JPH07106008B2 - Electric vehicle readhesion control device - Google Patents
Electric vehicle readhesion control deviceInfo
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- JPH07106008B2 JPH07106008B2 JP60042683A JP4268385A JPH07106008B2 JP H07106008 B2 JPH07106008 B2 JP H07106008B2 JP 60042683 A JP60042683 A JP 60042683A JP 4268385 A JP4268385 A JP 4268385A JP H07106008 B2 JPH07106008 B2 JP H07106008B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、動輪とレールの間の粘着力(摩擦力)を最大
限にけん引力ないし制動力として利用するのに好適な電
気車両の再粘着制御装置に関する。Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to re-adhesion of an electric vehicle suitable for maximally utilizing the adhesive force (friction force) between a driving wheel and a rail as a traction force or a braking force. Regarding the control device.
鉄道車両は、そのけん引力又は制動力を動輪とレールの
間の粘着力により得ており、動輪軸の駆動トルク又は制
動トルクが動輪とレールの間の摩擦係数により定まる限
界値を越すと、動輪の空転又は滑走を生ずることが周知
である。この空転と滑走は、本質的に同じ現象であり、
これらを止める方策として同様な手段が講じられてい
る。そこで、以下、電気車の力行時の動作を例にとり説
明し、制動時に特に異なる点はそのつど説明する。A railroad vehicle obtains its traction force or braking force by the adhesive force between the driving wheel and the rail, and if the driving torque or braking torque of the driving wheel shaft exceeds the limit value determined by the friction coefficient between the driving wheel and the rail, It is well known to cause slipping or sliding of the. This slipping and gliding are essentially the same phenomenon,
Similar measures are taken to stop these. Therefore, the operation of the electric vehicle at the time of power running will be described below as an example, and the different points during braking will be described.
第1図は、動輪レール間のすべり速度(動輪周速度と車
両進行速度の差)vSと粘着力fの関係を示したものであ
る。この図のように、動輪軸駆動トルク(以後、駆動ト
ルクと称する)を増加すると粘着力fが増加し、それに
ともなつてすべり速度vSも増加していくA領域(この領
域のすべりをクリープと称する)があり、粘着力fが最
大限fmaxに達し、さらに駆動トルクを増加すると、すべ
り速度はますます増加し、すべり速度が増加するにした
がい粘着力fは減少するB領域に移る(B領域のすべり
を力行時は空転、制動時は滑走と称する)。粘着力fが
最大値fmaxとなるすべり速度をvsoとすると、vs−vsoを
力行時は空転速度、制動時は滑走速度と称する。従つ
て、空転ないし滑走が生じたとき空転ないし滑走速度が
できるだけ小さいうちに再粘着させ(空転速度ないし滑
走速度を零にすること)、粘着力が最大値fmaxに極力近
い値になるようにし、かつ駆動トルクの減少量を必要最
小限の値になるように制御することにより粘着力を最大
限有効にけん引力ないし制動力として利用することがで
きる。FIG. 1 shows the relationship between the sliding speed (difference between the driving wheel peripheral speed and the vehicle traveling speed) v S between the driving wheel rails and the adhesive force f. As shown in this figure, when the driving torque of the driving wheel shaft (hereinafter referred to as the driving torque) is increased, the adhesive force f is increased and the sliding speed v S is also increased accordingly. When the driving torque is further increased and the adhesive force f reaches the maximum f max , the sliding speed increases more and more, and as the sliding speed increases, the adhesive force f moves to the B region where it decreases ( The slip in area B is called idling during power running and gliding during braking). Assuming that the sliding speed at which the adhesive force f reaches the maximum value f max is v so , v s −v so is called idling speed during power running and sliding speed during braking. Therefore, when slipping or gliding occurs, re-adhesion should be performed while the slipping or gliding speed is as small as possible (the slipping speed or gliding speed should be zero) so that the adhesive force becomes as close as possible to the maximum value f max. In addition, the adhesive force can be used as the traction force or the braking force as effectively as possible by controlling the decrease amount of the driving torque to be the minimum necessary value.
このように制御することを目的としたものとして、次の
ような従来例(特許第747,416号,特許第828,451号参
照)がある。第2図は、簡単のため、一つの主制御装置
で一つの主電動機を制御する場合の従来例のブロツク図
を示したものである。第2図で、1はトルク指令発生装
置であり、出力としてトルク指令TPを発生する。2は主
制御装置であり、これにより主電動機3の発生するトル
クを制御する。主制御装置としては、交流電気車の場合
にはサイリスタの点弧位相角を制御する方式、直流電気
車の場合にはチヨツパ制御方式やインバータ制御方式な
ど各種の方式がある。4は動輪周速度を検出する装置で
あり、動輪軸ないし動輪軸に連結されて回転する軸に取
付けられ、回転速度に比例した電圧を発生する速度発電
機である。この速度検出装置としては、ほかに動輪軸に
取付けられた歯車ないし、動輪軸に連結されて回転する
軸に取付けられ円周部にスリツトを設けた円板の歯ない
しスリツト部の通過を検出するセンサを用い、該センサ
の出力を周波数電圧変換装置により速度に比例した電圧
を得る装置等を用いることもできる。5は微分器であり
動輪周速度vMの微分値Mを出力する。6は波形整形器
であり、該微分値Mが基準値Δα1より大きいとき、
十分大きい一定の出力を発生する。7は入力の増加時の
応答は速く減少時は適当な時定数でゆつくり応答するよ
うにした遅れ要素である。8は減算器であり、トルク指
令TPと遅れ要素7の出力Tfの差を出力として生ずる。該
出力TP−Tfにより主制御器2を介して主電動機のトルク
を制御するものである。The following conventional examples (refer to Japanese Patent No. 747,416 and Japanese Patent No. 828,451) are provided for the purpose of controlling in this manner. For the sake of simplicity, FIG. 2 is a block diagram of a conventional example in which one main controller controls one main motor. In FIG. 2, 1 is a torque command generator, which generates a torque command T P as an output. A main controller 2 controls the torque generated by the main motor 3. As the main control device, there are various systems such as a system for controlling the firing phase angle of a thyristor in the case of an AC electric vehicle, and a checker control system and an inverter control system in the case of a DC electric vehicle. Reference numeral 4 denotes a device for detecting the peripheral speed of the moving wheel, which is a speed generator that is attached to the rotating shaft of the moving wheel or is mounted on a rotating shaft and generates a voltage proportional to the rotating speed. The speed detecting device also detects the passage of a tooth or a slit portion of a disk provided with a gear mounted on the driving wheel shaft or a shaft connected to the driving wheel shaft and rotating and provided with a slit on its circumference. It is also possible to use a device in which a sensor is used and an output of the sensor is obtained by a frequency-voltage conversion device to obtain a voltage proportional to speed. Reference numeral 5 denotes a differentiator which outputs a differential value M of the moving wheel peripheral speed v M. Reference numeral 6 is a waveform shaper, and when the differential value M is larger than the reference value Δα 1 ,
Generates a sufficiently large constant output. Reference numeral 7 is a delay element that responds quickly when the input increases and responds slowly with an appropriate time constant when the input decreases. Reference numeral 8 denotes a subtracter, which produces a difference between the torque command T P and the output T f of the delay element 7 as an output. The output T P -T f controls the torque of the main motor via the main controller 2.
第3図は、第2図の各部の波形の説明図であり、aは動
輪周速度vMの時間的変化を、bは動輪周速度の微分値す
なわち動輪周加速度Mの時間的変化を、cは波形整形
器6の出力の時間的変化を示したものである。図のよう
に、動輪周加速度Mが基準値Δα1より大きいとき
に、波形整形器6が出力を生ずる。FIG. 3 is an explanatory diagram of waveforms of respective parts in FIG. 2, where a is a temporal change of the driving wheel peripheral speed v M , b is a derivative of the driving wheel peripheral speed, that is, a temporal change of the driving wheel peripheral acceleration M , c shows the change over time in the output of the waveform shaper 6. As shown in the figure, when the wheel peripheral acceleration M is larger than the reference value Δα 1 , the waveform shaper 6 produces an output.
第4図は、遅れ要素7の具体例を示したもので、図にお
いてDは入力側への放電を阻止するためのダイオード、
Cはコンデンサでありその容量もCとする。Rはコンデ
ンサCの放電用抵抗器であり、その抵抗値もRとする。
説明を簡単にするため、信号源出力抵抗は零、負荷抵抗
は無限大、ダイオードは理想的ダイオードとしたとき、
この回路の入出力特性は、入力電圧が下降するときのみ
時定数τ=RCの遅れをもつものである。FIG. 4 shows a specific example of the delay element 7, in which D is a diode for preventing discharge to the input side,
C is a capacitor, and its capacity is also C. R is a discharging resistor for the capacitor C, and its resistance value is also R.
