JPH0591602A

JPH0591602A - 電気車制御装置

Info

Publication number: JPH0591602A
Application number: JP3245872A
Authority: JP
Inventors: Tomohito Noda; 田智史野; Osamu Sueyoshi; 吉攻末; Michihiro Hatano; 通広波多野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-09-25
Filing date: 1991-09-25
Publication date: 1993-04-09

Abstract

(57)【要約】【目的】複数駆動軸間の各車輪径の相違に起因する車
両間のアンバランスをなくし、また、各駆動軸の粘着係
数のレベルを上げて車両全体のけん引力を増大させる。【構成】各駆動軸の駆動モータは、それぞれに対応し
て設けられたインバータにより個別に制御される。例え
ば、インバータＩＮＶ1 は第１軸の駆動モータＩＭ1 の
みを制御する。インバータＩＮＶ1 内のすべり周波数演
算手段１４は、駆動輪に取付けた第１の速度センサＰＧ
1 からの信号と、従輪に取付けた第２の速度センサＰＧ
_Aからの信号とを入力し、第１軸の車輪径に応じた最適
のすべり周波数ｆs1を演算する。これによりインバータ
出力周波数ｆ_INVの値は所望する踏面トルクを得ること
ができる値となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インバータのすべり周
波数制御により複数の駆動モータの運転を行なう電気車
制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気車の駆動方式として、三相交流かご
形誘導主電動機等の駆動モータに対し、可変電圧・可変
周波数の電力を供給して速度制御を行なうＶＶＶＦイン
バータ制御方式が現在主流となっている。

【０００３】このインバータ制御方式では、通常、１台
のインバータにより４台の駆動モータを一括して制御す
る方式（１Ｃ４Ｍ制御）が採用されている。しかし、近
時は、半導体製造技術の発展に伴なって、インバータ制
御装置に使用されるＧＴＯサイリスタやパワートランジ
スタの大容量化が可能となり、１台のインバータにより
制御可能な駆動モータの台数が増加している。そして、
現在では、１台のインバータによって、８台もの駆動モ
ータを一括して制御する方式（１Ｃ８Ｍ制御）が実用化
されるに至っている。

【０００４】また、このようなインバータ制御方式によ
り複数の駆動モータの速度制御を行なうにあたっては、
所謂すべり周波数制御を行うのが一般的となっている。
すべり周波数制御とは、駆動モータの回転数ｎをフィー
ドバック要素として検出し、この検出値と、予め設定さ
れたすべり周波数パターンとから最適のすべり周波数ｆ
_sを求め、このすべり周波数ｆ_sをロータ周波数ｆ_rに
加算する（力行時）ことによりインバータ出力周波数ｆ
_INVを決定しようとする閉ループ制御である。

【０００５】図７はこのようなすべり周波数を用いて、
１Ｃ４Ｍ制御を行う電気車制御装置の概略構成図であ
る。この図において、パンタグラフ１により集電された
直流電力は、単位スイッチ２、フィルタリアクトル３、
ＧＴＯ４、フィルタコンデンサ５を介してインバータ６
に入力される。また、ＧＴＯ４には、フィルタコンデン
サ５を充電するための充電抵抗器７、及び回生時におけ
る回生電流を流すためのブレーキダイオード８が並列接
続されている。なお、９は接地スイッチである。

【０００６】インバータ６は、このように入力された直
流電力を交流電力に変換し、これを可変電圧可変周波数
制御して、４台の駆動モータ（誘導電動機）ＩＭ₁〜Ｉ
Ｍ₄に出力している。これら各駆動モータにより回転駆
動される各車輪には、それぞれ速度センサＰＧ₁〜ＰＧ
₄が取付けられており、各検出値ｆ_r1〜ｆ_r4の平均値を
ロータ周波数ｆ_rとして用いることによりすべり周波数
制御を行うようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電気車の運
転が長期間行なわれていくうちに、これら各駆動モータ
に取付けられている各車輪は、摩耗によりその車輪径が
次第に減少していくが、この減少の度合いは各車輪毎に
異なるのが通常である。

