(57)【要約】【課題】空転が発生した際、軸重移動量の変動による他の車軸での空転の誘発が回避でき、台車のピッチング動作を抑制する電気車の制御装置を得る。【解決手段】電気車を駆動する電動機と、この電動機に可変電圧可変周波数の交流を出力するインバータと、上記電動機の回転速度を検出する速度検出手段と、この速度検出手段からの回転速度検出値と  制御対象軸ではない他軸からの空転検知情報とに基づいて、インバータを制御し、台車のピッチング動作を抑制する制御手段とを備えている。【選択図】        図１
2005039915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気車を駆動する電動機と、
この電動機に可変電圧可変周波数の交流を出力するインバータと、
上記電動機の回転速度を検出する速度検出手段と、
この速度検出手段からの回転速度検出値と制御対象軸ではない他軸からの空転検知情報とに基づいて、インバータを制御し、台車のピッチング動作を抑制する制御手段とを備えたことを特徴とする電気車の制御装置。
【請求項２】
上記ピッチング動作を抑制する手段は、
制御対象軸ではない他軸からの空転検知情報が入力されたとき、
制御対象軸のトルクを低減させるようインバータ制御することを特徴とする請求項１記載の電気車の制御装置。
【請求項３】
電気車を駆動する電動機を個別に制御することを特徴とする請求項１、または２記載の電気車の制御装置。
【請求項４】
電気車を駆動する電動機を台車毎に制御することを特徴とする請求項１、または２記載の電気車の制御装置。
【請求項５】
制御対象軸ではない他軸からの空転検知情報は、基準速度と他軸の回転周波数信号を取り込み、演算する周波数偏差監視手段によって空転検知されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の電気車の制御装置。
【請求項６】
制御対象軸ではない他軸からの空転検知情報は、基準速度と他軸の回転周波数の加速度信号を取り込み、演算する周波数偏差監視手段によって空転検知されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の電気車の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気車の駆動用電動機の制御、特にＶＶＶＦインバータ制御装置の空転滑走制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気車を駆動する電動機の制御として用いるＶＶＶＦインバータ装置の制御は、制御対象となる電動機の自軸回転周波数と基準周波数から運転指令に基づくトルクを演算して、上記電動機にトルク指令信号を出力することによって行われる。
このような制御システムにおける空転制御は、空転により急激に変化した上記自軸回転周波数と、基準周波数の偏差から空転状態を検知し、空転再粘着に必要なトルク指令信号を出力して行われるのが一般的である。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０９−１４０００３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような空転制御方式においては、自軸回転周波数の変動を元に空転検知を行っているため、例えばある車軸で空転が発生しても、同一車両内の他の車軸は通常のトルク制御のままで走行する。
そのため、同一台車内における前位軸が空転した場合、台車の軸重移動量が変動して後位軸の軸重が減少し、後位軸への空転が誘発されやすくなる。
そしてこれが引き金となり、台車がピッチング動作を発生させ、さらに空転が誘発されて車両走行性能が低下するという問題があった。
【０００５】
この発明は、以上のような問題点を解決するためになされたもので、空転が発生した際、軸重移動量の変動による他の車軸への空転の誘発が回避でき、ピッチング動作を抑制する電気車の制御装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電気車の制御装置においては、
電気車を駆動する電動機と、
この電動機に可変電圧可変周波数の交流を出力するインバータと、
上記電動機の回転速度を検出する速度検出手段と、
この速度検出手段からの回転速度検出値と  制御対象軸ではない他軸からの空転検知情報とに基づいて、インバータを制御し、台車のピッチング動作を抑制する制御手段とを備えたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、本発明の実施例の基本構成を図１を用いて説明する。
なお、図１の構成は電気車を駆動制御する制御装置のブロック図を示しており、図示していないが通常の編成列車では複数連結して、運転・停止指令やトルク指令は各制御対象軸に伝送されている。
