JPH09149506A

JPH09149506A - 電気車制御装置

Info

Publication number: JPH09149506A
Application number: JP30397895A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Nakazawa; 洋介中沢
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-11-22
Filing date: 1995-11-22
Publication date: 1997-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】電気車の加速力が粘着力の最大値付近となる
ように空転量に応じてトルクを絞る制御を行うことによ
り、空転の発生を抑制し加速性能を維持する電気車制御
装置を提供することを目的とする。【解決手段】電気車の車輪に連結された電動機ＩＭの
回転速度Ｖw を検出するセンサＳと、回転速度Ｖw と電
気車の車体速度Ｖt との差の絶対値のｎ（ｎ＞１）乗に
比例するトルク絞り量絶対値を演算し、車体速度Ｖt に
応じたトルク指令ＴrqＲefＤrvにトルク絞り量絶対値を
加算または減算した値をトルク指令値ＴrqＲefとして電
動機ＩＭを制御する制御装置１とを有してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電気車制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】電気車は、車輪に電動機で回転力（トル
ク）を与えて、この車輪とレールとの間の摩擦力（以
下、粘着力という。）により回転力を推進力（以下、加
速力という。）として用いて車輪を推進する。

【０００３】加速力Ｆ_THが粘着力Ｆ_ADを上回ると、余剰
の加速力ΔＦ_TH（＝ΔＦ_TH−Ｆ_AD）により車輪が車体速
度以上に加速されレール上を空回りして、加速力の伝達
が著しく低下する。この現象は駆動時に発生し、「空
転」とよばれる。制動時には、制動力Ｆ_BRが粘着力Ｆ_AD
を上回ると、余剰の制動力ΔＦ_BR（＝Ｆ_BR−Ｆ_AD）によ
り車輪が車体速度以下に減速され、車輪がレール上をす
べり、やはり制動力の伝達が著しく低下する。この現象
は「滑走」とよばれる。以下本発明では空転に関しては
説明を行うが、滑走についてもまったく同様のことが成
り立つので説明を省略することがある。なお、上記の、
電動機に連結された車輪を動輪とよび、連結されていな
いものを従輪とよぶ。

【０００４】空転が発生するとまず第一に駆動力の円滑
な伝達が行われなくなるが、この他動輪踏面の剥離、軸
受けの焼損、レールの疲労・摩滅などの副次的問題も生
じる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】空転が発生すると、動
輪の回転速度が上昇するため、従来は動輪の回転速度を
監視し、その変化量が所定値以上となった時に空転が発
生したと判断して、動輪の回転力を低減させる制御を行
っていた。この制御方法の場合、空転を判断する所定値
の選定が極めて重要であり、所定値を低くすると空転誤
検知が多発し、空転が発生していないにも関わらず電気
車の加速力を無駄に低減してしまう恐れがあり、逆に所
定値を高くすると、実際に空転が発生したときに、空転
検知が遅れ、いっそう増長させてしまう。

【０００６】電気車の制御面からみると、加速力がレー
ル状況によって決まる粘着力の最大値付近で運転される
ことが望ましい。そこで本発明は、電気車の加速力が粘
着力の最大値付近となるように空転量に応じてトルクを
絞る制御を行うことにより、空転の発生を抑制し加速性
能を維持する電気車制御装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、請求項１に記載の発明は、電気車の車輪に連結
された電動機の回転速度を検出する車輪速度検出手段
と、回転速度と前記電気車の車体速度との差の絶対値の
ｎ（ｎ＞１）乗に比例するトルク絞り量絶対値を演算
し、車体速度に応じたトルク指令にトルク絞り量絶対値
を加算または減算した値をトルク指令値として電動機を
制御する制御手段とを有してなる。

【０００８】また、請求項２に記載の発明は、電気車の
同一編成内の複数の車輪に連結された複数の電動機の回
転速度をそれぞれ検出する複数の車輪速度検出手段と、
複数の回転速度それぞれと電気車の車体速度との差の絶
対値のｎ（ｎ＞１）乗に比例するトルク絞り量絶対値を
それぞれ演算し、車体速度に応じたトルク指令にトルク
絞り量絶対値それぞれを加算または減算した値をトルク
指令値として複数の電動機それぞれを制御する制御手段
とを有してなる。

【０００９】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
または請求項２に記載の発明において、制御手段は、回
転速度と電気車の車体速度との差である空転速度を演算
して出力する空転速度演算手段と、空転速度の絶対値を
演算して出力する絶対値演算手段と、空転速度の絶対値
のｎ（ｎ＞１）乗に比例するトルク絞り量絶対値を演算
するトルク絞り量演算手段と、空転速度が正の場合は、
車体速度に応じたトルク指令にトルク絞り量絶対値を減
算した値をトルク指定値とし、空転速度が負の場合は、
トルク指令にトルク絞り量絶対値を加算した値をトルク
指定値とするトルク指令合成手段とを有してなる。

【００１０】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
または請求項２に記載の発明において、制御手段は、回
転速度と電気車の車体速度との差である空転速度を演算
して出力する空転速度演算手段と、空転速度の絶対値を
演算して出力する絶対値演算手段と、空転速度の絶対値
のｎ（ｎ＞１）乗に比例するトルク絞り量絶対値を演算
するトルク絞り量演算手段と、トルク絞り量絶対値の１
次遅れ成分を演算する１次遅れフィルタ手段と、空転速
度が正の場合は、車体速度に応じたトルク指令にトルク
絞り量絶対値と１次遅れ成分とを減算した値をトルク指
定値とし、空転速度が負の場合は、トルク指令にトルク
絞り量絶対値と１次遅れ成分とを加算した値をトルク指
定値とするトルク指令合成手段とを有してなる。