To simplify the explanation, assuming that the signal source output resistance is zero, the load resistance is infinite, and the diode is an ideal diode,
The input / output characteristic of this circuit has a delay of time constant τ = RC only when the input voltage drops.
なお、前記の動輪周加速度の基準値Δα1は、通常のク
リープ領域(第1図のA)における運転状態では、波形
整形器6が出力を生じないように、車両の走行加速度、
クリープ領域におけるすべり速度の微分値、走行中の駆
動軸系の振動等を考慮して選定される。It should be noted that the reference value Δα 1 of the driving wheel circumferential acceleration is such that the running acceleration of the vehicle is set so that the waveform shaper 6 does not generate an output in an operating state in a normal creep region (A in FIG. 1).
It is selected in consideration of the differential value of the slip velocity in the creep region, the vibration of the drive shaft system during traveling, and the like.
本公知例は以上のごとくであり、通常のクリープ領域に
おける運転状態ではTfは零であるから、主電動機はトル
ク指令TPによりトルクを発生し車両が運転される。しか
し、粘着力最大値fmaxがトルク指令TPに対して小さい場
合には空転を生じ、動輪周加速度Mが基準値Δα1よ
り大きくなり波形整形器6が出力を生じ、遅れ要素7の
出力Tfが急速に立上り、減算器8の出力が急減し主電動
機のトルクが急減して空転が制御される。そのとき、動
輪周加速度Mが基準値Δα1より小さくなると波形整
形器6の出力は零となるが、おくれ要素7の出力Tfは第
4図のようにゆつくり減少し、主電動機トルクは主電動
機巻線のインダクタンス等の遅れ要素によりさらに遅
れ、完全に再粘着するまで減少したあと、ほぼTfの形に
したがつて徐々に増加する。本従来例は、このようにし
てクリープを許容し、空転を速やかに検出して再粘着さ
せることができる。上記のようにTfは再粘着させるため
の駆動トルクの制御信号であるから、以後再粘着制御信
号と称することにする。As described above, the known example is such that T f is zero in the operating state in the normal creep region, so that the main electric motor generates torque according to the torque command T P and the vehicle is driven. However, when the maximum adhesion force value f max is smaller than the torque command T P , idling occurs, the driving wheel peripheral acceleration M becomes larger than the reference value Δα 1 , the waveform shaper 6 produces an output, and the output of the delay element 7 T f rises rapidly, the output of the subtractor 8 suddenly decreases, the torque of the main motor rapidly decreases, and idling is controlled. At that time, when the driving wheel circumferential acceleration M becomes smaller than the reference value Δα 1 , the output of the waveform shaper 6 becomes zero, but the output T f of the delay element 7 decreases gradually as shown in FIG. 4, and the main motor torque becomes It is further delayed by a delay element such as the inductance of the main motor winding, decreases until it completely re-adheres, and then gradually increases in the form of T f . In this conventional example, creep can be permitted in this way, and idling can be quickly detected and re-adhesion can be performed. As described above, T f is a control signal of the driving torque for re-adhesion, and hence it is hereinafter referred to as a re-adhesion control signal.
ところで、この従来例の場合には空転が生じたときに主
電動機トルクを必要以上に減少させ、粘着力を最大限有
効にけん引力ないし制動力として利用できない場合があ
るという欠点がある。次に、それについて説明する。By the way, in the case of this conventional example, there is a drawback that the torque of the main motor is unnecessarily reduced when idling occurs, and the adhesive force may not be utilized as effectively as the traction force or the braking force. Next, it will be described.
本従来例のように、遅れ要素7を用いる場合、いま、粘
着限界力fmaxがトルク指令でTP−Tfo(Tfoは第4図に記
入したような値)に相当する値のように低下したとする
と、遅れ要素7の出力TfがTfoまで減少すると再び空転
を生ずる。ところで、おくれ要素7の出力は入力電圧が
Tfoより大きくならなければ増加しないので、再粘着さ
せるためには、波形整形器6は空転の初期にTfo以上の
出力を生ぜしめる必要がある。又、再粘着させるために
は動輪周速度が減速に向かうまで駆動トルクを減少させ
る必要があるが、本従来例では再粘着制御信号Tfが動輪
周速度が未だ増速しているときに零になる。従つて、よ
り確実に再粘着させるためには、波形整形器6の出力は
十分大きくし、かつ遅れ要素7の時定数τを比較的大き
くしなければならない。そのため、必要以上に駆動トル
クを減少させることがあり、粘着力を最大限に利用でき
ない場合が生じるものである。When the delay element 7 is used as in this conventional example, the adhesion limit force f max is now a value corresponding to T P −T fo (T fo is a value described in FIG. 4) in the torque command. If the output T f of the delay element 7 decreases to T fo, the idling occurs again. By the way, the output of the delay element 7 is
Since it does not increase unless it becomes larger than T fo , it is necessary for the waveform shaper 6 to generate an output of T fo or more in the initial stage of idling in order to re-adhere. Further, in order to re-adhesive, it is necessary to reduce the driving torque until the driving wheel peripheral speed decelerates, but in this conventional example, the re-adhesion control signal T f is zero when the driving wheel peripheral speed is still increasing. become. Therefore, the output of the waveform shaper 6 must be made sufficiently large and the time constant τ of the delay element 7 must be made relatively large in order to make the readhesion more reliable. Therefore, the driving torque may be reduced more than necessary, and the adhesive force may not be utilized to the maximum.
本発明の目的は、このような欠点をなくし、力行又は制
度時に駆動とレールの間の粘着力を最大限に利用するこ
とができる電気車の再粘着制御装置に提供することにあ
る。An object of the present invention is to eliminate such drawbacks and provide a re-adhesion control device for an electric vehicle that can maximize the adhesive force between the drive and the rail during power running or accuracy.
本発明は、電動機トルク指令に基づいて電気車駆動用電
動機を制御する制御装置と、この電動機により駆動され
る動輪の周速度又はすべり速度を検出する速度検出手段
と、前記動輪の周速度又はすべり速度における時間微分
値が基準値以上となったときを空転加速期間の開始と
し、零となったときを終了として、空転の加速の開始及
び終了を検出する空転加速期間検出信号と、この空転加
速期間検出手段の出力を遅れ要素に入力して再粘着信号
を出力する再粘着信号発生手段と、前記電動機トルク指
令からこの再粘着信号を減算する手段とを備えた電気車
の再粘着制御装置において、 前記再粘着信号発生手段は、空転加速の開始時の再粘着
信号と開始時点からの前記動輪の周速度又はすべり速度
の変化分に比例した値の和とする信号を出力する手段を
有し、該出力信号を前記遅れ要素に入力して再粘着信号
を出力し、空転加速の開始時の再粘着信号の増加割合を
空転加速の終了時の再粘着信号の減少割合よりも大きく
させるようにしたことを特徴としたものである。The present invention relates to a control device for controlling an electric vehicle driving electric motor based on an electric motor torque command, a speed detecting means for detecting a peripheral speed or a sliding speed of a moving wheel driven by the electric motor, and a peripheral speed or a sliding speed of the moving wheel. The idling acceleration period detection signal that detects the start and end of the idling acceleration when the time differential value at the speed becomes equal to or greater than the reference value is set as the start of the idling acceleration period, and when it becomes zero A re-adhesion control device for an electric vehicle, comprising: a re-adhesion signal generation means for inputting an output of a period detection means to a delay element to output a re-adhesion signal, and a means for subtracting the re-adhesion signal from the electric motor torque command. The re-adhesion signal generating means outputs a signal that is the sum of a re-adhesion signal at the start of idling acceleration and a value proportional to a change in the peripheral speed or sliding speed of the moving wheel from the start time. Means for outputting the re-adhesion signal by inputting the output signal to the delay element, and increasing the increase rate of the re-adhesion signal at the start of the idle acceleration from the decrease rate of the re-adhesion signal at the end of the idle acceleration. It is also characterized by making it larger.