【０００８】したがって、図７のように、１台のインバ
ータ６により４台の駆動モータＩＭ₁〜ＩＭ₄を一括し
て制御する方式では、各車輪毎の軸トルクが異なる状態
で電気車の制御が行なわれることになる。従来、このよ
うな各車輪間における車輪径の相違はある程度やむを得
ないものと考えられており、この車輪径の相異を考慮し
た制御は特に行なわれていなかった。

【０００９】しかし、近時は、種々の分野における制御
技術が発達し、電気車の制御においても、正確性、信頼
性、安全性、快適性等を向上させるべく、より高度な制
御技術が要求されるようになってきている。

【００１０】そこで、本願発明の発明者等は、上記車輪
径の相違に起因して生じる制御上の問題点につき検討を
加え、この問題点を解決することにより電気車の制御性
の向上を図ることに成功した。

【００１１】この問題点とは、各車輪毎の踏面トルクが
異なるために、連結された複数車両における各車両間の
けん引力が異なってしまうこと、及び各車輪毎における
粘着係数が異なるために一つの車両全体のけん引力を高
くすることができないこと、の２点である。

【００１２】以下に、この二つの問題点につき個別に詳
細な検討を加えることとする。 (1) 踏面トルクについて：図８は図７の構成に係る電
気車制御装置について力行を行なった場合に得られた特
性図である。この図において、Ｔ_pは車輪の踏面トルク
（けん引力）であり、実線，破線，一点鎖線がそれぞ
れ、基準車輪径の場合、車輪径小の場合、車輪径大の場
合を示している。

【００１３】そして、Ｉ_Mはモータ電流（実効値）、Ｖ
_Mはモータ電圧（実効値）、ｆ_INVはインバータ出力周
波数、ｆ_sはすべり周波数である。なお、モード１はイ
ンバータ制御される電気車の起動特性であり、モータ電
圧Ｖ_Mを強制立上げしている領域である。すなわち、本
発明の対象外の領域であるため未記入としている。ま
た、すべり周波数ｆ_sが変化するモード３も本発明の対
象外の領域である。したがって、本発明の対象となるの
は、すべり周波数が一定であるモード２の領域である。

【００１４】ところで、力行時におけるインバータ周波
数ｆ_INV〔Ｈ_Z〕はｆ_INV＝ｆ_r＋ｆ_s となり、回生時におけるインバータ周波数ｆ_INVはｆ_INV＝ｆr −ｆ_s となる。

【００１５】一方、電気車の速度Ｖ〔Km／h 〕と車輪径
ＷＤ〔mm〕との関係は、定数をＫ₁とすれば、Ｖ＝Ｋ_I・ＷＤ・ｆ_r で表わされる。したがって、ロータ周波数ｆ_rはｆ_r＝Ｖ／（Ｋ₁・ＷＤ）となる。

【００１６】また、基準車輪径をＷＤ₀、それよりも小
さな径及び大きな径をＷＤ₁、ＷＤ₂とし、速度Ｖ₀の
ときに各車輪径に対応させるべきインバータ周波数をそ
れぞれｆ_INV0(V0)，ｆ_INV1(V0)，ｆ_INV2(V0)とすると、
例えば力行時の各インバータ周波数は、ｆ_INV0(V0)＝Ｖ₀／（Ｋ₁・ＷＤ₀）＋ｆ_s ｆ_INV1(V0)＝Ｖ₀／（Ｋ₁・ＷＤ₁）＋ｆ_s ｆ_INV2(V0)＝Ｖ₀／（Ｋ₁・ＷＤ₂）＋ｆ_s となる。ここで、ｆ_sの値は固定であるからＷＤ₂＞ＷＤ₀＞ＷＤ₁ よりｆ_INV2(V0)＜ｆ_INV0(V0)＜ｆ_INV1(V0) となる。このように、車輪径が異なれば、これに対応し
て出力されるべきインバータ周波数も本来的には異なる
値となるべきである。

