專利名稱：電車用控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對驅(qū)動電車車輪的感應(yīng)電動機進(jìn)行逆變器控制的電車用控制裝置，特別是涉及具有對于動力運行動作時的空轉(zhuǎn)和制動動作時的滑行的控制功能的電車用控制 裝置。
背景技術(shù)：
在電車用控制裝置中，為了在動力運行動作時順利進(jìn)行加速，希望可以對感應(yīng)電 動機的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行適當(dāng)控制，使得車輪不空轉(zhuǎn)。例如，在專利文獻(xiàn)1中，披露了在用1臺逆變 器來對驅(qū)動主動輪車軸4軸的4臺感應(yīng)電動機進(jìn)行驅(qū)動的電車用控制裝置中、控制動力運 行動作時的空轉(zhuǎn)的構(gòu)成例。S卩，在該以往的電車用控制裝置中，根據(jù)分別檢測4臺感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)速的4臺脈 沖發(fā)生器的各檢測信號，求出對應(yīng)的各車軸的速度。然后，從4個車軸速度中選擇最大軸速 度與最小軸速度，求出兩者間的速度偏差△￥。同時，將從4個車軸速度中選擇的最小軸速 度定為基準(zhǔn)速度V0，并根據(jù)該基準(zhǔn)速度VO求出基準(zhǔn)加速度α 0，另外，分別根據(jù)4個車軸速 度，求出各軸的加速度α 至α4?；谕ㄟ^這樣求出的速度偏差Δ V、基準(zhǔn)速度V0、基準(zhǔn)加速度α 0、各軸加速度α 1 至α 4，判斷與各車軸對應(yīng)的車輪是否處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。以1個軸產(chǎn)生空轉(zhuǎn)的情況為例，空轉(zhuǎn) 是通過速度偏差△ V超過設(shè)定值、或者各軸加速度α 至α 4中的任意一個超過空轉(zhuǎn)檢測 電平即基準(zhǔn)加速度α 0而檢測的。在判斷為空轉(zhuǎn)狀態(tài)時，對從逆變器提供給感應(yīng)電動機的 電流指令值進(jìn)行減小動作，使其臨時從本來的值(目標(biāo)值)減小。據(jù)此，可以防止在電車空 轉(zhuǎn)時產(chǎn)生異常的振動現(xiàn)象。專利文獻(xiàn)1 日本專利特開平11-89005號公報(
段至
段，圖19)發(fā) 明內(nèi)容本發(fā)明要解決的問題然而，在基于軸加速度與基準(zhǔn)加速度的偏差來檢測空轉(zhuǎn)的上述以往的空轉(zhuǎn)控制 中，在加速度大幅變化時，例如在規(guī)定的加速度是4. Okm/h/s時，由于空轉(zhuǎn)而加速度發(fā)生 3. Okm/h/s — 5. Okm/h/s的變化那樣，發(fā)生與規(guī)定的加速度大致相同程度的較大的加速度 的變化時，由于可以正確地檢測其加速度的變化(偏差)，因此空轉(zhuǎn)檢測功能正確動作，可 以進(jìn)行臨時減小電流指令值的動作；但在同樣的規(guī)定的加速度4. Okm/h/s下，如加速度的 變化例如為3. 9km/h/s — 4. lkm/h/s那樣，在由于空轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的加速度的變化(偏差)相 對于規(guī)定的加速度較小時，有時無法正確地檢測其加速度的變化。由于在無法正常檢測由于空轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的加速度變化的狀況下，無法正常進(jìn)行速度 控制，電車會振動，或者導(dǎo)致保護(hù)裝置動作，或者進(jìn)一步還會引起緊急制動器動作，因此電 車難以穩(wěn)定運行。另外，以上的情況對于制動動作時(減速動作時)的滑行控制也一樣。本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于得到一種電車用控制裝置，該電車 用控制裝置即使在電車的加速度或者減速度存在加速度偏差或者減速度偏差下無法檢測 的較小的加速度變化或者減速度變化時，也能可靠地檢測空轉(zhuǎn)狀態(tài)或滑行狀態(tài)，適當(dāng)進(jìn)行 轉(zhuǎn)矩控制。用于解決問題的方法為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的電車用控制裝置，包括控制部，所述控制部基于分別驅(qū)動多個主動輪軸的多臺電動機的旋轉(zhuǎn)速度，生成對所述多臺電動機的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令值，以抑制主動輪的空轉(zhuǎn)狀態(tài)或者滑行狀態(tài)，所述電車用控制裝置的特征在于，所述控制部包括 第一判定部，所述第一判定部使用所述多臺電動機的各旋轉(zhuǎn)速度即自軸速度及所述多臺電 動機的各旋轉(zhuǎn)速度中的最小速度(減速動作時為最大速度)即基準(zhǔn)速度，求出各自軸速度 與基準(zhǔn)速度間的速度偏差及加速度偏差，根據(jù)求出的速度偏差及加速度偏差分別超過決定 