第5図は、本発明の再粘着制御装置の一実施例の動作を
説明するための動輪周速度vM、動輪周速度M及び再粘
着制御信号Tfの時間による変化を示したものである。図
において、aは動輪周速度vM、bは動輪周加速度M、
cは再粘着制御信号Tfの時間的変化である。図のように
動輪周加速度Mが基準値Δα1を越した瞬間の時間ti
からMが零となる時間toまでの期間は空転が加速して
いるので空転加速期間と称し、変数SLIPを1とおき、こ
の空転加速期間を除く期間を非空転加速期間と称し、変
数SLIPを零とおく。空転加速期間においては再粘着制御
信号Tfを速やかに増加させ、非空転加速期間においては
Tfを徐々に減少させる。この空転加速期間及び非空転加
速期間のTfの与え方としては種々考えられるが、次に空
転加速期間のTfの増加速度を動輪周加速度Mに比例し
た値とし、非空転加速期間は1次遅れ状にTfを減少させ
る場合のTfの演算方法について説明する。FIG. 5 shows changes with time in the moving wheel peripheral speed v M , the moving wheel peripheral speed M, and the readhesion control signal T f for explaining the operation of an embodiment of the readhesion controlling device of the present invention. . In the figure, a is the driving wheel circumferential velocity v M , b is the driving wheel circumferential acceleration M 1 ,
c is a temporal change of the readhesion control signal T f . As shown in the figure, the time t i at the moment when the driving wheel circumferential acceleration M exceeds the reference value Δα 1
Period from to time t o which M is zero called idle acceleration period since idling is accelerating, the variable SLIP 1 Distant, referred to the period except for the idling acceleration period and the non-idle acceleration period, the variable SLIP Is set to zero. In the idling acceleration period, the readhesion control signal T f is increased rapidly, and in the non-idling acceleration period,
T f is gradually decreased. There are various possible ways of giving T f during the idling acceleration period and the non-idling acceleration period. Next, the increasing speed of T f during the idling acceleration period is set to a value proportional to the wheel peripheral acceleration M , and the non-idling acceleration period is 1 A method of calculating T f in the case of decreasing T f in the next delay will be described.
演算はマイクロプロセツサを用い、サンプリング周期Δ
tS秒ごとに各時点の再粘着制御信号を求める。いま、各
時点の再粘着制御信号TfをTf(n)、1サンプリング周
期前の再粘着制御信号をTf(n−1)、各時点の動輪周
速度の差分すなわち各時点の動輪周速度vM(n)と1サ
ンプリング周期前の動輪周速度vM(n−1)の差をΔ
vM、比例ゲインをGとおくと、空転加速期間において
は、Tfに関する微分方程式f=GMに相当する次の
差分方程式が得られる。The calculation uses a microprocessor, and the sampling cycle Δ
Obtain the readhesion control signal at each time point every t S seconds. Now, the readhesion control signal Tf at each time point is Tf (n), the readhesion control signal before one sampling period is Tf (n-1), the difference between the wheel peripheral speeds at each time point, that is, the wheel circumference at each time point. The difference between the speed v M (n) and the driving wheel circumferential speed v M (n-1) one sampling period before is Δ
Assuming that v M and the proportional gain are G, the following difference equation corresponding to the differential equation f 2 = G M with respect to T f is obtained in the idling acceleration period.
これより Tf(n)=Tf(n−1)+G・ΔvM ……(1) すなわち、各時点のTf((1)式のTf(n))は、1サ
ンプリング周期前のTf((1)式のTf(n−1))の各
時点の動輪周速度の差分ΔvMのG倍を加えることにより
求められる。これをマイクロプロセツサで演算するに
は、変数Tfのメモリに記憶されている数値にG・ΔvMを
加算し、その結果を変数Tfのメモリに再び記憶させ、そ
のTfを各時点のTfとすればよい。 From this, T f (n) = T f (n-1) + G · Δv M (1) That is, T f at each time point (T f (n) in the equation (1)) is one sampling period before. determined by T f adding G times the difference Delta] v M of the driving wheel peripheral velocity of each time point ((1) T f (n-1)) of. To calculate this with the microprocessor, add G · Δv M to the numerical value stored in the memory of the variable T f , store the result again in the memory of the variable T f , and store the T f at each time point. It can be T f of.
次に、非空転各速期間においては、1次遅れの応答の時
定数をτとすると、Tfに関する微分方程式τf+Tf=
0に相当する次の差分方程式が得られる。Next, in the non-idle Each fast period, when the time constant of the response of a first-order lag and tau, the differential equation for T f τ f + T f =
The following difference equation corresponding to 0 is obtained.
これより すなわち、各時点のTf((2)式のTf(n))は、1サ
ンプリング周期前のTf((2)式のTf(n−1))にτ
/(ΔtS+τ)を乗じた値とすればよい。 Than this That is, at each time point T f ((2) expression of T f (n)) is, tau in one sampling period before the T f ((2) expression of T f (n-1))
It may be a value obtained by multiplying / (Δt S + τ).
第6図にマイクロプロセツサを用いて、第5図のように
動作させるようにした本発明の再粘着制御装置の一実施
例のブロツク図を示す。第6図において、第2図と同じ
ものは同じ記号を付しており説明も省略する。次に、第
2図と異なる部分について説明する。第6図において、
9はA−D変換装置であり、その出力をマイクロプロセ
ツサ10に入力する。11及び12はマイクロプロセツサ10に
おける演算内容を示すもので、11は動輪周速度vMの差分
ΔvMの演算部である。ΔvMをサンプリング周期ΔtSで除
した値が動輪周加速度Mに等価であるから、ΔvMを
Mの代りに利用することができる。12は論理演算部であ
り、動輪周速度vM、動輪周速度の差分ΔvMなどを用いて
空転加速期間と非空転加速期間の判別、及び両期間にお
ける再粘着制御信号Tfの演算を行ない、このTfを出力す
る。13はD−A変換装置であり、マイクロプロセツタ10
の出力であるデイジタル値のTfをアナログ値に変換し、
減算器8によりトルク指令TPとの差TP−Tfの演算を行な
い、それにより駆動トルクを制御するのである。FIG. 6 shows a block diagram of an embodiment of the readhesion control device of the present invention which is made to operate as shown in FIG. 5 by using a microprocessor. In FIG. 6, the same parts as those in FIG. Next, a part different from FIG. 2 will be described. In FIG.
Reference numeral 9 is an A-D converter, the output of which is input to the microprocessor 10. Reference numerals 11 and 12 indicate the contents of calculation in the microprocessor 10, and 11 is a calculation unit for calculating the difference Δv M between the driving wheel peripheral speed v M. Since the value obtained by dividing Δv M by the sampling period Δt S is equivalent to the driving wheel circumferential acceleration M , Δv M is
It can be used instead of M. 12 is a logic operation unit, driving wheel peripheral velocity v M, determination of wheel peripheral speed difference Delta] v M idle acceleration period and the non-idle acceleration period by using a, and the operation of the re-adhesion control signal T f for both periods performed , Output this T f . 13 is a DA converter, which is a microprocessor 10
The digital value T f which is the output of is converted into an analog value,
The subtracter 8 calculates the difference T P −T f from the torque command T P, and controls the drive torque accordingly.
第7図は、論理演算部12の論理演算の内容を具体的にフ
ローチヤートで示したものである。第7図において使用
している変数SLIP,ΔvM,Tfの意味は前記の同様の記号の
意味と同じであり、これらの変数は、マイクロプロセツ
サのイニシヤライズ時に、すべて零とする。又、記号:
=は、この記号の右辺の値を左辺の変数に割当てられた
メモリに記憶させることを意味する。第7図において、
121でSLIPが1かどうか、すなわち空転加速期間かどう
かを判別し、SLIP≠1すなわち非空転加速期間であれば
122に進み、122において動輪周速度の差分ΔvMが基準値
Δα1′より大きいかどうか判別する。ここに、Δ
α1′は第5図の動輪周加速度Mに対する基準値Δα
1とサンプリング周期ΔtSの積に等しい定数である。12
2において、ΔvM<Δα1′のときは124に進み非空転加
速期間であるから(2)式により再粘着制御信号Tfを演
算する。122において、ΔvM≧Δα1′のときは125に進
み、空転加速期間が始まつたとみなし、SLIPを1とお
き、(1)式によりTfを演算する。121においてSLIPが
1、すなわち空転加速期間であれば123に進み、123にお
いてΔvM≧0のときは126に進み、空転加速期間である
から(1)式によりTfを演算する。123において、ΔvM
<0のときは127に進み、空転加速期間の終了時点とみ
なし、SLIPを零とおき(2)式によりTfを演算する。FIG. 7 is a flowchart specifically showing the contents of the logical operation of the logical operation unit 12. The meanings of the variables SLIP, Δv M , T f used in FIG. 7 are the same as the meanings of the similar symbols described above, and these variables are all zero at the time of initialization of the microprocessor. The symbol:
= Means that the value on the right side of this symbol is stored in the memory assigned to the variable on the left side. In FIG.