【００１７】それにもかかわらず、図７のように１台の
インバータで複数の駆動モータを制御する方式では、こ
のような車輪径の相違は無視され、平均的な周波数ｆ
_INVにより一括して運転される結果となっている。その
ため、各車輪毎の踏面トルクＴ_p及び軸トルクＴ_Oの値
がそれぞれ異なったものとなっている。

【００１８】ここで、踏面トルクＴ_pと軸トルクＴ_oと
の関係について簡単に説明しておく。両者は、通常であ
れば、車輪半径をｒ（＝ＷＤ／２）として、Ｔ_p・ｒ＝Ｔ_o と考えることができる。しかし、より高度な制御を行お
うとする場合には、ギア比ｇ_r及びギア効率ηを考慮し
て、Ｔ_p・ｒ＝Ｔ_o・ｇ_r・η_r と考えなければならない。したがって、車輪半径ｒを変
数としたときの軸トルクＴ_oの関数をＴ_o(r)とし、定数
をｋとすれば、上式はＴ_p＝ｋ・Ｔ_o(r)／ｒと表わすことができる。

【００１９】この式では、分子及び分母の双方に変数で
あるｒが含まれているために、車輪半径ｒあるいは車輪
径ＷＤの大小関係が決まっても、これに応じて踏面トル
クＴ_pの大小関係が直ちに決まるわけではない。したが
って、図７においては車輪径大の場合（一点鎖線）の踏
面トルクＴ_pが最も小さくなっているが、これはあくま
でも一例にすぎず逆の場合もあり得ることになる。

【００２０】ただし、軸トルクＴ_oについては車輪径の
大小関係がわかれば、直ちに大小関係を知ることができ
る。すなわち、図９はモータのすべりトルク特性を示し
た図であるが、これによれば、例えば通常の力行制御範
囲内であれば車輪径大の方が軸トルクＴ_oの値が大きな
ものとなる。

【００２１】上記のように、１台のインバータで複数の
駆動モータを制御したのでは、各車輪径の大きさが異な
ることにより、それぞれの踏面トルクが異なる値を取る
ことになる。これは、一つの車両全体を考えた場合に、
この車両のけん引力の制御についての精度を一定レベル
以上は高めることができないということを意味してい
る。

【００２２】そのため、複数車両により編成された列車
の場合には、各車両間の連結器に押し合い引き合いする
力が発生し、特に、旅客用列車の場合には快適性が損な
われる結果となっていた。 (2) 粘着係数について：図７において、四つの駆動軸
の平均車輪径をＤ_A、平均軸トルクをＴ_OAとし、さら
に、ある軸における平均車輪径Ｄ_Aと車輪径差を△Ｄ、
平均軸トルクＴ_OAとの差であるトルクアンバランスを△
Ｔとすると、これらの間には（△Ｔ／Ｔ_OA）＝〔（１／Ｓ）−１〕・（△Ｄ／２Ｄ_A）なる関係が成立する。なお、Ｓはすべりである。

【００２３】この式から明らかなように、各軸の車輪径
差△Ｄが大きくなるほど、トルクアンバランス量△Ｔが
大きくなり、したがって、これに比例して空転しやすい
軸が生じることになる。

【００２４】一方、空転の発生しやすい度合いを表わす
係数として粘着係数μがある。いま、第ｉ軸（図７では
ｉ＝１，２，３，４）の粘着係数をμ_iとし、踏面トル
ク及び軸重をそれぞれＴ_pi，Ｗ_iとすると、粘着係数μ
_iは μ_i＝Ｔ_pi／Ｗ_i として定義される。そして、空転を生じないままに最大
限高くし得る粘着係数を期待粘着係数μ_eという。車両
のＭＴ比を低くし、また、コストダウンの要求に答える
ためには、この値ができるだけ高くなるように設計する
ことが好ましい。