的閾值的程度，來判定所述主動輪的空轉(zhuǎn)狀態(tài)或者滑行狀態(tài)的程度；減小處理部，所述減小 處理部基于所述第一判定部的判定結(jié)果，對從外部提供的指示轉(zhuǎn)矩指令值進(jìn)行降低的減小 處理；第二判定部，所述第二判定部以根據(jù)車輛使用條件而決定的絕對加速度為基準(zhǔn)，設(shè)定 高于所述基準(zhǔn)的第一閾值，判定所述多臺電動機的各旋轉(zhuǎn)速度中的是最大速度(減速動作 時為最小速度)的自軸速度的加速度、或者是最小速度的自軸速度的減速度是否超過所述 第一閾值；以及輸出處理部，所述輸出處理部在所述第二判定部的判定結(jié)果為“不超過第一 閾值”時，將所述減小處理部處理的轉(zhuǎn)矩指令值輸出作為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令值，在所述第二判定 部的判定結(jié)果為“超過第一閾值”時，輸出與所述減小處理部的處理結(jié)果無關(guān)地進(jìn)行了降低 處理的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令值。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，由于以根據(jù)車輛使用條件而決定的絕對加速度為基準(zhǔn)來設(shè)定第一閾 值，所述第一閾值檢測分別驅(qū)動多個主動輪軸的多臺電動機的旋轉(zhuǎn)速度中的是最大速度的 自軸速度的加速度所產(chǎn)生的加速度變化、或者是最小速度的自軸速度的減速度所產(chǎn)生減速 度變化，在所述加速度或者所述減速度超過第一閾值時，輸出與減小處理部的處理結(jié)果無 關(guān)地進(jìn)行了降低處理的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令值，因此具有的效果是在以由車輛使用條件決定的 電車的加速度或者減速度移動的狀況下，即使在加速度偏差或者減速度偏差中存在無法檢 測那樣的較小的加速度變化或者減速度變化時，也能可靠地檢測空轉(zhuǎn)狀態(tài)或滑行狀態(tài)，適 當(dāng)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制。


圖1是表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的電車用控制裝置的主要部分結(jié)構(gòu)的框 圖。圖2是說明空轉(zhuǎn)控制動作的時序圖。標(biāo)號說明1頻率檢測電路2最小頻率檢測電路3最大頻率檢測電路4加速度檢測電路5差 速度檢測電路6微分器7空轉(zhuǎn)檢測器8乘法運算器9 一階延遲電路10比較電路11絕對加 速度設(shè)定電路12延時產(chǎn)生電路13乘法運算器14 一階延遲電路
具體實施例方式下面參照附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明所涉及的電車用控制裝置的理想的實施方式。另 夕卜，說明電車用控制裝置的整體結(jié)構(gòu)，其基本上包括將分別驅(qū)動屬于控制下的多個主動輪 軸的多臺感應(yīng)電動機并聯(lián)連接的功率轉(zhuǎn)換部；基于分別檢測上述多臺感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)速的 多臺脈沖發(fā)生器(PG)的各檢測信號(PG信號)、判斷動力運行動作時的空轉(zhuǎn)狀態(tài)或制動動 作時的滑行狀態(tài)并輸出解決該狀態(tài)的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令TP的控制部；以及根據(jù)上述控制部輸 出的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令TP來計算提供給上述功率轉(zhuǎn)換部的開關(guān)電路的驅(qū)動信號的計算部。多 臺感應(yīng)電動機分別與上述開關(guān)電路的輸出端并聯(lián)連接。圖1是表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的電車用控制裝置的主要部分結(jié)構(gòu)的框 圖。另外，在以下所示的一實施方式中，為了易于理解本發(fā)明，說明主要部分即控制部進(jìn)行 動力運行動作時(加速動作時)的空轉(zhuǎn)控制的情況，但同樣也可以適用于制動動作時(減 速動作時)的滑行控制的情況。圖1中，多個PG信號Pl至Pn是分別檢測分別驅(qū)動屬于控制下的多個主動輪軸的多臺感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)速的多臺脈沖發(fā)生器(PG)的各檢測信號。即，多個PG信號Pl至Pn分別是表示對應(yīng)的感應(yīng)電動機的旋轉(zhuǎn)速度、即對應(yīng)的主動輪軸的旋轉(zhuǎn)速度的速度信號。與多個PG信號Pl至Pn以1對1的關(guān)系設(shè)置多個頻率檢測電路1，但在圖1中僅 示出其中的1個。在圖1中，向頻率檢測電路1輸入多個PG信號Pl至Pn中的1個(PG信 號Pl)。