【００１１】また、請求項５に記載の発明は、請求項３
または請求項４記載の発明において、トルク絞り量演算
手段は、空転速度の絶対値のｎ（ｎ＞１）乗を演算する
演算手段と、空転速度の絶対値のｎ乗にゲインを乗算し
てトルク絞り量絶対値を演算する乗算手段と、ゲインを
可変するゲイン演算手段とを有してなる。

【００１２】また、請求項６に記載の発明は、請求項５
記載の発明において、ゲイン演算手段は、車体速度に基
づいてゲインを可変することを特徴とする。また、請求
項７に記載の発明は、電気車の同一編成内の複数の車輪
に連結された複数の電動機の回転速度をそれぞれ検出す
る複数の車輪速度検出手段と、複数の電動機のうち所定
の１台の回転速度と電気車の車体速度との差の絶対値の
ｎ（ｎ＞１）乗に比例する第１のトルク絞り量絶対値を
演算し、車体速度に応じたトルク指令に第１のトルク絞
り量絶対値を加算または減算した値を第１のトルク指令
値として所定の１台の電動機を制御し、他の電動機それ
ぞれの回転速度と電気車の車体速度との差の絶対値のｎ
（ｎ＞１）乗に比例する第２のトルク絞り量絶対値を演
算し、車体速度に応じたトルク指令に第２のトルク絞り
量絶対値を加算または減算した値に第１のトルク指令値
成分を補正した値を第２のトルク指令値として他の電動
機それぞれを制御する制御手段とを有してなる。

【００１３】また、請求項８に記載の発明は、請求項２
記載の発明において、車体速度は、複数の電動機の回転
速度のうち最小速度から推定することを特徴とする。上
述したように、トルク指令を演算し、このトルク指令に
基づいて電動機のトルクを制御すると、駆動トルクはレ
ール車輪間の粘着力曲線の最大値付近に交点を持つよう
になり、どのようなレール状況においても常に粘着力最
大値に近い値を出力することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して詳細に説明する。図１乃至図４は本発明の第１の実
施の形態を示す図で、図１は電気車制御装置の全体構成
図、図２は制御装置の構成図、図３はｎ乗トルク絞り量
演算部の構成図、図４は空転速度とトルク指令との関係
を示す図である。

【００１５】電気車は、架線から供給される直流電力を
集電器ＰＡＮが集電し、この直流電力をインバータＩＮ
Ｖが電動機ＩＭに供給する交流電力に変換して電動機Ｉ
Ｍに連結された図示しない車輪を回転させることにより
駆動する。制御装置１はセンサＳで検知された電動機Ｉ
Ｍの回転数（以下、車輪速度という。）Ｖw と車体速度
Ｖt を入力し、動輪が空転しないようなトルク指令Ｔrq
Ｒefを演算してインバータＩＮＶに出力する。インバー
タＩＮＶはこのトルク指令ＴrqＲefを受けて、インバー
タＩＮＶを構成する図示しない半導体素子のスイッチン
グ制御を行い所望の交流電力を電動機ＩＭに供給するこ
とにより、空転の抑制制御が行われる。

【００１６】一般に、車輪速度Ｖw と車体速度Ｖt との
差（以下、空転速度という。）Ｖsと、車輪−レール間
の摩擦力（以下、粘着力という。）との関係は、図４に
示すように、天候などによるレール状況によって異な
る。また同じレール状況においても、空転速度Ｖs によ
って変化し、微少な空転速度の時に最大値をとるといわ
れている。

【００１７】駆動用の電動機ＩＭなどが発生する加速力
が、レール状況によって決まる粘着力最大値を越える
と、空転速度Ｖs は増加して粘着力が低下し、ますます
空転速度Ｖs が増加する悪循環に陥る。したがって、空
転速度Ｖs が粘着力最大値を与える空転速度を越えた
ら、駆動加速力を絞って、空転速度の発散を抑えるよう
にすることが必要になる。

【００１８】制御装置１は、空転速度演算部11と、絶対
値演算部12と、符号判別部13と、ｎ乗トルク絞り量演算
部14と、符号切替部15と、トルク指令合成部16とで構成
される。空転速度演算部11は、車輪速度Ｖw と、車体速
度Ｖt を入力として、次の（１）式により空転速度Ｖs
を求めて出力する。

【００１９】

【数１】Ｖs ＝Ｖw −Ｖt …（１）なお、車体速度Ｖt は、図示しない従輪の車輪速度を検
出するセンサの出力などから求めることができる。

【００２０】絶対値演算部12は、空転速度演算部11から
出力された空転速度Ｖs を入力として、入力Ｖs の絶対
値｜Ｖs ｜を演算し、空転速度絶対値｜Ｖs ｜として出
力する。

【００２１】符号判別部13は、空転速度演算部11から出
力された空転速度Ｖs を入力として、空転速度Ｖs の正
負極性に応じて、空転速度符号 sgnＶs を次の条件分岐
により求めて出力する。

【００２２】

【数２】Ｖs ≧０の時、 sgnＶs ＝＋１ …（２）Ｖs ＜０の時、 sgnＶs ＝−１ …（３）すなわち、通常は空転速度Ｖs は０であり、空転が発生
すると（２）式、滑走が発生すると（３）式となる。