At 121, it is determined whether SLIP is 1, that is, whether it is the idling acceleration period. If SLIP ≠ 1, that is, the non-idling acceleration period,
Proceeding to 122, at 122, it is judged if the difference Δv M between the moving wheel peripheral speeds is larger than the reference value Δα 1 ′. Where Δ
α 1 ′ is a reference value Δα for the driving wheel circumferential acceleration M in FIG.
It is a constant equal to the product of 1 and the sampling period Δt S. 12
In 2, when Δv M <Δα 1 ′, the routine proceeds to 124 and it is the non-idle acceleration period, so the readhesion control signal T f is calculated by the equation (2). At 122, when Δv M ≧ Δα 1 ′, the routine proceeds to 125, where it is considered that the idling acceleration period has started, SLIP is set to 1, and T f is calculated by the equation (1). In SL121, if SLIP is 1, that is, in the idling acceleration period, the process proceeds to 123. In 123, if Δv M ≧ 0, the process proceeds to 126. Since it is the idling acceleration period, T f is calculated by the equation (1). At 123, Δv M
When <0, the routine proceeds to 127, where it is regarded as the end time of the idling acceleration period, SLIP is set to zero, and T f is calculated by the equation (2).
以上のように、本発明の再粘着制御装置は、空転が開始
すると直ちに再粘着制御信号Tfが増加し、前期従来例の
ようにある程度以上の信号を入力しなければTfが増大し
ないという不都合は生じない。又、従来例のように空転
が未だ加速中に空転による信号(波形整形器6の出力)
が零になるという不都合がなく、空転の加速期間中増大
し、空転の大きさに比例し、かつ再粘着に必要な最小限
の再粘着制御信号を用いて再粘着制御を行なつているの
で駆動トルクを必要以上に減少させる場合があるという
従来例の有する欠点がなくなる。As described above, the re-adhesion control device of the present invention increases the re-adhesion control signal T f immediately after idling starts, and T f does not increase unless a certain level of signal is input as in the prior art example. There is no inconvenience. Also, as in the conventional example, a signal (output of the waveform shaper 6) caused by the idling while the idling is still accelerating.
Since there is no inconvenience that it becomes zero, it increases during the acceleration period of idling, is proportional to the magnitude of idling, and re-adhesion control is performed using the minimum re-adhesion control signal necessary for re-adhesion. The disadvantage of the conventional example that the drive torque may be reduced more than necessary is eliminated.
次に、この点について、さらに図によつて説明する。第
8図は、すべり速度vSに対する動輪レール間の粘着力f
(実線)、及び動輪周駆動力(駆動トルク/動輪半径)
F(1点鎖線)等を図示したものである。第8図には、
トルク指令TPに相当する動輪周駆動力F及び、空転開始
時点tiにおける再粘着制御信号Tfi(第5図参照)に相
当するFも示している。第8図のように、空転開始時点
tiにおける動輪周駆動力Fは(TP相当のF)−(Tfi相
当のF)、すなわち粘着力fのピーク点にあり、空転の
発生により1点鎖線のように動輪周駆動力Fが変動し再
粘着する。空転が発生すると再粘着制御信号Tfが増大し
Fは減少するがF>fのときは動輪周速度vMは増加し
(M>0),F=fとなるp点でM=0となり、F<
fのとき動輪周速度vMは減速し(M<0)再粘着す
る。従つて、再粘着させかつ必要以上に駆動トルクを減
少させないようにするには、再粘着制御信号Tfは動輪周
加速度が零の点で最大となるようにするのが好適であ
る。このようにすれば、空転の大きさに応じてTfが変化
し、微小空転において必要以上に駆動トルクを減少させ
るということもなくなるものである。Next, this point will be further described with reference to the drawings. FIG. 8 shows the adhesive force f between the driving wheel rails with respect to the sliding speed v S.
(Solid line) and driving force around the driving wheel (driving torque / driving wheel radius)
F (one-dot chain line) and the like are illustrated. In Figure 8,
The driving wheel circumferential driving force F corresponding to the torque command T P and the F corresponding to the readhesion control signal T fi (see FIG. 5) at the idling start time t i are also shown. As shown in Fig. 8, when idling starts
The driving wheel circumferential driving force F at t i is (F corresponding to T P ) − (F corresponding to T fi ), that is, at the peak point of the adhesive force f, and due to the occurrence of idling, the driving wheel circumferential driving force F is as indicated by the one-dot chain line. Fluctuates and re-adhesive. When idling occurs, the readhesion control signal T f increases and F decreases, but when F> f, the driving wheel peripheral speed v M increases ( M > 0), and M = 0 at the p point where F = f. , F <
At f, the driving wheel peripheral velocity v M slows down ( M <0) and re-adhesion occurs. Therefore, in order to prevent re-adhesion and reduce the driving torque more than necessary, it is preferable that the re-adhesion control signal T f be maximized at the point where the driving wheel circumferential acceleration is zero. In this way, T f changes according to the magnitude of the idling, and the driving torque is not reduced more than necessary in the micro idling.
上記の説明から明らかなように、再粘着させるために
は、再粘着制御信号Tfは加速期間中増加する信号であれ
ばよく、前記(1)式のようにTfの増加速度を動輪周加
速度に比例したものとすること(これは、Tfiに動輪周
速度vMの空転開始時点tiにおける動輪周速度からの変化
分に比例した信号を加速したものと同じ)に限定され
ず、例えば第5図に二点鎖線で示したように直線的に増
加させてもよい。このように直線的に増加させる場合の
Tfの演算式(1)式でΔvMを一定値としたものとなる。
このように一定速度でTfを増加させる方式でも、小空転
の場合には加速期間が短かく、大空転の場合には加速期
間が長くなることにより、空転の大きさによつてTfの大
きさ、すなわち駆動トルクの減少量が変り、小空転の場
合に必要以上に駆動トルクが減少するということはな
く、前記(1)式による場合とほぼ同様の効果が得られ
る。又、前記実施例ではTfの減少を1次遅れ状とした
が、これに限定されず、たとえば直線状としてもよい。As is clear from the above description, in order to re-adhesion, the re-adhesion control signal T f may be a signal that increases during the acceleration period, and the increasing speed of T f can be determined by the increase of T f as shown in the formula (1). It is not limited to being proportional to the acceleration (this is the same as accelerating the signal proportional to the change from the wheel peripheral speed at the idling start time t i of the wheel peripheral speed v M to T fi ), For example, it may be increased linearly as shown by the chain double-dashed line in FIG. When increasing linearly like this
In equation (1) of T f , Δv M is a constant value.
In this way, method of increasing the T f at a constant speed, acceleration period is short in the case of small idle, by the acceleration period becomes longer in the case of a large idle, the Yotsute T f to the magnitude of the idle The magnitude, that is, the amount of decrease in the drive torque does not change, and the drive torque does not decrease more than necessary in the case of small idling, and the same effect as in the case of the formula (1) can be obtained. Further, in the above-mentioned embodiment, the decrease of T f is made the first-order lag, but it is not limited to this, and it may be made linear, for example.
第9図は、本発明の他の実施例の動作を説明するための
波形図である。本実施例では、車両の対地走行速度(以
後、車両速度と略称する)vTを用いる。第9図で、a1は
動輪周速度vM,a2は車両速度vT,b1は動輪周加速度M,b2
は車両速度vTの時間による微分値すなわち車両加速度
Tのそれぞれ時間に対する変化を示したものである。d
は動輪周加速度Mと車両加速度Tの差M−T、
すなわちすべり速度vS(=vM−vT)の微分値S、cは
再粘着制御信号Tfのそれぞれ時間に対する変化を示して
いる。前記実施例の場合の第5図との相異点は空転開始
時間tiを、すべり速度の微分値Sが基準値Δα2を越
した瞬間としていることだけであり、その他の再粘着制
御信号Tfの演算に関係することは、すべて前記第5図と
同様としている。FIG. 9 is a waveform diagram for explaining the operation of another embodiment of the present invention. In the present embodiment, the ground traveling speed of the vehicle (hereinafter abbreviated as vehicle speed) v T is used. In FIG. 9, a 1 is the driving wheel peripheral speed v M , a 2 is the vehicle speed v T , b 1 is the driving wheel peripheral acceleration M , b 2
Is the derivative of the vehicle speed v T over time, that is, the vehicle acceleration
3 shows changes in T with respect to time. d
The difference M in the wheel peripheral acceleration M and the vehicle acceleration T - T,
That is, the differential values S and c of the slip velocity v S (= v M −v T ) show the changes of the readhesion control signal T f with respect to time. The difference from FIG. 5 in the case of the above-mentioned embodiment is only that the idling start time t i is the moment when the differential value S of the slip velocity exceeds the reference value Δα 2 , and other readhesion control signals. Everything related to the calculation of T f is the same as in FIG.