向最小頻率檢測電路2及最大頻率檢測電路3并行輸入所有多個PG信號Pl至Pn。頻率檢測電路1檢測多個PG信號Pl至Pn中的對應(yīng)的1個PG信號(圖1中為PG 信號Pl)的頻率，輸出至與其對應(yīng)的加速度檢測電路4及差速度檢測電路5。另外，在圖1 中，雖然沒有明示，但加速度檢測電路4及差速度檢測電路5也與頻率檢測電路1相同，與 多個PG信號Pl至Pn以1對1的關(guān)系設(shè)置多個，但在圖1中僅示出其中的1個。最小頻率檢測電路2從多個PG信號Pl至Pn中檢測到最小頻率，將其并行輸出至 多個加速度檢測電路4及差速度檢測電路5。另一方面，最大頻率檢測電路3從多個PG信 號Pl至Pn中檢測到最大頻率，將其輸出至微分器6。多個加速度檢測電路4分別求出對具有由最小頻率檢測電路2檢測的最小頻率 的主動輪軸的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行微分處理的加速度(為了方便將其記為“基準(zhǔn)加速度”)、以及 對由同時進(jìn)行的對應(yīng)的1個頻率檢測電路1檢測的1個主動輪軸的旋轉(zhuǎn)速度(為了方便將 其記為“自軸速度”)Si進(jìn)行微分處理的加速度(為了方便將其記為“自軸加速度”)。然后，多個加速度檢測電路4分別算出基準(zhǔn)加速度與自軸加速度的加速度偏差， 對其算出的加速度偏差與預(yù)定的閾值進(jìn)行大小比較，在加速度偏差不超過預(yù)定的閾值時， 將加速度正常通知給空轉(zhuǎn)檢測器7 ；在加速度偏差超過預(yù)定的閾值時，將加速度異常并附 帶超過的值通知給空轉(zhuǎn)檢測器7。多個差速度檢測電路5分別求出具有由最小頻率檢測電路2檢測的最小頻率的主 動輪軸的旋轉(zhuǎn)速度、與由對應(yīng)的1個頻率檢測電路1檢測的自軸速度之差，對其速度差與預(yù) 定的閾值進(jìn)行大小比較，在速度差不超過預(yù)定的閾值時，將速度差正常通知給空轉(zhuǎn)檢測器 7 ；在速度差超過預(yù)定的閾值時，將速度差異常并附帶超過的值通知給空轉(zhuǎn)檢測器7。對于空轉(zhuǎn)檢測器7，由于從多個加速度檢測電路4輸入對應(yīng)的每個主動輪軸的加 速度的“正?！?、“異常”的通知Al，從多個差速度檢測電路5輸入對應(yīng)的每個主動輪軸的差 速度的“正?！?、“異?！钡耐ㄖ狟i，因此基于這些，對所有的主動輪軸決定空轉(zhuǎn)檢測的程度。 例如，在沒有空轉(zhuǎn)時，將值作為“ 1，，；在有空轉(zhuǎn)時，根據(jù)多個加速度檢測電路4及差速度檢測 電路5的各輸出所表示的“異?！钡某潭龋瑳Q定值為從“1”以下到“0”的預(yù)定值。表示對所 有的主動輪軸決定的空轉(zhuǎn)檢測的程度的空轉(zhuǎn)檢測信號Cl為乘法運算器8的一個輸入。微分器6對具有由最大頻率檢測電路3檢測的最大頻率的主動輪軸的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn) 行微分，求出加速度(為了方便將其記為“最大加速度”)S2，將其輸出至一階延遲電路9。一階延遲電路9是從微分器6輸出的最大加速度信號S2去除噪聲分量的濾波器。 一階延遲電路9給去除了噪聲分量的最大加速度信號S2'提供預(yù)定的時間常數(shù)的延遲，輸 出至比較電路10的一個輸入端。絕對加速度設(shè)定電路11是根據(jù)從外部輸入的車輛使用條件來設(shè)定絕對加速度的 電路。絕對加速度設(shè)定電路11將以該設(shè)定的絕對加速度作為基準(zhǔn)值而設(shè)定在其上下的2 個閾值(第一閾值即最大加速度閾值α 1、第二閾值即最小加速度閾值α 2)輸出至比較電 路10的另一輸入端。即，2個閾值(最大加速度閾值α 1和最小加速度閾值α 2)與根據(jù)車輛使用條件而設(shè)定的絕對加速度相應(yīng)地變化。比較電路10具有滯后功能，S卩，在從一階延遲電路9輸入的最大加速度信號 S2'超過來自絕對加速度設(shè)定電路11的最大加速度閾值a 1時，使輸出為置位電平(set level)(在圖1的例子中作為邏輯值為“0”的電平)；之后，在S2'低于來自絕對加速度設(shè) 定電路11的最小加速度閾值a 2時，使輸出復(fù)原至復(fù)位電平(圖1的例子中作為邏輯值為 “1”的電平)。S卩，作為整個絕對加速度設(shè)定電路11及比較電路10，在電車以規(guī)定的加速度行駛 的狀況下，可以檢測以往在加速度偏差中難以檢測的較小的加速度變化(加速度緩慢地變 化)。比較電路10的輸出S3為乘法運算器8的另一輸入，并且輸入至延時產(chǎn)生電路12。乘法運算器8將空轉(zhuǎn)檢測器7輸出的空轉(zhuǎn)檢測信號C1與比較電路10的輸出S3 相乘，將其乘法運算結(jié)果提供給乘法運算器13的一個輸入端。因此，在比較電路10的輸出 S3的邏輯值是復(fù)位電平(電平“1”)時，向乘法運算器13的一個輸入端照原樣輸入空轉(zhuǎn)檢 測器7輸出的空轉(zhuǎn)檢測信號C1 ；在比較電路10的輸出S3的邏輯值是置位電平(電平“0”) 時，向乘法運算器13的一個輸入端輸入比較電路10的輸出S3的邏輯值為置位電平的期間 內(nèi)的值“0”。