【００２５】ところで、各駆動軸間の車輪の大小関係
が、必ずしもそのまま各駆動軸間の踏面トルクの大小関
係を反映するものでないことは前述した通りである。し
かし、この場合は、説明を簡単にするために、各車輪の
大小関係がそのまま軸トルク及び踏面トルクの大小関係
を反映しているものとする。

【００２６】つまり、第１軸〜第４軸の車輪径Ｄ₁〜Ｄ
₄の大小関係がＤ₁＜Ｄ₂＜Ｄ₃＜Ｄ₄ であるとすれば、ある時点における各軸の踏面トルクＴ
_p1〜Ｔ_p4の大小関係はＴ_p1＜Ｔ_p2＜Ｔ_p3＜Ｔ_p4 となる。したがって、各軸の軸重Ｗ₁〜Ｗ₄がＷ₁＝Ｗ₂＝Ｗ₃＝Ｗ₄ であるとすれば、このときの各軸の粘着係数μ₁〜μ₄
の大小関係は μ₁＜μ₂＜μ₃＜μ₄ となる。

【００２７】これは、各軸の粘着係数の値が次第に上昇
していく場合を考えてみると、第４軸が最初に期待粘着
係数μ_e4に達することを意味している。ところが、この
時点ではまだ、第１軸〜第３軸の粘着係数はそれぞれの
期待粘着係数のレベルに達しておらず、特に、第１軸に
ついては期待粘着係数に達するまでにはかなりの余裕を
残した状態となっている。

【００２８】しかし、図７のように１台のインバータで
４つの駆動モータを制御する方式では、第４軸が期待粘
着係数μ_e4に達した時点で、それ以上、踏面トルクある
いは軸トルクが上昇しないようにに制御を行なわければ
ならないものとなる。すなわち、図７の従来装置の構成
は、第４軸の空転発生防止という制限があるために、他
の軸の踏面トルクの上限値をその期待粘着係数に対応す
るレベル以下に抑制しなければならず、したがって、車
両全体のけん引力を増大させようとする場合には、マイ
ナス要素として働く結果を生じていた。

【００２９】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、車両全体のけん引力の制御についての精度を向上
させることができ、また、各駆動軸の踏面トルクの上限
値をそれぞれの期待粘着係数に対応するレベルまで引上
げて車両全体のけん引力を増大させることができる電気
車制御装置を提供することを目的としている。

【００３０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するための手段として、インバータのすべり周波数制御
により複数の駆動モータの運転を行う電気車制御装置に
おいて、各駆動モータ毎に前記インバータを１台ずつ配
設し、各駆動輪毎に第１の速度センサを設けると共に、
いずれかの従輪に第２の速度センサを設け、各インバー
タは、これら両速度センサからの検出信号に基いてその
駆動輪の車輪径を演算すると共に、この演算した車輪径
と予め設定してある基準径との比率を演算し、且つ、予
め設定してあるすべり周波数パターンに基き求めた値を
この比率に応じて補正するすべり周波数演算手段を、備
えた構成としたものである。

【００３１】そして、各インバータのすべり周波数演算
手段については、駆動モータの電流検出値に応じてその
演算値の補正を行う構成とすることができる。また、所
望の粘着係数が得られるように、駆動軸の軸荷重検出値
に応じてすべり周波数の演算を行なう構成とすることが
できる。

【００３２】

【作用】上記構成によれば、各駆動モータはそれぞれに
対応するインバータによって個別に制御されることにな
る。したがって、各駆動軸の車輪の車輪径がそれぞれ異
なっていても、その車輪径に応じて各駆動モータの制御
が行なわれる。

【００３３】この場合、各インバータのすべり周波数演
算手段は、まず、第１の速度センサ及び第２の速度セン
サの双方からの検出信号を入力している。そして、車輪
径の相違は回転速度の相違となって現われることになる
から、これら両センサからの検出信号に基いて、その駆
動輪の車輪径の大きさを求めることができ、さらに、こ
の車輪径と基準径との比率を演算することができる。