第10図に第9図のように動作させるための実施例のブロ
ック図を示す。前記第6図の実施例と同じものは同じ記
号を使用している。次に異なる部分について説明する。
第10図において、4′は車両速度vTを検出するため従動
軸(主電動機により駆動されない軸)に取付けた速度発
電機であり、出力として車両速度vTに比例した電圧を生
ずる。なお、車両速度検出手段としては、超音波を利用
したドプラーレーダによる対地速度検出装置等も利用で
きる。9′はA−D変換装置であり、車両速度vTをデイ
ジタル値に変換してマイクロプロセツサ10に入力する。
11,11′,12′はマイクロプロセツサ10における演算内容
を示すもので、11は前記のように動輪周速度の差分ΔvM
の演算部、11′は車両速度vTの差分ΔvT、すなわち各時
点の車両速度vT(n)と1サンプリング周期前の車両速
度vT(n−1)の差の演算部である。この車両速度の差
分ΔvTをサンプリング周期ΔtSで除したΔvT/ΔtSが車
両加速度Tに等価である。したがつて、Tの代りに
ΔvTを利用することができる。12′は論理演算部であ
り、動輪周速度vM、動輪周速度の差分ΔvM、車両速度
vT、車両速度の差分ΔvTなどを用いて空転加速期間の非
空転加速期間の判別、及び両期間における再粘着制御信
号Tfの演算を行ない、このTfを出力する。この論理演算
部12′の演算内容のフローチヤートは、第7図の122を
第11図の122′に置換し、その他の部分は第7図のとお
りとしたものとなる。FIG. 10 shows a block diagram of an embodiment for operating as shown in FIG. The same parts as those in the embodiment shown in FIG. 6 use the same symbols. Next, different parts will be described.
In Figure 10, 4 'are driven shaft speed generator attached to (shaft not driven by the main electric motor) for detecting the vehicle speed v T, produces a voltage proportional to the vehicle speed v T as an output. As the vehicle speed detecting means, a ground speed detecting device using a Doppler radar using ultrasonic waves can be used. 9 'is the A-D converter, input to the microprocessor 10 converts the vehicle velocity v T into a digital value.
11, 11 'and 12' show the contents of calculation in the microprocessor 10, and 11 is the difference Δv M between the moving wheel peripheral speeds as described above.
Calculation of, 11 'is a calculation unit of the difference between the vehicle speed v T of the difference Delta] v T, i.e. each time the vehicle speed v T (n) and one sampling period before the vehicle speed v T (n-1). Δv T / Δt S obtained by dividing the vehicle speed difference Δv T by the sampling period Δt S is equivalent to the vehicle acceleration T. The can utilize Delta] v T connexion, instead of T. 12 'is a logical operation unit, which is the moving wheel peripheral speed v M , the difference between the moving wheel peripheral speed Δv M , and the vehicle speed.
The non-idling acceleration period of the idling acceleration period is determined using v T , the vehicle speed difference Δv T, etc., and the readhesion control signal T f in both periods is calculated, and this T f is output. The flow chart of the operation contents of the logical operation unit 12 'is the same as that shown in FIG. 7 except that 122 in FIG. 7 is replaced with 122' in FIG.
第11図において、ΔvSはすべり速度の差分でありΔvM−
ΔvTにより求められる。又、Δα2′は第9図で説明し
たすべり速度の微分値Sに対する基準値Δα2とサン
プリング周期ΔtSの積で与えられる定数である。従つ
て、すべり速度の差分ΔvSが基準値Δα2′より大とな
ること(すべり速度の微分値SがΔα2より大となる
ことと等価)により空転の発生を検出し、それ以外は前
記第7図の実施例と同様にして再粘着制御信号Tfが求め
られる。In Fig. 11, Δv S is the difference in slip velocity and Δv M −
Calculated by Δv T. Further, Δα 2 ′ is a constant given by the product of the reference value Δα 2 and the sampling period Δt S with respect to the differential value S of the slip velocity described with reference to FIG. Therefore, the occurrence of slipping is detected by the fact that the slip velocity difference Δv S is larger than the reference value Δα 2 ′ (equivalent to the slip velocity differential value S being larger than Δα 2 ). The readhesion control signal T f is obtained in the same manner as in the embodiment of FIG.
本実施例によれば、前記の実施例に比べてより速やかに
空転の発生を検出することができる。なぜならば、前記
の実施例では基準値Δα1は車両加速度の最大値を考慮
した比較的大きい値とする必要があり、実際の車両加速
度が小さい場合に空転発生の検出が遅れるのに対し、本
実施例のすべり速度の微分値Sには車両加速度が消去
され含まれていないので、基準値Δα2にも車両加速度
を考慮する必要がなく比較的小さい値とすることがで
き、空転の開始を速やかに検出できるものである。According to this embodiment, it is possible to detect the occurrence of idling more quickly than in the above embodiments. This is because in the above-described embodiment, the reference value Δα 1 needs to be a relatively large value in consideration of the maximum value of the vehicle acceleration, and when the actual vehicle acceleration is small, the detection of the occurrence of slipping is delayed. Since the vehicle acceleration is not erased and included in the differential value S of the slip velocity in the embodiment, the reference value Δα 2 does not need to take the vehicle acceleration into consideration and can be set to a relatively small value. It can be detected promptly.
又、S=M−Tの関係式において、機関車の重荷
重をけい引して上り勾配を力行している場合のように、
車両加速度Tが十分小さい場合にはS≒Mである
から、前記の第6図の実施例において、動輪周加速度
Mないし動輪周速度の差分ΔvMを使用している部分は、
全てすべり速度の微分値Sないしすべり速度の差分Δ
vSに置換することができる。すなわち、空転の加速終了
の判別をすべり速度の微分値Sが零になる時点とし、
第7図の123を とすることができ、又、再粘着制御信号Tfの演算式
((1)式)を次の(1′)式に変更することができ
る。Further, in the relational expression of S = M − T , as in the case where the heavy load of the locomotive is pulled down to perform the uphill slope,
Since S ≈ M when the vehicle acceleration T is sufficiently small, in the embodiment shown in FIG.
The part using M or the difference Δv M of the driving wheel peripheral speed is
Differential value S of slip velocity or difference Δ of slip velocity
v Can be replaced with S. That is, the end of acceleration of idling is determined as the time when the differential value S of the slip velocity becomes zero,
123 in Figure 7 Alternatively, the arithmetic expression (equation (1)) of the readhesion control signal T f can be changed to the following equation (1 ′).
Tf(n)=Tf(n−1)+G・ΔvS …(1′) すなわち、各時点のTf((1′)式のTf(n))を1サ
ンプリング周期前のTf((1′)式のTf(n−1))の
各時点のすべり速度の差分ΔvSのG倍を加えたものとす
るものである。 T f (n) = T f (n-1) + G · Δv S ... (1 ') In other words, for each time point T f ((1') formula T f (n)) of one sampling period before the T f (T f (n-1) in the equation (1 ') is added with G times the difference Δv S in slip velocity at each time point.
前記第10図の実施例では、車両速度及び車両加速度を検
出する手段として、車両速度検出装置を設ける場合につ
いて説明したが、次に、このような車両速度検出装置を
設けないで、動輪周速度から車両速度及び車両速度を求
め本発明の再粘着制御装置に利用する実施例について説
明する。In the embodiment of FIG. 10, the case where the vehicle speed detecting device is provided as the means for detecting the vehicle speed and the vehicle acceleration has been described, but next, without providing such a vehicle speed detecting device, An embodiment in which the vehicle speed and the vehicle speed are obtained from the above and used in the readhesion control device of the present invention will be described.