從外部向乘法運算器13的另一輸入端輸入與各指令或速度對應(yīng)的指示轉(zhuǎn)矩指令 TP"。乘法運算器13在來自乘法運算器8的輸入是值為“0”的期間內(nèi)，將值“0”輸出至一 階延遲電路14 ；在比較電路10的輸出S3的邏輯值是復(fù)位電平(電平“1”)時，根據(jù)從乘法 運算器8輸入的空轉(zhuǎn)檢測信號C1表示的空轉(zhuǎn)的程度，將從外部輸入的指示轉(zhuǎn)矩指令TP"降 低等轉(zhuǎn)換為指示轉(zhuǎn)矩指令TP'，輸出至一階延遲電路14。延時產(chǎn)生電路12在比較電路10不使輸出電平變化而維持復(fù)位電平時，輸出與該 復(fù)位電平對應(yīng)的第一電平信號；在比較電路10使輸出電平從復(fù)位電平變化至置位電平后， 即使比較電路10將輸出電平復(fù)原為復(fù)位電平，但在從使該輸出電平變化為置位電平的定 時起的一定時間內(nèi)，也輸出與該置位電平對應(yīng)的第二電平信號，經(jīng)過一定時間后輸出與該 復(fù)原的復(fù)位電平對應(yīng)的第一電平信號。延時產(chǎn)生電路12的輸出S4作為控制信號輸入至一 階延遲電路14。一階延遲電路14在延時產(chǎn)生電路12的輸出電平維持第一電平而不變化的時候， 將被乘法運算器13降低等的指示轉(zhuǎn)矩指令TP'照原樣作為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令TP輸出。另一方面，一階延遲電路14在延時產(chǎn)生電路12的輸出電平從第一電平變化為第 二電平時，與被乘法運算器13降低等的指示轉(zhuǎn)矩指令TP'無關(guān)地，在延時產(chǎn)生電路12的 輸出電平維持該第二電平的期間內(nèi)，繼續(xù)對之前發(fā)送的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令值TP進(jìn)行加以大幅 的降低處理，輸出這樣大幅減小的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令TP，延時產(chǎn)生電路12的輸出電平復(fù)原為原 來的第一電平時，解除上述的減小處理，返回到將被乘法運算器13降低等的指示轉(zhuǎn)矩指令 TP'照原樣作為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令TP輸出的動作。一階延遲電路14如上所述輸出的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令TP被輸入到未圖示的計算部，通 過利用功率轉(zhuǎn)換部降低向所有感應(yīng)電動機的供給電流等，控制向所有主動輪軸輸出的輸出 轉(zhuǎn)矩。此處，若表示與權(quán)利要求的對應(yīng)關(guān)系，則多個頻率檢測電路1、最小頻率檢測電路 2、多個加速度檢測電路4、多個差速度檢測電路5及空轉(zhuǎn)檢測器7作為整體，構(gòu)成第一判定部。絕對加速度設(shè)定電路11及比較電路10作為整體，構(gòu)成第二判定部。乘法運算器8構(gòu) 成處理切換部。乘法運算器13構(gòu)成減小處理部。一階延遲電路14構(gòu)成輸出處理部。延時 產(chǎn)生電路12構(gòu)成處理管理部。在以上的結(jié)構(gòu)中，利用多個頻率檢測電路1、最小頻率檢測電路2、多個加速度檢 測電路4、多個差速度檢測電路5、空轉(zhuǎn)檢測器7、乘法運算器13、以及一階延遲電路14的各 部分，基于加速度偏差及速度偏差，進(jìn)行在動力運行動作時電車的加速度產(chǎn)生較大的加速 度變化時的空轉(zhuǎn)控制。而且，在動力運行動作時電車的加速度產(chǎn)生較小的加速度變化時的空轉(zhuǎn)控制是本 實施方式所涉及的空轉(zhuǎn)控制，這是由最大頻率檢測電路3、微分器6、一階延遲電路9、絕對 加速度設(shè)定電路11、比較電路10、乘法運算器8、延時產(chǎn)生電路12及一階延遲電路14的各 部分實現(xiàn)的。接下來，參照圖1，根據(jù)圖2說明本實施方式所涉及的空轉(zhuǎn)控制動作。另外，圖2是 說明空轉(zhuǎn)控制動作的時序圖。在圖2中，為了易于理解，示出在1個軸產(chǎn)生空轉(zhuǎn)時的各部分 的動作。圖2的Sl(自軸速度)表示的形態(tài)是，在由多個主動輪軸中的任意一個(本例中 為最大頻率主動輪軸)檢測的旋轉(zhuǎn)速度(自軸速度)以大致一定的規(guī)定加速度從左向右上 升的過程的時刻T0，在發(fā)生空轉(zhuǎn)導(dǎo)致較小的加速度變化時，本實施方式所涉及的空轉(zhuǎn)控制 動作起動，該加速度變化增大直到時刻T1，之后轉(zhuǎn)為減小，在時刻T2消失。時刻TO至?xí)r刻 T3的期間是本實施方式所涉及的空轉(zhuǎn)控制動作的動作期間。在最大頻率檢測電路3中，檢測以規(guī)定加速度被驅(qū)動的多個主動輪軸中最大頻率 的主動輪軸，將其最大頻率逐一輸出至微分器6。在該過程中，在時刻TO產(chǎn)生空轉(zhuǎn)引起較小 的頻率變化也由最大頻率檢測電路3檢測到，由微分器6求出加速度S2，通過一階延遲電路 9輸入至比較電路10。