【００３４】次いで、すべり周波数演算手段は、予め設
定されているすべり周波数パターンが求めた値と、この
比率とから所定値となるすべり周波数を演算し、この演
算したすべり周波数を用いてインバータの周波数制御を
行う。

【００３５】このように車輪径の相違を考慮して、各駆
動輪毎にその車輪径に見合った最適の周波数制御を行う
ことにより、踏面トルクの制御の精度を向上させること
ができ、また、各駆動輪の踏面トルクの上限値をそれぞ
れの期待粘着係数のレベルまで引上げることができる。

【００３６】上記の各インバータのすべり周波数演算手
段については、それぞれの駆動モータの電流検出値に応
じて、演算したすべり周波数値と補正を行う構成とする
ことができる。これによれば、踏面トルクを所定値にす
るための制御について、より信頼性を向上させることが
できる。

【００３７】さらに、各インバータのすべり周波数演算
手段について、それぞれの駆動軸の軸荷重検出値に応じ
て、すべり周波数値の演算を行う構成とすることもでき
る。これによれば、車両の載荷状況の如何にかかわら
ず、上記の踏面トルクについての制御を最適に行うこと
ができ、粘着係数の値を所望の値、例えば期待粘着係数
のレベルにまで引上げることができる。

【００３８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図６に基い
て説明する。ただし、図７と同様の構成要素には同一符
号を付して重複した説明を省略する。

【００３９】図３は、第１の実施例に係る電気車制御装
置の主回路つなぎ部分を示す概略構成図である。図３の
構成は、図７の場合と異なり、駆動モータＩＭ₁〜ＩＭ
₄のそれぞれに対応してインバータＩＮＶ₁〜ＩＮＶ₄
が設けらており、これらの駆動モータを個別に制御でき
るようになっている。各駆動輪には、図７の場合と同様
に、速度センサＰＧ₁〜ＰＧ₄（第１の速度センサ）が
取付けられており、これらの各検出信号はインバータＩ
ＮＶ₁〜ＩＮＶ₄に送られるようになっている。そし
て、この図の構成では、いずれかの従輪に速度センサＰ
Ｇ_Aが設けられており、この検出信号も各インバータＩ
ＮＶ₁〜ＩＮＶ₄に送られるようになっている。

【００４０】図１は、図３におけるインバータＩＮＶ₁
〜ＩＮＶ₄のうち、インバータＩＮＶ₁の構成を示した
ものである。インバータＩＮＶ₁〜ＩＮＶ₄の構成もこ
れと同一のため、その図示を省略してある。この図に示
すように、インバータＩＮＶ₁は、インバータ部１０、
ＰＷＭ制御回路１１、変調率演算回路１２、パルスモー
ド決定回路１３、及びすべり周波数演算手段１４を有し
ている。そして、第１軸の車輪に取付けられた速度セン
サＰＧ₁，ＰＧ_Aからの検出信号ｆ_r1，ｆ_rAがすべり周
波数演算手段１４に入力されている。また、フィルタコ
ンデンサ５と並列に電圧検出器１５が接続されており、
その検出信号が変調率演算回路１２及びパルスモード決
定回路１３に入力されるようになっている。ここで、変
調率演算回路１２は、フィルタコンデンサ５の電圧Ｖ_c
を監視しながら、周波数信号ｆ_INV1の値に応じた変調率
をＰＷＭ制御回路１１に出力するための回路である。ま
た、パルスモード決定回路１３は、コンデンサ電圧Ｖ_c
を切換えタイミングの調整に用い、ｆ_INVの値に応じて
パルスモードを決定するための回路である。そして、Ｐ
ＷＭ制御回路１１は、これら変調率演算回路１２及びパ
ルスモード決定回路１３からの信号と、周波数信号ｆ
_INV1との入力に基いて、インバータ部１０に対してＰＷ
Ｍ制御指令信号を出力する。