第12図は、このような実施例の原理説明図であり、図の
aは動輪周速度vMの時間的変化を示したものである。図
のように、空転期間をSLIPD=1,非空転期間をSLIPD=0
とすると、非空転期間(SLIPD=0)においては車両速
度vTは動輪周速度vMに等しいとみなし、車両加速度T
は動輪周加速度のいくつかのサンプル値の平均値とし、
空転期間(SLIPD=1)においては、車両速度vTは第12
図の破線のように、空転開始時点(ti)における車両加
速度Tiで直線状に変化するものとし、車両加速度は空
転開始時点における値Tiに一定とみなすものである。
図のように、θを空転開始時点tiにおける動輪周速度vM
の時間に対する変化勾配、t′を、空転期間における各
時点tと空転開始時点tiとの時間差t−tiとすると、そ
れぞれの期間における車両速度vT、車両加速度vT、車両
加速度の差分ΔvTを次のようにおくものである。FIG. 12 is a diagram for explaining the principle of such an embodiment, where a in FIG. 12 shows the temporal change of the driving wheel peripheral velocity v M. As shown in the figure, slipping period SLIPD = 1, non-spinning period SLIPD = 0
Then, in the non-idling period (SLIPD = 0), it is assumed that the vehicle speed v T is equal to the driving wheel peripheral speed v M , and the vehicle acceleration T
Is the average of several sample values of the wheel circumference acceleration,
During the idling period (SLIPD = 1), the vehicle speed v T is the 12th
As shown by the broken line in the figure, it is assumed that the vehicle acceleration Ti changes linearly at the idling start time (t i ), and the vehicle acceleration is assumed to be constant at the value Ti at the idling start time.
As shown in the figure, θ is the driving wheel circumferential velocity v M at the time t i
Let t ′ be the change gradient with respect to time as the time difference t−t i between each time point t in the idling period and the idling start time t i , the difference between the vehicle speed v T , the vehicle acceleration v T , and the vehicle acceleration in each period. Δv T is set as follows.
ここに、ΔvM(j)はj番目のサンプルタイムにおける
駆動周速度の差分ΔvM、j=Nは各時点に対応し、j=
1は各時点からサンプリング周期の(N−1)倍前の時
点におけるΔvMに対応する。又、vTiは空転開始時点ti
における車両速度vT,ΔvTiは空転開始時点tiにおける車
両速度の差分ΔvT,ΔtSはサンプリング周期である。す
なわち、非空転期間における車両速度の差分ΔvTはN個
の動輪周速度の差分ΔvMの平均値とするものである。こ
れをマイクロプロセツサで演算する方法としては、ΔvM
に対するN個のメモリを設けておき、各サンプルタイム
において、ΔvMの演算値を当該メモリに記憶させたあ
と、N個の当該メモリの数値の総和を求め、Nで除すこ
と等が考えられる。Nの値は試験により最適値に定めれ
ばよいが、約10程度とすればよいと考えられる。N個の
ΔvMが得られるまでの、車両起動後の極めて短時間にお
いては空転を起こす確立は零とみなしうるので、その間
のΔvTはΔvMとおくことができる。又、空転開始時点ti
は、ΔvM−ΔvT≧Δα2′を満足した瞬間とする。ここ
で、ΔvTは(3)式から求めた値である。空転終了時点
tsは、vM−vT<0を満足した瞬間とする。ここで、vTは
(4)式から求めた値とする。 Here, Δv M (j) is the difference Δv M between the driving peripheral speeds at the j-th sample time, j = N corresponds to each time point, and j =
1 corresponds to Δv M at the time point (N−1) times before the sampling period from each time point. In addition, v Ti is the time t i
The vehicle velocities v T and Δv Ti in the above are the vehicle velocities Δv T and Δt S at the idling start time t i . That is, the vehicle speed difference Δv T in the non-idling period is an average value of N driving wheel peripheral speed differences Δv M. As a method of calculating this with a microprocessor, Δv M
It is conceivable to provide N memories for N, and store the calculated value of Δv M in each memory at each sample time, then obtain the sum of the numerical values of the N memory, and divide by N. . The value of N may be set to an optimum value by a test, but it is considered to be about 10. Since it is possible to assume that the probability of idling is zero in an extremely short time after the vehicle is started until N Δv M are obtained, Δv T during that period can be set to Δv M. Also, the idling start time t i
Is the moment when Δv M −Δv T ≧ Δα 2 ′ is satisfied. Here, Δv T is a value obtained from the equation (3). When idling ends
Let t s be the moment when v M −v T <0 is satisfied. Here, v T is a value obtained from the equation (4).
第13図に、本実施例のブロツク図を示す。第10図の実施
例と異なる点は、第10図では車両速度検出装置4′を用
いているのに対して、本実施例ではそれを用いず、動輪
周速度検出装置4の出力をA−D変換器9によりデイジ
タル値に変換し、マイクロプロセツサ10に入力し、14に
おいて車両速度vT及び車両速度差分ΔvTを演算し、再粘
着制御信号演算部12′に入力するようにしている。FIG. 13 shows a block diagram of this embodiment. 10 differs from the embodiment of FIG. 10 in that the vehicle speed detecting device 4 ′ is used in FIG. 10, but in this embodiment it is not used and the output of the moving wheel peripheral speed detecting device 4 is The digital value is converted by the D converter 9 and input to the microprocessor 10, and the vehicle speed v T and the vehicle speed difference Δv T are calculated at 14 and input to the readhesion control signal calculation unit 12 '. .
14において、空転期間と非空転期間を判別し、それぞれ
の期間に応じて、前記の(3),(4)式によりvT及び
ΔvTを求めるが、そのフローチヤートを第14図に示す。
このフローチヤートで使用している変数SLIPD,t′,vM,v
T,ΔvM,ΔvT,vTi,ΔvTiの意味は、第12図及び(3),
(4)式の説明において前記したとおりであり、これら
はマイクロプロセツサのイニシヤライズ時に全て零とお
く。第14図において、141ではSLIPDが1かどうかすなわ
ち空転期間かどうかを判別し、空転期間でなければ142
に進み、142において動輪周速度の差分ΔvMと車両速度
の差分ΔvTの差が基準値Δα2′より大かどうか判別す
る。ここに、Δα2′は前記第11図のΔα2′と同様の
定数である。ΔvM−ΔvT<Δα2′のときは144に進
み、非空転期間であるから(3)式により車両速度vT及
び車両速度の差分ΔvTを求める。142において、ΔvM−
ΔvT≧Δα2′のときは145に進み、空転期間に入つた
と判断しSLIPDを1とおき、その時点のvTの値をvTiのメ
モリに、ΔvTの値をΔvTiのメモリに記憶させる。145で
は、vT及びΔvTは1サンプリング周期前の値にとどめて
おく。141において、SLIPDが1のときは、143に進み、1
43においてvM≧vTのときは146に進む。146では空転期間
であるから、まず空転開始時点からの経過時間t′を求
め、(4)式によりvT及びΔvTを求める。なお、146で
t′はサンプリング周期ΔtSの累積値として求める場合
を示しており、k=1は空転開始時点tiに、k=nは各
時点tに対応する。143においてvM<vTのときは147に進
み、空転が終了したとみなし、SLIPDを0とおき、t′
を零にリセツトし、vT,ΔvTは(3)式により求める。In 14, the idling period and the non-idling period are discriminated, and v T and Δv T are determined by the above equations (3) and (4) according to the respective periods. The flow chart is shown in FIG.
Variables used in this flow chart SLIPD, t ′, v M , v
The meanings of T , Δv M , Δv T , v Ti and Δv Ti are shown in FIG. 12 and (3),
As described above in the explanation of the equation (4), these are all set to zero at the time of initialization of the microprocessor. In FIG. 14, in 141, it is determined whether SLIPD is 1, that is, in the idling period. If it is not the idling period, 142
In 142, it is determined whether the difference between the moving wheel peripheral speed difference Δv M and the vehicle speed difference Δv T is larger than the reference value Δα 2 ′. Here, Δα 2 ′ is the same constant as Δα 2 ′ in FIG. When Δv M −Δv T <Δα 2 ′, the process proceeds to 144, and the vehicle speed v T and the difference Δv T between the vehicle speed are obtained by the equation (3) because it is the non-idling period. At 142, Δv M −
When Δv T ≧ Δα 2 ′, proceed to 145, judge that it has entered the idling period, set SLIPD to 1, set the value of v T at that time to the memory of v Ti , and the value of Δv T to the memory of Δv Ti . To memorize. In 145, v T and Δv T are kept at the values one sampling period before. In 141, when SLIPD is 1, proceed to 143, and 1
If v M ≧ v T in 43, proceed to 146. In 146, since it is the idling period, first, the elapsed time t ′ from the idling start point is obtained, and v T and Δv T are obtained by the equation (4). Note that t'in 146 shows a case where t'is obtained as an accumulated value of the sampling period Δt S , k = 1 corresponds to the idling start time t i , and k = n corresponds to each time t. When v M <v T in 143, the process proceeds to 147, it is considered that idling has ended, SLIPD is set to 0, and t ′
Is reset to zero, and v T and Δv T are calculated by the equation (3).