圖2的S2(微分器輸出)表示，最大頻率檢測電路3檢測的“發(fā)生空轉(zhuǎn)的主動輪 軸”的加速度S2的變化狀況、與絕對加速度設(shè)定電路11對比較電路10設(shè)定的最大加速度 閾值a 1及最小加速度閾值a 2的關(guān)系。如圖2的S3(比較器輸出)所示，比較電路10使輸出電平為邏輯值“1”的復(fù)位 電平，直到基于空轉(zhuǎn)檢測信號C1進(jìn)行空轉(zhuǎn)控制的狀態(tài)(以后記為“通常狀態(tài)”)即時刻TO。 因此，由于乘法運算器8將來自空轉(zhuǎn)檢測器7的空轉(zhuǎn)檢測信號C1照原樣提供給乘法運算器 13，因此在乘法運算器13中，對從外部輸入的指示轉(zhuǎn)矩指令TP"進(jìn)行利用空轉(zhuǎn)檢測信號C1 的減小等處理，得到指示轉(zhuǎn)矩指令TP'，并將其輸出至一階延遲電路14。另外，如圖2的S4(延時產(chǎn)生電路輸出)所示，延時產(chǎn)生電路12使輸出電平為上 述的第一電平即高電平(以后記為“"H"電平”)，直到通常狀態(tài)即時刻TO。據(jù)此，對于一 階延遲電路14的輸出S5，如圖2的S5(目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令TP)所示，將進(jìn)行了與空轉(zhuǎn)檢測信號 C1的值相應(yīng)的減小等處理的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令TP'作為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令TP進(jìn)行發(fā)送，直到時刻 TO。在該狀況下，如圖2的Sl(自軸速度)所示，若在時刻T0某主動輪軸發(fā)生空轉(zhuǎn)，其 檢測的最大頻率主動輪軸的加速度S2超過最大加速度閾值a 1，則比較電路10大致在同一 時刻T0的定時使輸出電平為邏輯值“0”的置位電平。
若比較電路10的輸出電平S3在與發(fā)生空轉(zhuǎn)大致同一時刻TO的定時成為邏輯值 為“0”的置位電平，則乘法運算器8、13的輸出成為與空轉(zhuǎn)檢測信號C1的值無關(guān)的值“0”。 然后，如圖2的S4 (延時產(chǎn)生電路輸出)所示，延時產(chǎn)生電路12使輸出電平為上述的第二 電平即低電平(以后記為“"L"電平”)，開始將其維持并經(jīng)過一定時間TL的動作。據(jù)此，在一階延遲電路14中，由于在一定時間TL的開始端側(cè)，對之前發(fā)送的目標(biāo) 轉(zhuǎn)矩指令TP進(jìn)行緩慢減小的減小動作，延時產(chǎn)生電路12的輸出S4在到達(dá)時刻T3的一定時 間TL的期間保持"L"電平，因此目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令TP到達(dá)作為預(yù)定的最低值的、例如值“0”。 在圖2的S5(目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令TP)所示的例子中，在時刻T1目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令TP = 0。通過這樣的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令TP的減小處理，如圖2的SI (自軸速度)所示，對于時 刻TO發(fā)生空轉(zhuǎn)的最大頻率主動輪軸，由于在時刻T1速度變化的增大停止，轉(zhuǎn)為減小，因此 在時刻T1檢測的加速度S2低于最小加速度閾值a 2，在比較電路10中，進(jìn)行使輸出電平返 回到邏輯值“1”的復(fù)位電平的動作。據(jù)此，乘法運算器8、13的輸出不是值“0”，而與空轉(zhuǎn)檢 測信號C1的值相應(yīng)，輸入至一階延遲電路14。但是，由于延時產(chǎn)生電路12使輸出電平應(yīng)該繼續(xù)為“L"電平的一定時間TL，長 于比較電路10使輸出電平為邏輯值“0”的置位電平的時間寬度，因此即使比較電路10將 輸出電平返回到復(fù)位電平，但延時產(chǎn)生電路12也使輸出電平照原樣維持為"L"電平。據(jù)此，由于一階延遲電路14與乘法運算器13的輸出值無關(guān)地，繼續(xù)輸出值“0”的 目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令TP，因此如圖2的Sl(自軸速度)所示，對于在時刻TO產(chǎn)生空轉(zhuǎn)的最大頻率 主動輪軸，在時刻T2，在規(guī)定加速度產(chǎn)生的較小的加速度變化消失。即，空轉(zhuǎn)被解除而消失。在圖2的S2中，示出從時刻T1到時刻T2檢測的加速度S2的變化狀態(tài)。由于在 從時刻T1到時刻T2檢測的加速度S2是最大加速度閾值a 1及最小加速度閾值a 2以下 的值，因此比較電路10不反應(yīng)。接下來，若延時產(chǎn)生電路12在經(jīng)過一定時間TL后的時刻T3，使輸出電平上升 到"H"電平，則在一階延遲電路14中，如圖2的S5所示，在一定時間TL的結(jié)束端側(cè)，使減 小為值“0”的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令TP在一階延遲要素的時間內(nèi)，開始向著乘法運算器13輸出的 指示轉(zhuǎn)矩指令TP'表示的預(yù)定值緩慢增加、最終返回到其預(yù)定值的動作。