【０００８】
通常の力行時には、制御回路１４内のトルク制御部２５において、運転指令２１と基準周波数２２または、自軸の周波数２３などに応じた力行の出力２６を演算し、出力している。
ここで、制御対象軸ではない他軸で空転が発生した場合、その他軸空転検知情報３３はピッチング抑制制御部３２に入力され、このピッチング抑制制御部３２では上記出力２６に対し、ピッチング動作を抑制するための制御を行ったトルク指令２７を出力する。
【０００９】
次に図１に示す電気車の制御装置の動作を説明する。
図２に示すように、まず時刻ｔ１で制御対象軸の主電動機ＦＭ１が空転を開始すると、それを検知した空転検知信号＃１が上記ＦＭ１に対応した制御対象軸の制御回路に入力され、空転制御のためトルクを低減させるようトルク指令＃１によってＦＭ１の再粘着制御を行っている。
【００１０】
従来ではこのようにＦＭ１の空転制御を行っても、同一車両内の他の動輪軸ＦＭ２でもＦＭ１の空転の影響を受けて台車のピッチングが発生し、軸重が低下して空転が誘発される（時刻ｔ２）。
この場合、上記ＦＭ１の場合と同様に、ＦＭ２が空転した後、これに対応した空転検知信号＃２がＦＭ２に対応した制御回路に入力され、トルク指令＃２によって空転制御を行うが、この時点ではＦＭ２の空転量が大きくなり、トルク指令＃２のトルクは大きく減衰する。
【００１１】
しかし、本発明の構成においては、上記ＦＭ１で空転検知した信号＃１は、ＦＭ１に対応する制御回路と同時に  同一車両内の他軸ＦＭ２に対応する制御回路にも入力され、ピッチング抑制制御部にて通常のトルク指令に対して、ピッチングを抑制するためにトルクを低減させるようトルク指令＃２’を出力する。
【００１２】
この場合、上記トルク指令＃２に比べてピッチング抑制制御によるトルク指令＃２’は、自軸ＦＭ２の空転発生以前にＦＭ２のトルクがピッチング抑制のために低減されるため、軸重移動量の変動による空転の誘発が回避でき、＃２’に示すようにトルクの低減を最小限に抑えることができる。
図３のトルク指令＃２’では、ピッチングを抑制するための絞り込み目標値に対して、ステップ状にトルクを低減させているが、１次遅れで時定数をもってトルクを低減させることも可能である。
【００１３】
以上のように、制御対象軸ではない他軸からの空転検知情報に基づいて、トルク指令を行うピッチング抑制手段を備えることにより、他軸で空転が発生した場合、自軸の空転発生の有無に関わらずトルクが制御されるため、軸重移動量の変動による空転の誘発が回避でき、走行時のトルクの低減を最小限に抑えることによって、連続的に空転が発生する環境下においても、安定した車両走行が可能となる。
【００１４】
実施の形態２．
図３は本発明の第２の実施の形態として、特に図４に示すような各主電動機１２Ａ〜１２Ｄがインバータ装置１１Ａ〜１１Ｄによって個別に制御される車両制御システムにおける構成図を示すものである。
図３における制御回路１４Ａ〜１４Ｄには、図１に示す制御回路１４がそれぞれに対応し、図１での自軸周波数２３は、図３の各主電動機回転数を検出するＰＧセンサ１３Ａ〜１３Ｄからの出力２３Ａ〜２３Ｄに相当し、図１での他軸の空転検知情報３３は、図３の各制御回路１４Ａ〜１４Ｄ間で伝送される３３Ａ〜３３Ｄに相当する。
【００１５】
通常の力行時には、制御回路１４Ａ〜１４Ｄ内のそれぞれのトルク制御部で制御対象軸に応じた力行トルク指令２７Ａ〜２７Ｄを出力している。
ここで、制御対象軸ではない他軸で空転が発生した場合、例えばＩＮＶ１の主電動機１２Ａで空転が発生すると、その情報は制御回路１４Ａで検知され、自軸のトルク指令２７Ａによって空転制御を行うと同時に、同一台車内、或いは同一車両内の他の制御回路（ここでは制御回路１４Ｂ〜１４Ｄ）へ他軸の空転検知情報３３Ａとして出力し、この他軸空転検知情報３３Ａはそれぞれの制御回路１４Ｂ〜１４Ｄ内にあるピッチング抑制制御部に入力され、ピッチング動作を抑制するための制御を行ったトルク指令２７Ｂ〜２７Ｄを出力する。
【００１６】
以上のように、個別制御の車両制御システムにおいても、自軸の空転発生有無に関わらず、同一台車内、或いは同一車両内の制御対象軸でない他軸の空転検知情報からピッチング抑制制御を行うため、軸重移動量による空転の誘発が回避でき、走行時のトルクの低減を最小限に抑えることにより、連続的に空転が発生する環境下においても、安定した車両走行を可能とする。
【００１７】
実施の形態３．
図５は本発明の第３の実施の形態として、特に図６に示すような各主電動機１２Ｅ〜１２Ｈがそれぞれ各台車毎にインバータ装置１１Ｅ、１１Ｆによって制御される車両制御システムにおける構成図を示すものである。