【００２３】ｎ乗トルク絞り量演算部14は、ｎ乗演算部
143 と、ゲイン乗算部144 とで構成される。ｎ乗演算部
143 は、絶対値演算部12から出力される空転速度絶対値
｜Ｖs ｜を入力として、（４）式により空転速度絶対値
ｎ乗｜Ｖs ｜n を演算して出力する。

【００２４】

【数３】｜Ｖs ｜n ＝｜Ｖs ｜ⁿ …（４）但し、ｎは１より大きい正の定数で、たとえば、正の定
数ｎとしては、２などが考えられる。

【００２５】ゲイン乗算部144 は、（５）式に示すよう
に、ｎ乗演算部143 から出力される空転速度絶対値ｎ乗
｜Ｖs ｜n を入力として、｜Ｖs ｜n にゲインＫを乗じ
た値を、トルク絞り量絶対値｜ΔＴrq｜として出力す
る。

【００２６】

【数４】｜ΔＴrq｜＝Ｋ・｜Ｖs ｜n …（５）但し、Ｋは正の定数である。符号切替部15は、ｎ乗トル
ク絞り量演算部14から出力されるトルク絞り量絶対値｜
ΔＴrq｜と、符号判別部13から出力される空転速度符号
sgnＶs を入力として、（６）式によりトルク絞り量Δ
Ｔrqを求めて出力する。

【００２７】

【数５】 ΔＴrq＝ sgnＶs ・｜ΔＴrq｜ …（６）トルク指令合成部16は、運転手が操作する図示しないト
ルク指令設定器の信号に基づいて設定されるトルク指令
ＴrqＲefＤrvと、符号切替部15から出力されるトルク絞
り量ΔＴrqを入力として、（７）式によりトルク指令Ｔ
rqＲefを求めて出力する。

【００２８】

【数６】ＴrqＲef＝ＴrqＲefＤrv−ΔＴrq …（７）このように演算されたトルク指令ＴrqＲefに基づいてイ
ンバータＩＮＶを運転させて電動機ＩＭのトルクを制御
すると、トルク指令ＴrqＲefは図４に示すようにレール
−車輪間の粘着力曲線の最大値付近に交点をもつように
なるため、どのようなレール状況においても、常に粘着
力最大値に近い値を出力することができる。すなわちト
ルク指令設定器が出力する信号に基づいて設定されるト
ルク指令ＴrqＲefＤrvは、経験的に車体速度Ｖt によっ
て定まる例えば図５に示すような特性であり、このトル
ク指令ＴrqＲefdrv が粘着力最大値を越えると空転が発
生する。しかしながら粘着力曲線は上述したようにレー
ル状況に応じて変化するものであるため、トルク指令Ｔ
rqＲefdrv から空転速度Ｖs に応じて符号切替部15から
出力されるトルク絞り量ΔＴrqを減算することにより、
常に粘着力最大値に近い値であるトルク指令ＴrqＲefを
出力できる。

【００２９】次に図６は本発明の第２の実施の形態を示
す制御装置の構成図である。本実施の形態は、図２に示
した第１の実施の形態に加えて、ｎ乗トルク絞り量演算
部１７、符号切替部１８、一次遅れフィルタ部19、加算
部20を備えている。

【００３０】その他の構成は図２に示した第１の実施の
形態と同様である。すなわち、本実施の形態ではそれぞ
れ２つのｎ乗トルク絞り量演算部14，17と符号切替部1
5，18を備えている。ｎ乗トルク絞り量演算部14は、絶
対値演算部12から出力される空転速度絶対値｜Ｖs ｜の
ｎ１乗にゲインＫ１を乗じた値を、トルク絞り量絶対値
｜ΔＴrq｜１として出力する。

【００３１】

【数７】｜ΔＴrq｜１＝Ｋ１・｜Ｖs ｜ⁿ¹ …（８）但し、ｎ１は１より大きい正の定数、Ｋ１は正の定数で
ある。符号切替部15は、ｎ乗トルク絞り量演算部14から
出力されるトルク絞り量絶対値｜ΔＴrq｜１と、符号判
別部13から出力される空転速度符号 sgnＶs とを入力し
て、（９）式によりトルク絞り量ΔＴrq１を求めて出力
する。

【００３２】

【数８】 ΔＴrq１＝ sgnＶs ・｜ΔＴrq｜１ …（９）又ｎ乗トルク絞り量演算部17は、絶対値演算部12から出
力される空転速度絶対値｜Ｖs ｜のｎ２乗にゲインＫ２
を乗じた値を、トルク絞り量絶対値｜ΔＴrq｜２として
出力する。

【００３３】

【数９】｜ΔＴrq｜２＝Ｋ２・｜Ｖs ｜ⁿ² …（10）但し、ｎ２は１より大きい正の定数、Ｋ２は正の定数で
ある。又、ｎ２はｎ１と同じ値でも良く、Ｋ２はＫ１と
同じ値でも良い。

【００３４】符号切替部18は、ｎ乗トルク絞り量演算部
17から出力されるトルク絞り量絶対値｜ΔＴrq｜２と、
符号判別部13から出力される空転速度符号 sgnＶs とを
入力として、（11）式によりトルク絞り量ΔＴrq２を求
めて出力する。

【００３５】

【数１０】 ΔＴrq２＝ sgnＶs ・｜ΔＴrq｜２ …（11）一次遅れフィルタ部19は、符号切替部18から出力される
トルク絞り量ΔＴrq２を入力し、一次遅れフィルタをか
けた値を新たなトルク絞り量ΔＴrqＦ２として出力す
る。