【００４１】図２は図１におけるすべり周波数演算手段
の構成を示すブロック図である。この図において、速度
センサＰＧ₁，ＰＧ_Aからの検出信号は回転数増幅器１
６，１７に入力され、第１軸の駆動輪の回転数ω₁と従
輪の回転数ω_Aとが出力される。回転数比演算回路１８
は、これらの車輪の回転数比Ｋ₁＝（ω₁／ω_A）を演
算し、その信号を車輪径演算回路１９に出力する。

【００４２】車輪径演算回路１９は、回転数比Ｋ₁と、
従輪の車輪径ＷＤ_Aとから第１軸の駆動輪の車輪径ＷＤ
₁を演算する。軸トルクパターン回路２０は、車輪径Ｗ
Ｄ₁に対応する軸トルクＴ_0(r1)と、仮想の基準車輪径
ＷＤ₀に対応する軸トルクＴ_0(r0)の信号を出力する。
なお、このような車輪径と、これに対応する軸トルクと
の間の特性曲線は、予め実験等により明らかになってい
るものとする。

【００４３】補正係数演算回路２１は、軸トルクＴ
_0(r0)，Ｔ_0(r1)と車輪径ＷＤ₀，ＷＤ₁とから補正係
数Ｋ₀をＫ₀＝（ＷＤ₁／ＷＤ₀）・（Ｔ_0(r1)／Ｔ_0(r0)）の式を用いて演算する。

【００４４】一方、ｆ_sパターン回路２２は、ノッチ指
令と基準周波数指令とを入力しており、各ノッチ毎の基
準車輪径ＷＤ₀に対する基準すべり周波数ｆ_s0をパター
ン値補正回路２３に出力する。パターン値補正回路２３
は、この基準周波数ｆ_s0と補正係数Ｋ₀との乗算により
第１軸の駆動輪に対するすべり周波数ｆ_s1を出力する。
図１におけるＰＷＭ制御回路１１は、このようにして演
算されたすべり周波数ｆ_s1と、速度センサＰＧ₁からの
ロータ周波数ｆ_r1とを加算して得られる周波数ｆ_INV1を
第１軸の駆動輪に対するインバータ出力周波数としてＰ
ＷＭ制御を行う。これにより、第１軸の駆動輪の踏面ト
ルクＴ_p1を所定値に制御することができる。上記したの
は第１軸の駆動輪の制御を行うインバータＩＮＶ₁につ
いての動作であるが、第２軸〜第４軸の駆動輪の制御を
行うインバータＩＮＶ₂〜ＩＮＶ₄もこれと同様の動作
を行なう。

【００４５】このように、第１軸〜第４軸の駆動輪を駆
動モータＩＭ₁〜ＩＭ₄により個別に駆動するように
し、各駆動輪の車輪径の相違に応じて、インバータＩＮ
Ｖ₁〜ＩＮＶ₄のすべり周波数ｆ_s1〜ｆ_s4を調整するよ
うにしているので、各軸における踏面トルクＴ_p1〜Ｔ_p4
を所定値（例えば互に同一の値）となるように制御する
ことができる。つまり、複数車両が連結された列車で
は、各車両間の踏面トルクすなわちけん引力に差が生じ
ないようにして連結器に押し合い引合いする力が生じな
いようにすることができる。したがって、車輪径の管理
なしで旅客列車等において重要な意義を有する快適性を
向上させることができ、従来技術で述べた第１の問題点
を解消することができる。

【００４６】また、第２の問題点についても、図２にお
けるすべり周波数演算手段１４の軸トルクパターン回路
２０及びｆ_sパターン回路２２の各パターンを、期待粘
着係数を考慮したパターンに変更することにより同様に
解消することができる。事実、図７に示した従来装置で
は、第１軸〜第４軸の平均粘着係数μ_Aの値は約１８
（％）であったが、本実施例の装置によれば各軸の粘着
係数を期待粘着係数のレベルにまで上昇させることがで
き、結果として平均粘着係数μ_Aの値を約２３％に高め
ることができた。