以上の方法により、動輪周速度から車両速度vT及び車両
速度の差分ΔvTを求め本発明の再粘着制御装置に用いる
ことができる。この方法によれば、車両速度検出装置を
用いない簡単な方法により、車両速度検出装置を用いた
場合とほぼ同様の性能を有する再粘着制御装置を提供す
ることができる。By the method described above, the vehicle speed v T and the difference Δv T between the vehicle speed and the vehicle speed can be obtained and used in the readhesion control device of the present invention. According to this method, it is possible to provide a readhesion control device having substantially the same performance as when the vehicle speed detection device is used, by a simple method that does not use the vehicle speed detection device.
本発明の再粘着制御装置は、以上詳細に説明したよう
に、つねに、各時点の粘着力最大値fmaxに相当する駆動
トルクを発生させる制御信号Tfiに、各時点での空転を
再粘着させるための最適な信号が付加された再粘着制御
信号により再粘着制御を行なうものであるから、従来装
置のように必要以上に駆動トルクを減少させることがな
く、つねに粘着力最大値fmaxに十分近い動輪周駆動力を
与えるように主電動機電流すなわち駆動トルクを制御す
ることができる。第15図は、上記のことを図で説明した
もので、図においてe1は粘着力最大値fmax、e2はトルク
指令TP,e3は再粘着制御信号Tf,e4は主電動機電流IMのそ
れぞれ時間に対する変化を示したもので、直流電動機を
用いた場合、駆動トルクは主電動機電流IMにほぼ比例す
る。車両が等速度で走行していると考えれば、横軸は走
行距離としてもよい。粘着力最大値fmaxが時間に対して
e1のように変動し、トルク指令TPが2点鎖線のようなレ
ベルであるとすると、fmaxがTP相当値より大のときは空
転を生じないので、Tfは零でありIMはTPに相当する値で
あり、fmaxがTP相当値より小になると、空転と再粘着を
くり返すが、前記のように各時点のfmaxと空転の大きさ
に見合つた最適の再粘着制御信号を用いるので、再粘着
制御信号Tfの変動は小さく、TP−Tfはつねにほぼfmaxに
見合つた値になり、従つて主電動機電流IM、すなわち駆
動トルクがfmaxに見合つた値になるようにつねに制御さ
れる。As described in detail above, the re-adhesion control device of the present invention always re-adheres the idling at each time point to the control signal T fi for generating the driving torque corresponding to the maximum adhesion force value f max at each time point. Since the re-adhesion control is performed by the re-adhesion control signal to which the optimum signal for performing the re-adhesion control is performed, the driving torque is not reduced more than necessary as in the conventional device, and the maximum adhesion force f max is always obtained. It is possible to control the main motor current, that is, the drive torque, so as to provide a driving wheel circumferential drive force that is sufficiently close. FIG. 15 is a diagram for explaining the above, in which e 1 is the maximum adhesion force value f max , e 2 is the torque command T P , e 3 is the readhesion control signal T f , e 4 is mainly The graph shows changes in the motor current I M with respect to time. When a DC motor is used, the driving torque is almost proportional to the main motor current I M. If it is considered that the vehicle is traveling at a constant speed, the horizontal axis may be the traveling distance. The maximum adhesive force f max is
If it fluctuates like e 1 and the torque command T P is at a level like the chain double-dashed line, when f max is greater than the T P equivalent value, idling does not occur, so T f is zero and I M is a value corresponding to T P, the f max is smaller than T P equivalent value, but repeat the idle and readhesion, commensurate ivy ideal f max and the size of the idling of each time point as described above Since the re-adhesion control signal of is used, the fluctuation of the re-adhesion control signal T f is small and T P −T f is always a value commensurate with f max, so that the main motor current I M , that is, the driving torque is f It is always controlled so that the value is commensurate with max .
以上の実施例は、簡単のために一つの主制御装置により
一つの主電動機を制御する場合について説明したが、一
つの主制御装置により複数個の主電動機を制御する場合
には、各主電動機ごとに前記実施例のように再粘着制御
信号を求め、それらの最大値によって主制御装置の出力
を制御することができる。又、前記の実施例の主電動機
電流あるいは実際に発生している駆動トルクのフイード
バツクループをもたない場合を示しているが、これらの
フイードバツクがある場合にも当然適用できる。又、動
輪周速度のかわりに複数個の動輪周速度の最大値(制動
時は最小値を、車両速度のかわりに、複数個の動輪周速
度の最小値(制動時は最大値)を用いることができる。
又、速度検出装置を用いてすべり速度を求めるかわり
に、同一主制御装置で制御される複数個の電動機電圧の
最大値と最小値の差を用いることができる。又、マイク
ロプロセツサを用いた実施例を説明したが、演算増幅器
を用いて同様の制御を実施することもできる。In the above embodiment, one main control device controls one main electric motor for simplification, but when one main control device controls a plurality of main electric motors, each main electric motor is controlled. The readhesion control signal can be obtained for each of the above cases, and the output of the main controller can be controlled by the maximum value thereof. Further, although the case where there is no feed back loop of the main motor current or the drive torque actually generated in the above-mentioned embodiment is shown, it is naturally applicable to the case where these feed backs exist. Also, use the maximum value of multiple driving wheel peripheral speeds (minimum value during braking) instead of the driving wheel peripheral speed, and use the minimum value of multiple driving wheel peripheral speeds (maximum value during braking) instead of vehicle speed. You can
Further, instead of using the speed detecting device to obtain the slip speed, it is possible to use the difference between the maximum value and the minimum value of a plurality of electric motor voltages controlled by the same main controller. Although the embodiment using the microprocessor has been described, the same control can be performed by using an operational amplifier.
又、以上の説明は主として力行時の空転の場合について
行なったが、制動時には動輪周速度が車両速度より小さ
くなることを考慮して、すべり速度vSは、車両速度vTと
動輪周速度vMの差vT−vM、すべり速度の微分値Sは
T−Mとして、前記の実施例と同様に取扱えばよく、
動輪周速度の微分値M又は動輪周速度の差分ΔvMを滑
走の開始及び滑走の加速の終了の検出及び滑走の加速時
間の再粘着制御信号の演算に使用する場合には正負の極
性を逆にして前記実施例と同様に取扱えばよい。Also, the above explanation was mainly made about the case of idling during power running, but considering that the driving wheel peripheral speed becomes smaller than the vehicle speed during braking, the sliding speed v S is the vehicle speed v T and the driving wheel peripheral speed v The difference of M v T −v M , the differential value S of the slip velocity is
As T - M , it may be handled in the same manner as in the above embodiment,
When the differential value M of the driving wheel peripheral speed or the difference Δv M of the driving wheel peripheral speed is used for detecting the start of sliding and the end of the acceleration of sliding and for calculating the readhesion control signal of the acceleration time of sliding, the positive and negative polarities are reversed. Then, it can be handled in the same manner as in the above embodiment.
以上、詳述したように本発明によれば、再粘着制御部の
簡単な改良により、動輪とレールの間の粘着力を最大限
有効にけん引力ないし制動力として利用できる電気車の
再粘着制御装置を提供しうるという効果がある。As described above in detail, according to the present invention, the re-adhesion control of the electric vehicle can be utilized by maximally effectively utilizing the adhesion force between the driving wheel and the rail as the traction force or the braking force by the simple improvement of the re-adhesion control unit. There is an effect that a device can be provided.
