間以上、電動機２０の回転速度が第２の閾値よりも小さい場合に、電動機２０を通常動作状態とするので、電動機２０の回転速度が十分に低下する前に、電動機２０が通常動作状態に切り替えられることを防ぐことができる。
【００３７】
図４は、本実施形態に係る制御装置１０の扉の開閉動作時の動作例を示すタイムチャートである。図４において、縦軸は電動機２０の速度（回転速度）を示し、横軸は時間を示す。
【００３８】
初期状態（時刻ｔ０）では、制御装置１０は、速度指令を電動機２０に出力し、電動機２０を通常動作状態で動作させているとする。この場合、電動機２０の回転速度は、速度指令が示す目標速度に追従するように制御される。
【００３９】
時刻ｔ１において、扉に外力が加えられ、電動機２０の回転速度が、上昇を開始し、時刻ｔ２において、第１の閾値（ＴＨ１）よりも大きくなったとする。なお、電動機２０の回転速度が第１の閾値よりも大きくなるような外力としては、例えば、戸挟みが検知され、扉を閉める推力が弱められた際に、扉を開ける方向に働く外力がある。また、扉を閉じている(開いている)際に、さらに扉を閉じる（開く）方向に働く外力がある。
【００４０】
時刻ｔ２から所定時間経過後の時刻ｔ３まで、電動機２０の回転速度が第１の閾値よりも大きい状態のままであると、制御装置１０は、電動機２０を短絡制動状態にすると決定する。この決定に従い、制御装置１０は、切替部１１を制御して、速度指令に代わり、短絡制動指令を電動機２０に出力する。なお、時刻ｔ３においても、外力が引き続き加えられているものとする。
【００４１】
電動機２０が短絡制動状態となることで、電動機２０はブレーキ状態となるが、外力が引き続き加えられているため、電動機２０の回転速度は、第１の閾値よりも大きい状態が続く。
【００４２】
時刻ｔ４において、扉に加わる外力が無くなったとする。扉に加わる外力が無くなることで、短絡制動状態の電動機２０の回転速度は低下する。
【００４３】
時刻ｔ５において、電動機２０の回転速度が第２の閾値（ＴＨ２）よりも小さくなり、時刻ｔ５から所定時間経過後の時刻ｔ６まで、電動機２０の回転速度が第２の閾値よりも小さい状態のままであると、制御装置１０は、電動機２０を通常動作状態にすると決定する。この決定に従い、制御装置１０は、短絡制動指令に代わり、速度指令を電動機２０に出力する。
【００４４】
電動機２０が通常動作状態となることで、電動機２０の回転速度は、目標速度に追従するように上昇する。
【００４５】
このように本実施形態においては、制御装置１０は、電動機２０の速度指令が示す速度よりも大きな第１の閾値と電動機２０の回転速度とを比較する比較部１３と、比較部１３による比較の結果、電動機２０の回転速度が第１の閾値よりも大きいことを検知すると、電動機２０を短絡制動状態とする制御部１４とを備える。
【００４６】
電動機２０の回転速度が、速度指令が示す速度よりも大きな第１の閾値よりも大きい場合には、電動機２０を短絡制動状態とすることで、電動機２０の回生により過電圧状態となることを防ぐことができる。電動機２０の動作の停止により、車両の扉の開閉ができなくなる可能性を低減することができる。
【００４７】
本発明を図面および実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形または修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各ブロックなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数のブロックを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１    電気駆動式戸閉装置
１０    制御装置
１１    切替部
１２    ゲイン部
１３    比較部
１４    制御部
２０    電動機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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