【００４７】図４は、図１乃至図３の構成を有する電気
車制御装置について力行を行なった場合に得られた特性
図である。この図に示すように、踏面トルクＴ_pの値は
モード２の期間中フラットな状態すなわち一定値をとる
ようにしてある。また、車輪径の大小に応じて各パラメ
ータの値が異なる値をとるようになっている。ただし、
従来技術において述べたように、踏面トルクＴ_pは二つ
の関数ｒ及びＴ_0(r)によって決まるものであるから、車
輪径の大小関係に対応する各パラメータの大小関係は必
ずしも図示した通りのものになるわけではない。

【００４８】図５は第２の実施例の一部を示すブロック
図であり、第１の実施例の一部を示す第２図に対応する
ものである。すなわち、この図におけるインバータＩＮ
Ｖ_1Aは、図１におけるインバータＩＮＶ₁の構成にＩ_M
パターン回路２４を加えた構成となっている。そして、
駆動モータＩＭ₁にモータ電流Ｉ_Mを検出するための電
流検出器２５が設けられており、その検出値とＩ_Mパタ
ーン回路２４との偏差がすべり周波数演算手段１４に入
力されるようにになっている。すべり周波数演算手段１
４は、この偏差に基いて、図２に示した構成によって演
算されたすべり周波数をさらに補正する。

【００４９】この図５の構成によれば、すべり周波数演
算手段１４から出力されるすべり周波数ｆ_s1についての
信頼性をより高めることができる。つまり、図４の特性
図によれば、各駆動軸の車輪径の相違は、モータ電流Ｉ
_Mのレベルの相違となって表われてくる。したがって、
このモータ電流Ｉ_Mの検出値から逆に、車輪径を推し量
ることができるので、この検出値を考慮した補正を行う
ことにより演算されたすべり周波数ｆ_s1の信頼性を高め
ることができる。

【００５０】上記した第１及び第２の実施例により、各
駆動軸の車輪径の相違に起因して従来装置に生じていた
踏面トルクあるいは粘着係数のアンバランスの問題を解
消することができる。

【００５１】ところで、第１及び第２の実施例において
は、各駆動軸の軸荷重についてはそれぞれが同一である
との前提に立ち、これら軸荷重の大きさあるいは分布状
態の相違等については何ら問題にされていない。しか
し、実際には、車両内での人員又は荷重の分布状態、加
減速走行時の軸荷重変動、勾配走行時の軸荷重位置の移
動等によって各駆動軸間の軸荷重に大きな相違が生じる
ことがある。

【００５２】このように、各駆動軸間の軸荷重に大きな
相違が生じている場合、各車輪径の相違のみを考慮した
だけのすべり周波数の補正では、所望の粘着係数の値を
得ることは不可能である。

【００５３】そこで、図６に示す第３実施例では、駆動
軸の車輪径の相違の他に、各駆動軸の軸荷重の相違につ
いても考慮を加えたすべり周波数の演算を行うことがで
きるように構成してある。

【００５４】図６におけるインバータＩＮＶ_1Bは、図５
におけるインバータＩＮＶ_1Aの構成にμパターン回路２
６及び踏面トルク演算回路２７を加えた構成となってい
る。そして、駆動軸には軸荷重検出器２８が取付けられ
ており、踏面トルク演算回路２７は、この軸荷重検出値
Ｗ₁と、μパターン回路２６からの粘着係数の値μ
₁（μ₁は期待粘着係数のレベルに近い値とするのが好
ましい。）とから、対応する踏面トルクの値Ｔ_p1を演算
し、これをすべり周波数演算手段１４に出力する。

【００５５】すべり周波数演算手段１４は、このＴ_p1に
対応するすべり周波数の値ｆ_s10を演算し、さらに、こ
のｆ_s10に基いて、第１軸の車輪径に対応する最適の周
波数値ｆ_s1の演算を行う。