図５における制御回路１４Ｅ、１４Ｆには、図１に示す制御回路１４がそれぞれに対応し、図１での自軸周波数２３は、図５の各主電動機回転数を検出するＰＧセンサ１３Ｅ〜１３Ｈからの出力２３Ｅ〜２３Ｈに相当し、図１での他軸の空転検知情報３３は、図５の各制御回路１４Ｅ、１４Ｆ間で伝送される３３Ｅ、３３Ｆに相当する。
【００１８】
通常の力行時には、制御回路１４Ｅ、１４Ｆ内のそれぞれのトルク制御部で制御対象軸に応じた力行トルク指令２７Ｅ、２７Ｆを演算し、出力している。
ここで、制御対象ではない他台車の動輪軸で空転が発生した場合、例えば主電動機１２Ｇで空転が発生すると、その情報は制御回路１４Ｆで検知され、自軸のトルク指令２７Ｆによって空転制御を行うと同時に、同一車両内の他台車へ他軸の空転検知情報３３Ｆとして出力し、この他軸空転検知情報３３Ｆは制御回路１４Ｅ内にあるピッチング抑制制御部に入力され、ピッチング動作を抑制するための制御を行ったトルク指令２７Ｅを出力する。
【００１９】
以上のように、台車制御の車両制御システムにおいても、同一車両内の制御対象でない他台車の空転検知情報からピッチング抑制制御を行うため、軸重移動量による空転の誘発が回避でき、トルクの低減を最小限に抑えることにより、連続的に空転が発生する環境下においても、安定した車両走行を可能とする。
【００２０】
実施の形態４．
図７は本発明の第４の実施の形態の構成図を示すものである。
図７において、他軸の空転検知情報３３は、基準となる速度（基準周波数）２２と他軸の回転周波数３５を取り込み、これらの偏差を監視し、偏差がセット値を上回ったことによって空転検知をする周波数偏差監視部３４によって空転検知され、制御回路内部のピッチング抑制制御部３２に入力される。
【００２１】
なお、上記周波数偏差監視部３４では、基準速度と他軸の回転周波数を取り込んで演算しているが本発明はこれに限られるものではなく、基準速度と他軸の回転周波数の加速度信号を取り込んで演算しても同様な効果が得られる。
【００２２】
また、本発明の実施例を鉄道を走行する電気車を対象にした制御装置で説明したが、これに限られるものではなく、例えば、道路を走行する電気自動車における制御装置に本発明を適用しても同様な効果が得られる。
【００２３】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、
電気車を駆動する電動機と、
この電動機に可変電圧可変周波数の交流を出力するインバータと、
上記電動機の回転速度を検出する速度検出手段と、
この速度検出手段からの回転速度検出値と  制御対象軸ではない他軸からの空転検知情報とに基づいて、インバータを制御し、台車のピッチング動作を抑制する制御手段とを備えたことにより、
自軸の空転発生の有無に関わらずトルク制御されるため、軸重移動量の変動による空転の誘発が回避でき、トルクの低減を最小限に抑えることにより、連続的に空転が発生する環境下においても、安定した走行が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の一例を示す制御装置のブロック図である。
【図２】実施の形態１における空転制御時の動作を示すタイムチャートである。
【図３】この発明の実施の形態２の一例を示す制御装置のシステム構成図である。
【図４】実施の形態２における個別電動機制御の電気車システムを示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態３の一例を示す制御装置のシステム構成図である。
【図６】実施の形態３における台車電動機制御の電気車システムを示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態４の一例を示す制御装置のブロック図である。
【符号の説明】
１１Ａ〜１１Ｆ：各軸を制御するインバータ制御装置、    １２Ａ〜１２Ｈ：各軸の主電動機、
１３Ａ〜１３Ｈ：各軸の速度センサ、    １４，１４Ａ〜１４Ｆ：制御回路、
１５：基準周波数演算部、    ２１：運転指令、
２２：検出または演算された基準周波数（１５からの出力）、
２３、２３Ａ〜２３Ｈ：自軸の主電動機周波数、    ２４：周波数偏差監視部、
２５：トルク制御部、    ２６：トルク制御部からの出力信号、
２７、２７Ａ〜２７Ｆ：トルク指令、    ３２：ピッチング抑制制御部、
３３、３３Ａ〜３３Ｆ：他軸の空転検知情報、    ３４：他軸周波数偏差監視部、
３５：他軸の主電動機周波数。
【図１】
2005039915.tif 000003
【図２】
2005039915.tif 000004
【図３】
2005039915.tif 000005
【図４】
2005039915.tif 000006
【図５】
2005039915.tif 000007
【図６】
2005039915.tif 000008
【図７】
2005039915.tif 000009