在圖2中，表示在 時刻T4返回到預(yù)定值的形態(tài)。這樣，由于設(shè)置對于在最大頻率檢測電路3檢測的最大頻率主動輪軸產(chǎn)生的較小 的加速度變化的最大加速度閾值a 1，即使這樣較小的加速度變化也可以檢測，因此即使在 電車以規(guī)定的加速度移動時產(chǎn)生空轉(zhuǎn)，但由于其加速度變化較小而導(dǎo)致難以檢測加速度偏 差所引起的空轉(zhuǎn)的狀況下，也可以可靠地檢測該空轉(zhuǎn)并減小目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令，所以可以迅速 進(jìn)行使空轉(zhuǎn)消失的適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩控制，實現(xiàn)電車的控制性能的提高。此處，如圖1所示，對于最大頻率主動輪軸的較小的加速度變化的最大加速度閾 值a 1，雖然是在絕對加速度設(shè)定電路11設(shè)定的，但由于其設(shè)定值可以考慮各種車輛使用 條件而變更，因此可以始終將最大加速度閾值a 1設(shè)定為最佳的空轉(zhuǎn)檢測電平。另外，最小 加速度閾值a 2是為了將比較電路10復(fù)位而設(shè)置的，在控制上設(shè)定為適當(dāng)?shù)闹?。作為?yīng)該考慮的車輛使用條件，例如有下面⑴至(3)這樣的情況。(1)在分別 裝載以上說明的本實施方式所涉及的電車用控制裝置的多輛車輛的編組中，應(yīng)該考慮的車 輛使用條件，是任意一個電車用控制裝置發(fā)生故障的情況。此時，由于作為編組而可以產(chǎn)生
10的最大加速度會變化，因此根據(jù)車輛監(jiān)視器裝置等確認(rèn)電車用控制裝置的故障狀況，在絕 對加速度設(shè)定電路11設(shè)定作為編組而實際上可以產(chǎn)生的最大加速度。據(jù)此，對于比較電路 10，從絕對加速度設(shè)定電路11，設(shè)定從所有的電車用控制裝置都健全時變更的空轉(zhuǎn)檢測電 平即最大加速度閾值a 1、及與其附帶的最小加速度閾值a 2。(2)在分別裝載以上說明的本實施方式所涉及的電車用控制裝置的多輛車輛的編 組中，應(yīng)該考慮的車輛使用條件，是采用特定的行駛模式作為運用上的處理的情況。這種情 況下作為編組可以產(chǎn)生的最大加速度，成為從作為編組在通常的行駛模式可以產(chǎn)生的最大 加速度變更的最大加速度。在絕對加速度設(shè)定電路11設(shè)定作為編組以特定的行駛模式可 以產(chǎn)生的最大加速度。據(jù)此，對于比較電路10，從絕對加速度設(shè)定電路11，設(shè)定從作為編組 在通常的行駛模式可以產(chǎn)生的最大加速度變更為特殊的行駛模式用的空轉(zhuǎn)檢測電平即最 大加速度閾值a 1、及與其附帶的最小加速度閾值a 2。(3)通常，空轉(zhuǎn)的產(chǎn)生頻度存在與季節(jié)的時期相關(guān)而改變的傾向。例如，在6月左 右的雨季、秋天落葉的季節(jié)，與其他季節(jié)相比，一般產(chǎn)生空轉(zhuǎn)的情況增多。因此，在分別裝載 以上說明的本實施方式所涉及的電車用控制裝置的多輛車輛的編組中，應(yīng)該考慮的車輛使 用條件，是根據(jù)車輛監(jiān)視器等包括的日歷功能來識別預(yù)定的季節(jié)的情況。此時，在絕對加速 度設(shè)定電路11設(shè)定根據(jù)該識別的季節(jié)作為編組可以產(chǎn)生的最大加速度。據(jù)此，對于比較電 路10，從絕對加速度設(shè)定電路11，設(shè)定變更為該識別的季節(jié)用的空轉(zhuǎn)檢測電平即最大加速 度閾值a 1、及與其附帶的最小加速度閾值a 2。以上，說明了動力運行動作時的空轉(zhuǎn)控制，但其內(nèi)容同樣也可以適用于減速動作 時即制動動作時的滑行控制。即，由于在減速動作時速度減小，因此圖2所示的自軸速度S1 的特性線為從左向右下降的傾斜，若產(chǎn)生滑行，則速度會向比電車的減速度進(jìn)一步減小的 方向變化。總之，在滑行控制時，將空轉(zhuǎn)控制時使用的“最大速度”和“最小速度”的關(guān)系反 過來使用即可。因此，在減速動作時，在圖1所示的結(jié)構(gòu)中，若交換最小頻率檢測電路2與 最大頻率檢測電路3，將最大頻率檢測電路3的輸出提供給加速度檢測電路4及差速度檢測 電路5，將最小頻率檢測電路2的輸出提供給微分器6，將最大減速度閾值a 1與最小減速 度閾值a 2提供給比較器10，就也可以同樣實施滑行控制。在實際的電車用控制裝置中，這 樣，在動力運行動作時與減速動作時，將最小頻率檢測電路2和最大頻率檢測電路3的連接 對象如上所述進(jìn)行切換。然后，在考慮車輛使用條件而設(shè)定的上述(1)至(3)中，決定“最 大減速度”作為減速動作時用。工業(yè)上的實用性如上所述，本發(fā)明所涉及的電車用控制裝置，在以由車輛使用條件決定的電車的 加速度或者減速度移動的狀況下，即使在加速度偏差或者減速度偏差中存在無法檢測那樣 的較小的加速度變化或者減速度變化時，也能可靠地控制以使空轉(zhuǎn)狀態(tài)或滑行狀態(tài)消失并 提高電車的控制性能，對此是有用的。