【００５６】このような第３実施例によれば、各駆動軸
間の車輪径が異なるばかりか軸荷重が異なる場合であっ
ても、常に粘着係数の値を所望の値に制御することがで
きる。なお、この図６の第３実施例の構成は、あくま
で、従来技術の課題における第２の問題点（全ての駆動
軸についての粘着係数のレベルが必ずしも充分に高い状
態になっていないこと。）を解消しようとするものであ
って、第１の問題点（車両間の連結器の押し合い引合い
をなくすために、踏面トルクの制御の精度を高めるこ
と）の解消については直接的な関連性を有するものでは
ない。

【００５７】本発明の実施例及びその効果は概ね上述し
た通りであるが、本発明によれば、次のような副次的効
果が派生する。

【００５８】従来のＩＣ４Ｍ制御あるいはＩＣ８Ｍ
制御では、各駆動軸間の車輪径の大きさの違いを一定値
以下に押えるために車輪径管理を注意深く行う必要があ
ったが、本発明に係る装置を用いることにより、このよ
うな車輪径管理を行う必要がなくなる。

【００５９】従来のＩＣ４Ｍ制御あるいはＩＣ８Ｍ
制御では、各駆動軸間の車輪径の大きさの違いに起因す
る軸トルクのアンバランス量を小さくするために、駆動
電動機に用いている誘導電動機の定格すべりを大きく
（約３％）とる必要があったが、各駆動軸を個別に制御
する構成としたので、定格すべりを小さく（約１．５
％）することができる。したがって、誘導電動機の高効
率化、小形化、軽量化を図ることができる。

【００６０】各駆動軸を個別に制御する構成とした
ので、万一、何らかの原因により、いずれかの駆動軸に
空転が発生したとしても、その駆動軸のみに対して、空
転度合いに合わせてインバータ周波数の制御を行なえる
ので、車両全体のけん引力の変動を最少限にすることが
でき、急変を防止できる。

【００６１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、各駆動
軸の駆動モータを個別にインバータ制御するようにし、
各車輪径の大きさに応じて各駆動軸に対するすべり周波
数の値を調整する構成としたので、車両全体のけん引力
の制御についての精度を向上させることができ、また、
各駆動軸の踏面トルクの上限値をそれぞれの期待粘着係
数に対応するレベルまで引上げて車両全体のけん引力を
増大させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の要部を示すブロック図。

【図２】図１におけるすべり周波数演算手段の構成を示
すブロック図。

【図３】上記第１実施例に係る装置の主回路構成部を示
す概略構成図。

【図４】上記第１実施例の特性例を示す特性図。

【図５】本発明の第２実施例の要部を示すブロック図。

【図６】本発明の第３実施例の要部を示すブロック図。

【図７】従来例に係る装置の概略構成図。

【図８】上記従来例の特性例を示す特性図。

【図９】上記従来例の特性例を示す特性図。

【符号の説明】

ＩＮＶ₁〜ＩＮＶ₄ インバータＩＭ₁〜ＩＭ₄ 駆動モータＰＧ₁〜ＰＧ₄ 第１の速度センサＰＧ_A 第２の速度センサｆ_s すべり周波数ｆ_INV インバータ出力周波数１４すべり周波数制御手段２５電流検出器２８軸荷重検出器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インバータのすべり周波数制御により複数
の駆動モータの運転を行う電気車制御装置において、各駆動モータ毎に前記インバータを１台ずつ配設し、各駆動輪毎に第１の速度センサを設けると共に、いずれ
かの従輪に第２の速度センサを設け、各インバータは、これら両速度センサからの検出信号に基いてその駆動輪
の車輪径を演算すると共に、この演算した車輪径と予め
設定してある基準径との比率を演算し、且つ、予め設定
してあるすべり周波数パターンに基き求めた値をこの比
率に応じて補正するすべり周波数演算手段を、備えたことを特徴とする電気車制御装置。
【請求項２】各すべり周波数演算手段は、駆動モータの
電流検出値に応じてその演算値の補正を行うものである
請求項１記載の電気車制御装置。
【請求項３】各すべり周波数演算手段は、所望の粘着係
数が得られるように、駆動軸の軸荷重検出値に応じてす
べり周波数の演算を行うものである請求項１又は２記載
の電気車制御装置。