【００３６】

【数１１】但し、Ｔ１は一次遅れ時定数、ｓは微分演算子である。
加算部20は、符号切替部15から出力されるトルク絞り量
ΔＴrq１と一次遅れフィルタ部19から出力されるトルク
絞り量ΔＴrqＦ２との和ΔＴrqを演算し、トルク指令部
16は運転手が操作するトルク指令設定器の信号に基づい
て設定されるトルク指令ＴrqＲefＤrvと、加算部20から
出力される和Ｔrqを入力として、（13）式によりトルク
指令ＴrqＲefを求めて出力する。

【００３７】

【数１２】ＴrqＲef＝ＴrqＲefＤrv−ΔＴrq …（13）従ってこのトルク指令ＴrqＲefに基づいて電動機ＩＭの
トルクを制御すると、図４に示すように、トルク指令Ｔ
rqＲefはレール車輪間の粘着力曲線の最大値付近に交点
を持つようになり、どのようなレール状況においても常
に粘着力最大値に近い値を出力することができるように
なるとともに、トルク絞り量の過度の急変を、一次遅れ
フィルタ部が抑制するので、乗り心地の悪化を抑えるこ
とができる。

【００３８】次に図７乃至図10は本発明の第３の実施の
形態を示す図で、図７は制御装置の構成図、図８はｎ乗
トルク絞り量演算部の構成図、図９はゲイン増減判定部
の構成図、図10は動作説明図である。

【００３９】制御装置１は、図２に示した第１の実施の
形態と同じ構成だが、符号切替部15の出力であるトルク
絞り量ΔＴrqをｎ乗トルク絞り量演算部14にフィードバ
ックしている。

【００４０】ｎ乗トルク絞り量演算部14の構成を図８を
用いて説明する。ｎ乗トルク絞り量演算部14は、ゲイン
演算部141 と、ゲイン増減判定部142 と、ｎ乗演算部14
3 と、ゲイン乗算部144 と、平均値演算部145 とで構成
される。

【００４１】ゲイン演算部141 は、一定サンプリング時
間ΔＴおきに離散時間的に動作する。現在の時刻をＴと
して説明する。ゲイン演算部141 は、ホールド部141aに
保持されたゲイン演算部141 が前回のサンプリング時刻
（Ｔ−ΔＴ）に出力したトルク絞りゲインＫ(m) （ｍは
正の整数）に、ゲイン増減判定部142 からサンプリング
時刻Ｔに出力されるトルク絞り量ゲイン変化量ΔＫ(m+
1) を加算部141bで加算して、トルク絞りゲインＫ(m+1)
を出力する。

【００４２】

【数１３】Ｋ（ｍ＋１）＝Ｋ（ｍ）＋ΔＫ（ｍ＋１） …（14）平均値演算部145 においては、符号切替部15から出力さ
れるトルク絞り量ΔＴrqを入力として、一定サンプリン
グ時間ΔＴの間の平均値をトルク絞り量ΔＴrqＡveとし
て、（15）式により求めて出力する。

【００４３】

【数１４】但し、現在の時刻をＴとして説明する。又ｍは正の整数
である。ゲイン増減判定部142 の動作を図９、図10を用
いて説明する。ゲイン増減判定部142 は、一定サンプリ
ング時間ΔＴおきに離散時間的に動作する。ゲイン増減
判定部142 は、前回のサンプリング時間にゲイン増減判
定部142 が出力したトルク絞り量ゲイン変化量ΔＫ(m)
（ｍは正の整数）と、平均値演算部145 から出力される
トルク絞り量平均値ΔＴrqＡve(m) とを入力として、ト
ルク絞り量ゲイン変化量ΔＫ(m+1) を演算して出力す
る。

【００４４】現在の時刻をＴとして説明する。時刻（Ｔ
−２ΔＴ）から時刻（Ｔ−ΔＴ）までの時間においてゲ
イン演算部141 の出力がＫ(m-1) （ｍは正の整数）、時
刻（Ｔ−ΔＴ）から時刻（Ｔ）までの時間においてゲイ
ン演算部141 の出力がＫ(m) （ｍは正の整数）であった
とする。このとき、出力Ｋ(m-1) と出力Ｋ(m) と、ゲイ
ン増減判定部142 からサンプリング時刻（Ｔ−ΔＴ）に
出力されたトルク絞り量ゲイン変化量ΔＫ(m) との関係
は（14）式に基づいて（16）式のように表される。

【００４５】

【数１５】Ｋ（ｍ）＝Ｋ（ｍ−１）＋ΔＫ（ｍ） …（16）サンプリング時刻Ｔに入力されたトルク絞り量平均値Δ
ＴrqＡve(m) と、前回のサンプリング時刻（Ｔ−ΔＴ）
に入力されたホールド部142aに保持されたトルク絞り量
平均値ΔＴrqＡve(m-1) との差を減算部142bで演算して
トルク絞り量平均値変化量ｄΔＴrqＡveを得る。

【００４６】

【数１６】ｄΔＴrqＡve＝ΔＴrqＡve（ｍ）−ΔＴrqＡve（ｍ−１） …（17）トルク絞り量平均値変化量ｄΔＴrqＡveの極性を符号判
別部142cで判別し、トルク絞り量平均値変化量符号sgnd
ΔＴrqＡveを、次の条件分岐により求める。