權(quán)利要求
一種電車用控制裝置，包括控制部，所述控制部基于分別驅(qū)動多個主動輪軸的多臺電動機的旋轉(zhuǎn)速度，生成對所述多臺電動機的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令值，以抑制主動輪的空轉(zhuǎn)狀態(tài)或者滑行狀態(tài)，所述電車用控制裝置的特征在于，所述控制部包括第一判定部，所述第一判定部使用所述多臺電動機的各旋轉(zhuǎn)速度即自軸速度及所述多臺電動機的各旋轉(zhuǎn)速度中的最小速度(減速動作時為最大速度)即基準(zhǔn)速度，求出各自軸速度與基準(zhǔn)速度間的速度偏差及加速度偏差或者減速度偏差，根據(jù)求出的速度偏差及加速度偏差或者減速度偏差分別超過決定的閾值的程度，來判定所述主動輪的空轉(zhuǎn)狀態(tài)或者滑行狀態(tài)的程度；減小處理部，所述減小處理部基于所述第一判定部的判定結(jié)果，對從外部提供的指示轉(zhuǎn)矩指令值進(jìn)行降低的減小處理；第二判定部，所述第二判定部以根據(jù)車輛使用條件而決定的絕對加速度為基準(zhǔn)，設(shè)定高于所述基準(zhǔn)的第一閾值，判定所述多臺電動機的各旋轉(zhuǎn)速度中的是最大速度(減速動作時為最小速度)的自軸速度的加速度、或者是最小速度的自軸速度的減速度是否超過所述第一閾值；以及輸出處理部，所述輸出處理部在所述第二判定部的判定結(jié)果為“不超過第一閾值”時，將所述減小處理部處理的轉(zhuǎn)矩指令值作為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令值輸出，在所述第二判定部的判定結(jié)果為“超過第一閾值”時，輸出與所述減小處理部的處理結(jié)果無關(guān)地進(jìn)行了降低處理的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令值。
2.如權(quán)利要求1所述的電車用控制裝置，其特征在于，所述第二判定部進(jìn)一步采用以下結(jié)構(gòu)即，設(shè)定低于以所述絕對加速度為基準(zhǔn)的第二 閾值，在所述加速度或者所述減速度超過所述第一閾值時進(jìn)行“超過第一閾值”的判定，之 后，在低于所述第二閾值之前的期間內(nèi)維持“超過第一閾值”的判定狀態(tài)，在所述加速度或 者所述減速度低于所述第二閾值后，返回到“不超過第一閾值”的判定狀態(tài)，所述控制部還包括處理切換部，所述處理切換部在所述第二判定部維持“超過第一閾值”的判定狀態(tài)的判 定期間內(nèi)，不將所述第一判定部的判定結(jié)果提供給所述減小處理部；以及處理管理部，所述處理管理部在所述第二判定部為“不超過第一閾值”的判定狀態(tài)時， 對所述輸出處理部發(fā)出取入所述減小處理部的處理結(jié)果的指示，在所述第二判定部進(jìn)行了 “超過第一閾值”的判定時，對所述輸出處理部發(fā)出所述降低處理的開始指示。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電車用控制裝置，其特征在于，所述車輛使用條件，是在裝載權(quán)利要求1或2所述的電車用控制裝置的多輛車輛的編 組中，任意一個電車用控制裝置發(fā)生故障的情況，根據(jù)所述車輛使用條件而決定的絕對加速度，是根據(jù)車輛監(jiān)視器裝置等確認(rèn)電車用控 制裝置的故障狀況、并作為編組實際上可以產(chǎn)生的最大加速度或者最大減速度。
4.如權(quán)利要求1或2所述的電車用控制裝置，其特征在于，所述車輛使用條件，是在裝載權(quán)利要求1或2所述的電車用控制裝置的多輛車輛的編 組中，采用特定的行駛模式的情況，根據(jù)所述車輛使用條件而決定的絕對加速度，是在特定的行駛模式作為編組可以產(chǎn)生 的最大加速度或者最大減速度。
5.如權(quán)利要求1或2所述的電車用控制裝置，其特征在于，所述車輛使用條件，是在裝載權(quán)利要求1或2所述的電車用控制裝置的多輛車輛的編 組中，根據(jù)車輛監(jiān)視器裝置等包括的日歷功能識別的預(yù)定的季節(jié)，根據(jù)所述車輛使用條件而決定的絕對加速度，是根據(jù)該識別的季節(jié)作為編組可以產(chǎn)生 的最大加速度或者最大減速度。