第1図は動輪とレールの間のすべり速度vSと粘着力fの
関係の説明図、第2図は従来の再粘着制御装置の一例の
ブロツク図、第3図は第2図の従来装置の各部の動作波
形の説明図、第4図は第2図の従来装置で用いられてい
る遅れ要素の具体例及びその入出力波形の説明図、第5
図は本発明の再粘着制御装置の動作を説明するための動
輪周速度vM、動輪周加速度M及び再粘着制御信号Tfの
波形の説明図、第6図は本発明再粘着制御装置の一実施
例のブロツク図、第7図は第6図の論理演算部12の演算
内容を示すフローチヤート、第8図は再粘着させるため
の必要な駆動トルクの減少量の説明図、第9図は本発明
の他の実施例の動作を説明するための動輪周速度vM、車
両速度vT、動輪周加速度M、車両加速度T、すべり
速度の微分値S及び再粘着制御信号Tfの波形の説明
図、第10図は第9図のように動作させるようにした本発
明の他の実施例のブロツク図、第11図は第10図の論理演
算部12′の第7図と異なる部分を示した図、第12図は車
両速度検出装置を用いないで車両速度を求める方法の原
理説明のための動輪周速度の時間的変化の説明図、第13
図は動輪周速度から車両速度を求める方式を用いた場合
の本発明の実施例のブロツク図、第14図は第13図の車両
速度及び車両速度差分の演算部14の演算内容を示すフロ
ーチヤート、第15図は粘着力最大値が時間により変化し
た場合の本発明再粘着制御装置の動作を示すための、粘
着力最大値fmax、トルク指令TP、再粘着制御信号Tf及び
主電動機電流IMの時間的変化の説明図である。 vS……すべり速度、f……粘着力、fmax……粘着力の最
大値、1……トルク指令発生装置、2……主制御装置、
3……主電動機、4……動輪周速度検出装置、5……微
分器、6……波形整形器、7……遅れ要素、8……減算
器、TP……トルク指令、Tf……再粘着制御信号、vM……
動輪周速度、M……動輪周加速度、9,9′……A−D
変換装置、10……マイクロプロセツサ、12,12′……論
理演算部、11……動輪周速度の差分演算部、13……D−
A変換装置、ΔvM……動輪周速度の差分、ΔtS……サン
プリング周期、F……動輪周駆動力、vT……車両速度、
T……車両加速度、S……すべり速度微分値、4′
……車両速度検出装置、11′……車両速度差分演算部、
ΔvT……車両速度の差分、ΔvS……すべり速度の差分、
14……車両速度及び車両速度差分の演算部。FIG. 1 is an explanatory view of the relationship between the sliding speed v S between the moving wheel and the rail and the adhesive force f, FIG. 2 is a block diagram of an example of a conventional readhesion control device, and FIG. 3 is the conventional device of FIG. 4 is an explanatory view of operation waveforms of respective parts of FIG. 4, FIG. 4 is an explanatory view of concrete examples of delay elements used in the conventional apparatus of FIG.
FIG. 6 is an explanatory diagram of waveforms of a driving wheel peripheral speed v M , a driving wheel peripheral acceleration M, and a readhesion control signal T f for explaining the operation of the readhesion controlling device of the present invention. FIG. FIG. 7 is a block diagram of one embodiment, FIG. 7 is a flow chart showing the contents of calculation of the logical operation unit 12 of FIG. 6, and FIG. 8 is an explanatory diagram of the reduction amount of the driving torque necessary for re-adhesion, and FIG. Are waveforms of a driving wheel peripheral speed v M , a vehicle speed v T , a driving wheel peripheral acceleration M 1 , a vehicle acceleration T 2 , a differential value S of a slip speed, and a readhesion control signal T f for explaining the operation of another embodiment of the present invention. 10 is a block diagram of another embodiment of the present invention which operates as shown in FIG. 9, and FIG. 11 is a portion different from FIG. 7 of the logical operation unit 12 'of FIG. Fig. 12 shows the wheel peripheral speed for explaining the principle of the method for obtaining the vehicle speed without using the vehicle speed detection device. Illustration between changes, 13
FIG. 14 is a block diagram of an embodiment of the present invention in the case of using the method for determining the vehicle speed from the driving wheel peripheral speed, and FIG. 14 is a flow chart showing the calculation contents of the vehicle speed and vehicle speed difference calculation unit 14 of FIG. FIG. 15 shows the maximum adhesion force f max , torque command T P , readhesion control signal T f, and traction motor for showing the operation of the readhesion control device of the present invention when the maximum adhesion force changes with time. it is an illustration of a temporal change of the current I M. v S ... Slip velocity, f ... Adhesive force, f max ... Maximum value of adhesive force, 1 ... Torque command generator, 2 ... Main controller,
3 ... Main motor, 4 ... Driving wheel peripheral speed detection device, 5 ... Differentiator, 6 ... Waveform shaper, 7 ... Delay element, 8 ... Subtractor, T P ...... Torque command, T f ... … Readhesion control signal, v M ……
Driving wheel peripheral speed, M ...... Driving wheel peripheral acceleration, 9,9 '... AD
Conversion device, 10 ... Microprocessor, 12, 12 '... Logical operation unit, 11 ... Moving wheel peripheral speed difference operation unit, 13 ... D-
A conversion device, Δv M …… Difference between moving wheel peripheral speeds, Δt S …… Sampling period, F …… Driving wheel peripheral driving force, v T …… Vehicle speed,
T: vehicle acceleration, S: slip velocity differential value, 4 '
…… Vehicle speed detection device, 11 ′ …… Vehicle speed difference calculation unit,
Δv T …… Vehicle speed difference, Δv S …… Slip speed difference,
14 …… Calculation unit for vehicle speed and vehicle speed difference.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 彰 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 筒井 義雄 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−89446(JP,A) 特公 昭51−1895(JP,B1) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Akira Kimura Akira Kimura 4026 Kuji Town, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi Research Institute, Ltd. (72) Inventor Yoshio Tsutsui 4026 Kuji Town, Hitachi City Hitachi, Ltd. Within Hitachi Research Laboratory (56) Reference JP 58-89446 (JP, A) JP 51-1895 (JP, B1)
Claims (1)
電動機を制御する制御装置と、この電動機により駆動さ
れる動輪の周速度又はすべり速度を検出する速度検出手
段と、前記動輪の周速度又はすべり速度における時間微
分値が基準値以上となったときを空転加速期間の開始と
し、零となったときを終了として、空転の加速の開始及
び終了を検出する空転加速期間検出手段と、この空転加
速期間検出手段の出力を遅れ要素に入力して再粘着信号
を出力する再粘着信号発生手段と、前記電動機トルク指
令からこの再粘着信号を減算する手段とを備えた電気車
の再粘着制御装置において、 前記再粘着信号発生手段は、空転加速の開始時の再粘着
信号と開始時点からの前記動輪の周速度又はすべり速度
の変化分に比例した値の和とする信号を出力する手段を
有し、該出力信号を前記遅れ要素に入力して再粘着信号
を出力し、空転加速の開始時の再粘着信号の増加割合を
空転加速の終了時の再粘着信号の減少割合よりも大きく
させるようにしたことを特徴とする電気車の再粘着制御
装置。1. A control device for controlling an electric vehicle driving electric motor based on an electric motor torque command, speed detecting means for detecting a peripheral speed or a sliding speed of a moving wheel driven by the electric motor, and a peripheral speed of the moving wheel or The idling acceleration period detection means for detecting the start and end of the idling acceleration is defined as the start of the idling acceleration period when the time differential value at the slip velocity becomes equal to or greater than the reference value, and the end when it becomes zero. A re-adhesion control device for an electric vehicle comprising a re-adhesion signal generation means for inputting the output of the acceleration period detection means to a delay element and outputting a re-adhesion signal, and a means for subtracting the re-adhesion signal from the electric motor torque command. In the above, the re-adhesion signal generation means outputs a signal that is a sum of a re-adhesion signal at the start of idling acceleration and a value proportional to a change in the peripheral speed or sliding speed of the moving wheel from the start time. Means for outputting the re-adhesion signal by inputting the output signal to the delay element, and increasing the increase rate of the re-adhesion signal at the start of idle acceleration from the decrease rate of the re-adhesion signal at the end of idle acceleration. A re-adhesion control device for electric vehicles, which is characterized in that it is also made larger.
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|---|---|---|---|
| JP60042683A JPH07106008B2 (en) | 1985-03-06 | 1985-03-06 | Electric vehicle readhesion control device |
Applications Claiming Priority (1)
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| JPS61203803A JPS61203803A (en) | 1986-09-09 |
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| CA1032668A (en) * | 1974-05-20 | 1978-06-06 | John M. Shallenberger | Modular in-core flow filter for a nuclear reactor |
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1985
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| JPS61203803A (en) | 1986-09-09 |
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