【００４７】

【数１７】ｄΔＴrqＡve≧０の時、sgndΔＴrqＡve＝＋１ …（18）ｄΔＴrqＡve＜０の時、sgndΔＴrqＡve＝−１ …（19）ホールド部142dで保持された前回のサンプリング時間に
出力したトルク絞り量ゲイン変化量ΔＫ(m) と、ホール
ド部142eで保持されたトルク絞り量平均値変化量符号sg
ndΔＴrqＡveから、乗算部142fで（20）式によりトルク
絞り量ゲイン変化量ΔＫ(m+1) を求めて出力する。

【００４８】

【数１８】 ΔＫ（ｍ＋１）＝sgndΔＴrqＡve・ΔＫ（ｍ） …（20）ｎ乗演算部143 においては、絶対値演算部12から出力さ
れる空転速度絶対値｜Ｖs ｜を入力として、（21）式に
より空転速度絶対値ｎ乗｜Ｖs ｜n を演算して出力す
る。

【００４９】

【数１９】｜Ｖs ｜n ＝｜Ｖs ｜ⁿ …（21）但しｎは１より大きい正の定数で、たとえば、正の定数
ｎとしては、２などが考えられる。

【００５０】ゲイン乗算部144 においては、ｎ乗算部14
3 から出力される空転速度絶対値ｎ乗｜Ｖs ｜n と、ゲ
イン演算部141 から出力されるトルク絞り量ゲインＫ
(m) を入力として、｜Ｖs ｜n にゲインＫ(m) を乗じた
値を、トルク絞り量絶対値｜ΔＴrq｜として出力する。

【００５１】

【数２０】｜ΔＴrq｜＝Ｋ（ｍ）・｜Ｖs ｜n …（22）従って空転速度−粘着力曲線の粘着力最大値を与える空
転速度が変化してもトルク絞りゲインＫを可変すること
により、常に粘着力最大値に近い値で運転することがで
きる。

【００５２】次に、図11、図12は、本発明の第４の実施
の形態を示す図で、図11は、制御装置の構成図、図12
は、ｎ乗トルク絞り量演算部の構成図である。制御装置
１は、図12に示した第１の実施の形態と同じ構成だが、
車体速度Ｖtをｎ乗トルク絞り量演算部14に入力してい
る。

【００５３】ｎ乗トルク絞り量演算部14は、ｎ乗演算部
143 と、ゲイン乗算部144 と、ゲイン設定部146 とで構
成される。ゲイン設定部146 は、車体速度Ｖt を入力と
して、（23）式によりトルク絞りゲインＫを求めて出力
する。

【００５４】

【数２１】Ｋ＝Ｋ₀ −ａ・Ｖt …（23）但し、Ｋ0 は正の定数、ａは定数である。ここで、トル
ク絞りゲインＫの定め方は１次関数である（23）式に限
られず、次数が１以上の関数でもよい。

【００５５】ｎ乗演算部143 においては、絶対値演算部
12から出力される空転速度絶対値｜Ｖs ｜を入力とし
て、次の演算により空転速度絶対値ｎ乗｜Ｖs ｜n を演
算して出力する。

【００５６】

【数２２】｜Ｖs ｜n ＝｜Ｖs ｜ⁿ …（24）但し、ｎは１より大きい正の定数で、たとえば、正の定
数ｎとしては、２などが考えられる。

【００５７】ゲイン乗算部144 においては、ｎ乗演算部
143 から出力される空転速度絶対値ｎ乗｜Ｖs ｜n と、
ゲイン設定部146 から出力されるトルク絞り量ゲインＫ
を入力として、｜Ｖs ｜n にゲインＫを乗じた値を、ト
ルク絞り量絶対値｜ΔＴrq｜として出力する。

【００５８】

【数２３】｜ΔＴrq｜＝Ｋ・｜Ｖs ｜n …（25）車体速度Ｖt が大きくなると空転速度−粘着力曲線の粘
着力最大値が図４において右側に移行するため、トルク
絞りゲインＫを車体速度Ｖt に応じて可変することによ
り、常に粘着力最大値に近い値で運転することができ
る。

【００５９】次に図13、図14は本発明の第５の実施の形
態を示す図で、図13は制御装置の構成図、図14はトルク
指令補正値演算部の構成図である。制御装置１は、空転
速度演算部11と、絶対値演算部12と、符号判別部13と、
ｎ乗トルク絞り量演算部14と、符号切替部15と、トルク
指令合成部16と、トルク指令補正値演算部20と加算部21
とで構成される。

【００６０】トルク指令補正値演算部20の動作を図14を
用いて説明する。トルク指令補正値演算部20は、トルク
指令補正値増減判定部201 と、平均値演算部202 とで構
成される。

【００６１】トルク指令補正値演算部20は一定サンプリ
ング時間ΔＴおきに離散時間的に動作する。トルク指令
補正値演算部20は、前回のサンプリング時間にトルク指
令補正値演算部20が出力したトルク指令補正値ΔＴrqＲ
ef(m) と符号切替部15から出力されるトルク絞り量ΔＴ
rqの和ΔＴrq１を入力として、トルク指令補正値ΔＴrq
Ｒef(m+1) を演算して出力する。

【００６２】平均値演算部202 は、前回サンプリング時
間にトルク指令補正値演算部20から出力されるトルク指
令補正値ΔＴrqＲef(m) と符号切替部15から出力される
トルク絞り量ΔＴrqとの和ΔＴrq１を入力として、一定
サンプリング時間ΔＴの間の平均値を演算してトルク絞
り量平均値ΔＴrqＡveを（26）式により求めて出力す
る。