6.一種電車用控制裝置，包括控制部，所述控制部基于分別驅(qū)動多個主動輪軸的多臺 電動機的旋轉(zhuǎn)速度，生成對所述多臺電動機的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令值，以抑制主動輪的空轉(zhuǎn)狀態(tài) 或者滑行狀態(tài)，所述電車用控制裝置的特征在于， 所述控制部包括第一判定部，所述第一判定部使用所述多臺電動機的各旋轉(zhuǎn)速度即自軸速度及所述多 臺電動機的各旋轉(zhuǎn)速度中的最小速度(減速動作時為最大速度)即基準(zhǔn)速度，求出各自軸 速度與基準(zhǔn)速度間的速度偏差及加速度偏差或者減速度偏差，根據(jù)求出的速度偏差及加速 度偏差或者減速度偏差分別超過決定的閾值的程度，來判定所述主動輪的空轉(zhuǎn)狀態(tài)或者滑 行狀態(tài)的程度；減小處理部，所述減小處理部基于所述第一判定部的判定結(jié)果，對從外部提供的指示 轉(zhuǎn)矩指令值進(jìn)行降低的減小處理；第二判定部，所述第二判定部采用以下結(jié)構(gòu)即，以根據(jù)車輛使用條件而決定的絕對加 速度為基準(zhǔn)，設(shè)定高于所述基準(zhǔn)的第一閾值及低于所述基準(zhǔn)的第二閾值，在所述多臺電動 機各旋轉(zhuǎn)速度中的是最大速度(減速動作時為最小速度)的自軸速度的加速度或者是最小 速度的自軸速度的減速度超過所述第一閾值時，進(jìn)行“超過第一閾值”的判定，之后在低于 所述第二閾值之前的期間內(nèi)維持“超過第一閾值”的判定狀態(tài)，在所述加速度或者所述減速 度低于所述第二閾值后，返回到“不超過第一閾值”的判定狀態(tài)；處理切換部，所述處理切換部在所述第二判定部維持“超過第一閾值”的判定狀態(tài)的判 定期間內(nèi)，不將所述第一判定部的判定結(jié)果提供給所述減小處理部；處理管理部，所述處理管理部在所述第二判定部為“不超過第一閾值”的判定狀態(tài)時， 發(fā)出取入所述減小處理部的處理結(jié)果的指示，在所述第二判定部進(jìn)行“超過第一閾值”的判 定時，發(fā)出處理開始指示，并且提供大于所述判定期間的期間作為處理期間；以及輸出處理部，所述輸出處理部響應(yīng)所述取入指示并將所述減小處理部處理的轉(zhuǎn)矩指令 值作為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令值輸出，響應(yīng)所述處理開始指示，在指定的所述處理期間，在期間開始 端側(cè)，進(jìn)行對之前剛發(fā)送的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令值向預(yù)定的最低值緩慢降低的處理，在期間結(jié)束 端側(cè)，開始從所述預(yù)定的最低值、向從所述減小處理部輸入的轉(zhuǎn)矩指令值緩慢增大的處理， 從而輸出與所述減小處理部的處理結(jié)果無關(guān)地進(jìn)行了降低處理的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令值。
7.如權(quán)利要求6所述的電車用控制裝置，其特征在于，所述車輛使用條件，是在裝載權(quán)利要求6所述的電車用控制裝置的多輛車輛的編組 中，任意一個電車用控制裝置發(fā)生故障的情況，根據(jù)所述車輛使用條件而決定的絕對加速度，是根據(jù)車輛監(jiān)視器裝置等確認(rèn)電車用控制裝置的故障狀況、并作為編組實際上可以產(chǎn)生的最大加速度或者最大減速度。
8.如權(quán)利要求6所述的電車用控制裝置，其特征在于，所述車輛使用條件，是在裝載權(quán)利要求6所述的電車用控制裝置的多輛車輛的編組 中，采用特定的行駛模式的情況，根據(jù)所述車輛使用條件而決定的絕對加速度，是在特定的行駛模式作為編組可以產(chǎn)生 的最大加速度或者最大減速度。
9.如權(quán)利要求6所述的電車用控制裝置，其特征在于，所述車輛使用條件，是在裝載權(quán)利要求6所述的電車用控制裝置的多輛車輛的編組 中，根據(jù)車輛監(jiān)視器裝置等包括的日歷功能識別的預(yù)定的季節(jié)，根據(jù)所述車輛使用條件而決定的絕對加速度，是根據(jù)該識別的季節(jié)作為編組可以產(chǎn)生 的最大加速度或者最大減速度。
全文摘要
目的在于得到一種電車用控制裝置，該電車用控制裝置即使對于電車的加速度或者減速度在加速度偏差或者減速度偏差中存在無法檢測那樣的較小的加速度變化或者減速度變化時，也能可靠地檢測空轉(zhuǎn)狀態(tài)或滑行狀態(tài)并進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩控制，以根據(jù)車輛使用條件決定的絕對加速度為基準(zhǔn)，設(shè)定檢測分別驅(qū)動多個主動輪軸的多臺電動機的旋轉(zhuǎn)速度中的是最大速度(減速動作時為最小速度)的自軸速度的加速度S2產(chǎn)生的加速度變化的第一閾值α1，在加速度S2超過第一閾值α1時，使比較電路輸出S3為“0”電平，將基于加速度偏差等而減小的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令值的生成系統(tǒng)分離，在延時產(chǎn)生電路輸出S4指示的處理期間，可以輸出一階延遲電路14進(jìn)行了降低處理的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩指令值TP。
文檔編號B60L9/16GK101801712SQ200780100709
公開日2010年8月11日 申請日期2007年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月18日
發(fā)明者仲津啟二, 藪內(nèi)正隆 申請人:三菱電機株式會社