【００６３】

【数２４】但し、ここで現在の時刻をＴとして説明し、ｍは正の整
数である。トルク指令補正値増減判定部201 は、一定サ
ンプリング時間ΔＴおきに離散時間的に動作する。トル
ク指令補正値増減判定部201 は、前回のサンプリング時
間にトルク指令補正値増減判定部201 が出力したトルク
指令補正値変化量ｄΔＴrqＲef(m) （ｍは正の整数）
と、平均値演算部202 から出力されるトルク絞り量平均
値ΔＴrqＡve(m) とを入力として、トルク指令補正値変
化量ｄΔＴrqＲef(m+1) を演算して出力する。

【００６４】現在の時刻をＴとして説明する。時刻（Ｔ
−２ΔＴ）から時刻（Ｔ−ΔＴ）までの時間においてト
ルク指令補正値演算部20の出力がΔＴrqＲef(m-1) （ｍ
は正の整数）、時刻（Ｔ−ΔＴ）から時刻（Ｔ）までの
時間においてトルク指令補正値演算部20の出力がΔＴrq
Ｒef(m) （ｍは正の整数）であったとする。このとき、
ΔＴrqＲef(m-1) とΔＴrqＲef(m) と、トルク指令補正
値増減判定部201 からサンプリング時刻（Ｔ−ΔＴ）に
出力されたトルク指令補正値変化量ｄΔＴrqＲef(m) と
の関係は（27）式で表される。

【００６５】

【数２５】 ΔＴrqＲef（ｍ）＝ΔＴrqＲef（ｍ−１）＋ｄΔＴrqＲef（ｍ）…（27）すなわち、ホールド部20a で保持された前回のトルク指
令補正値ΔＴrqＲef(m-1) と、トルク指令補正値増減判
定部201 から出力されたトルク指令補正値変化量ｄΔＴ
rqＲef(m) とを加算部20b で加算して現在のトルク指令
補正値ΔＴrqＲef(m) を得る。

【００６６】サンプリング時刻Ｔに入力されたトルク絞
り量平均値ΔＴrqＡve(m) と、ホールド部201aで保持さ
れ、前回のサンプリング時刻（Ｔ−ΔＴ）に入力された
トルク絞り量平均値ΔＴrqＡve(m-1) との差を減算部20
1bで演算してトルク絞り量平均値変化量ｄΔＴrqＡveを
得る。

【００６７】

【数２６】ｄΔＴrqＡve＝ΔＴrqＡve（ｍ）−ΔＴrqＡve（ｍ−１） …（28）トルク絞り量平均値変化量ｄΔＴrqＡveの極性を符号判
別部201cで判別し、トルク絞り量平均値変化量符号sgnd
ΔＴrqＡveを、次の条件分岐により求める。

【００６８】

【数２７】ｄΔＴrqＡve≧０の時、sgndΔＴrqＡve＝＋１ …（29）ｄΔＴrqＡve＜０の時、sgndΔＴrqＡve＝−１ …（30）ホールド部201dで保持され前回のサンプリング時間に出
力したトルク指令補正値変化量ｄΔＴrqＲef(m) と、符
号反転部201eを介したトルク絞り量平均値変化量符号sg
ndΔＴrqＡveから、乗算部201fでトルク指令補正値変化
量ｄΔＴrqＲef(m+1) を求めて出力する。

【００６９】

【数２８】ｄΔＴrqＲef（ｍ＋１）＝−sgndΔＴrqＡve・ｄΔＴrqＲef（ｍ） …（31）前回のサンプリング時間にトルク指令補正値演算部20が
出力したトルク指令補正値ΔＴrqＲef(m) と、トルク指
令補正値増減判定部201 から出力されるトルク指令補正
値変化量ｄΔＴrqＲef(m+1) とから（27）式に基づい
て、(32)式のように表されるトルク指令補正値ΔＴrqＲ
ef(m+1) を求めて出力する。

【００７０】

【数２９】 ΔＴrqＲef（ｍ＋１）＝ΔＴrqＲef（ｍ）＋ｄΔＴrqＲef（ｍ＋１） …（32）トルク指令合成部16においては、運転手が操作するトル
ク指令設定器の信号に基づいて設定されるトルク指令Ｔ
rqＲefＤrvと、符号切替部15から出力されるトルク絞り
量ΔＴrqとトルク指令補正値演算部から出力されるトル
ク指令補正値ΔＴrqＲef(m+1) との和ΔＴrq１を入力と
して、次の演算によりトルク指令ＴrqＲefを求めて出力
する。

【００７１】

【数３０】ＴrqＲef＝ＴrqＲefＤrv−ΔＴrq１ …（33）但し、ΔＴrq１＝ΔＴrq＋ΔＴrqＲef(m+1) である。こ
のように、トルク指令値を演算すると、空転速度−粘着
力曲線の粘着力最大値を与える空転速度が変化しても常
に粘着力最大値に近い値で運転することができる。

【００７２】次に図15、図16は本発明の第６の実施の形
態を示す図で、図15は電気車制御装置の全体構成図、図
16は制御装置の構成図である。電気車は、架線から供給
される直流電力を集電器ＰＡＮが集電し、この直流電力
をインバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２それぞれが第１軸及び
第２軸用電動機ＩＭ１、ＩＭ２に供給する交流電力に変
換して電動機ＩＭ１、ＩＭ２に連結された図示しない車
輪を回転させることにより駆動する。制御装置30はセン
サＳ１、Ｓ２で検出された電動機ＩＭ１、ＩＭ２の回転
数（以下、車輪速度という。）Ｖw １、Ｖw ２と車体速
度Ｖt を入力し、各動輪が空転しないようなトルク指令
ＴrqＲef１、ＴrqＲef２を演算してインバータＩＮＶ
１、ＩＮＶ２に出力する。インバータＩＮＶ１、ＩＮＶ
２はこのトルク指令ＴrqＲef１、ＴrqＲef２を受けて、
インバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２を構成する図示しない半
導体素子のスイッチング制御を行い、所望の交流電力を
電動機ＩＭ１、ＩＭ２に供給することにより、空転の抑
制制御が行われる。

【００７３】制御装置２は、第一軸用空転抑制制御部31
と、第二軸用空転抑制制御部32と、トルク指令フィード
フォワード補正値演算部33と、トルク指令フィードフォ
ワード補正値合成部34とで構成される。

【００７４】第一軸用空転抑制制御部31と、第二軸用空
転抑制制御部32とは、それぞれ図２に示した第１の実施
の形態の制御装置１と同一の構成および動作であるた
め、詳細な構成及びその符号は同一のものを用いて以下
説明する。

【００７５】トルク指令フィードフォワード補正値演算
部33においては、第一軸用空転抑制制御部31の構成要素
である符号切替部15から出力されるトルク絞り量ΔＴrq
を入力として、（34）式により、トルク指令フィードフ
ォワード補正値ΔＴrqＦＦを求めて出力する。

【００７６】

【数３１】但し、Ｔ2 は一時遅れフィルタ時定数、ｓは微分演算子
である。トルク指令フィードフォワード補正値合成部34
においては、第二軸用空転抑制制御部32から出力される
トルク指令ＴrqＲef２と、トルク指令フィードフォワー
ド補正値演算部33から出力されるトルク指令フィードフ
ォワード補正値ΔＴrqＦＦを入力として、（35）式によ
り、新たな第二軸トルク指令値ＴrqＲef２１を求めて出
力する。

【００７７】

【数３２】ＴrqＲef２１＝ＴrqＲef２−ΔＴrqＦＦ …（35）この様に他の軸の情報も加味することにより、空転速度
−粘着力曲線の粘着力最大値を与える空転速度が変化し
ても常に粘着力最大値に近い値で運転することができる
とともに、第一軸以外の駆動軸において、空転発散の確
率をより低くすることができる。

【００７８】又、駆動軸が３軸ある場合には図17に示す
ように、第３軸用の構成（第２軸用の構成と同様）を備
えることで達成できる。更に駆動軸が４軸ある場合は台
車毎に図16に示す構成を備えればよい。

【００７９】次に図18は本発明の第７の実施の形態を示
す制御装置の構成図である。制御装置２は、車体速度推
定部41と、空転抑制制御部42とで構成される。空転抑制
制御部42は、図16に示した第６の実施の形態における制
御装置２と同一の構成である。

【００８０】空転抑制制御部42の構成要素である空転速
度演算部11においては、車輪速度Ｖw と、車体速度推定
部41から出力される車体速度推定値Ｖt ＿Ｈとを入力と
して、（36）式により空転速度Ｖs を求めて出力する。

【００８１】

【数３３】Ｖs ＝Ｖw −Ｖt ＿Ｈ …（36）空転抑制制御部42のその他の構成要素の動作は、第６の
実施の形態と同一である。

【００８２】車体速度推定部41は、最小値選択部43と、
微分部44と、車体加速度推定部45と、積分部46と、定常
偏差補正部47とで構成される。列車編成の中に駆動軸が
ふたつである場合を例に説明する。

【００８３】最小値選択部43においては、第一の駆動軸
の車輪速度Ｖw １と、第二の駆動軸の車輪速度Ｖw ２と
を入力とし、次の条件分岐により最小値車輪速度Ｖw Ｍ
inを求めて出力する。

【００８４】

【数３４】（１）力行時：Ｖw １≧Ｖw ２の時：Ｖw Ｍin＝Ｖw ２ …（37）Ｖw １＜Ｖw ２の時：Ｖw Ｍin＝Ｖw １ …（38）（２）回生時：Ｖw １≧Ｖw ２の時：Ｖw Ｍin＝Ｖw １ …（39）Ｖw １＜Ｖw ２の時：Ｖw Ｍin＝Ｖw ２ …（40）微分部44においては、最小値選択部43から出力される最
小車輪速度Ｖw Ｍinを入力として、（41）式により最小
車輪加速度αw Ｍinを求めて出力する。

【００８５】

【数３５】 αw Ｍin＝ｓ・Ｖw Ｍin …（41）但し、ｓは微分演算子である。車体加速度推定部45にお
いては、微分部44から出力される最小車輪加速度αwＭi
nを入力として、（42）式により車体加速度推定値αＴ
＿Ｈを求めて出力する。

【００８６】

【数３６】但し、Ｔ3 は一時遅れフィルタ時定数、ｓは微分演算子
である。積分部46においては、車体加速度推定部45から
出力される車体加速度推定値αＴ＿Ｈと、定常偏差補正
部47から出力される定常偏差補正値ΔαＴとの和を入力
として、（43）式により車体速度推定値Ｖt ＿Ｈを求め
て出力する。

【００８７】

【数３７】但し、ｓは微分演算子である。定常偏差補正部47におい
ては、最小値選択部43から出力される最小車輪速度Ｖw
Ｍinと、積分部46から出力される車体速度推定部Ｖt ＿
Ｈとの差ΔＶt を入力とし、（44）式により定常偏差補
正値ΔαＴを求めて出力する。

【００８８】

【数３８】 Δαt ＝Ｇ(s) ・ΔＶt …（44）但し、Ｇ(s) は補正ゲインで、例えばＧ(s) ＝Ｋ２（Ｋ
２は正の定数）である。

【００８９】この様に各軸の最小値から車体速度Ｖt ＿
Ｈを推定するので、従輪などに車体速度検出用のセンサ
を取り付けることなく、どのようなレール状況において
も常に粘着力最大値に近い値を出力することができるよ
うになる。

【００９０】次に図19は本発明の第８の実施の形態を示
す制御装置の構成図である。制御装置２は、車体速度推
定部41と、空転抑制制御部42とで構成される。空転抑制
制御部42は、図16に示した第６の実施の形態における制
御装置２と同一の構成である。

【００９１】空転抑制制御部42の構成要素である空転速
度演算部11においては、車輪速度Ｖw と、車体速度推定
部41から出力される車体速度推定値Ｖt ＿Ｈとを入力と
して、（45）式により空転速度Ｖs を求めて出力する。

【００９２】

【数３９】Ｖs ＝Ｖw −Ｖt ＿Ｈ …（45）空転抑制制御部42のその他の構成要素の動作は、第６の
実施の形態と同一である。

【００９３】車体速度推定部41は、最小値選択部43と、
微分部44と、車体慣性逆数推定部51と、積分部46と、定
常偏差補正部47とで構成される。列車編成の中に駆動軸
がふたつである場合を例に説明する。

【００９４】最小値選択部においては、第一の駆動軸の
車輪速度Ｖw １と、第二の駆動軸の車輪速度Ｖw ２とを
入力として、次の条件分岐により最小車輪速度Ｖw Ｍin
を求めて出力する。

【００９５】

【数４０】（１）力行時：Ｖw １≧Ｖw ２の時：Ｖw Ｍin＝Ｖw ２ …（46）Ｖw １＜Ｖw ２の時：Ｖw Ｍin＝Ｖw １ …（47）（２）回生時：Ｖw １≧Ｖw ２の時：Ｖw Ｍin＝Ｖw １ …（48）Ｖw １＜Ｖw ２の時：Ｖw Ｍin＝Ｖw ２ …（49）微分部44においては、最小値選択部43から出力される最
小車輪速度Ｖw Ｍinを入力として、（50）式により最小
車輪加速度αw Ｍinを求めて出力する。

【００９６】

【数４１】 αw Ｍin＝ｓ・Ｖw Ｍin …（50）但し、ｓは微分演算子である。車体慣性逆数推定部51に
おいては、微分部44から出力される最小車輪加速度αw
Ｍinを運転手が操作するトルク指令設定器の信号に基づ
いて設定されるトルク指令ＴrqＲefＤrvで割った値を入
力として、（51）式により車体慣性逆数推定値ＪＴ＿Ｈ
を求めて出力する。

【００９７】

【数４２】但し、Ｔ4 は一時遅れフィルタ時定数、ｓは微分演算子
である。積分部46においては、車体慣性逆数推定部51か
ら出力される車体慣性逆数推定値ＪＴ＿Ｈに運転手が操
作するトルク指令設定器の信号に基づいて設定されるト
ルク指令ＴrqＲefＤrvを乗じた値αＴ＿Ｈと、定常偏差
補正部47から出力される定常偏差補正値ΔαＴとの和を
入力として、（52）式により車体速度推定値Ｖt＿Ｈを
求めて出力する。

【００９８】

【数４３】但し、αＴ＿Ｈ＝ＪＴ＿Ｈ×ＴrqＲefＤrv、ｓは微分演
算子である。定常偏差補正部47においては、最小値選択
部43から出力される最小車輪速度Ｖw Ｍinと、積分部46
から出力される車体速度推定値Ｖt ＿Ｈとの差ΔＶt を
入力とし、（53）式により定常偏差補正値ΔαＴを求め
て出力する。

【００９９】

【数４４】 Δαt ＝Ｇ(s) ・ΔＶt …（53）但し、Ｇ(s) は補正ゲインで、例えばＧ(s) ＝Ｋ２（Ｋ
２は正の定数）である。

【０１００】この様に構成することにより、従輪などに
車体速度検出用のセンサを取り付けることなく、どのよ
うなレール状況においても常に粘着力最大値に近い値を
出力することができるとともに、運転手が操作するトル
ク指令の設定値をフィードフォワード的に作用させるこ
とでその変化に対して追従性よく車体速度推定を行うこ
とができるようになる。

【０１０１】次に図20は本発明の第９の実施の形態を示
す制御装置の構成図である。制御装置２は、車体速度推
定部41と、空転抑制制御部42とで構成される。空転抑制
制御部42は、図16に示した第６の実施の形態における制
御装置２と同一の構成である。

【０１０２】空転抑制制御部42の構成要素である空転速
度演算部11においては、車輪速度Ｖw と、車体速度推定
部41から出力される車体速度推定値Ｖt ＿Ｈとを入力と
して、（54）式により空転速度Ｖs を求めて出力する。

【０１０３】

【数４５】Ｖs ＝Ｖw −Ｖt ＿Ｈ …（54）空転抑制制御部42のその他の構成要素の動作は、第６の
実施の形態と同一である。

【０１０４】車体速度推定部41は、最小値選択部43と、
車体加速度推定部45と、積分部46と、定常偏差補正部47
とで構成される。列車編成の中に駆動軸がふたつである
場合を例に説明する。

【０１０５】最小値選択部においては、第一の駆動軸の
車輪速度Ｖw １と、第二の駆動軸の車輪速度Ｖw ２とを
入力として、次の条件分岐により最小車輪速度Ｖw Ｍin
を求めて出力する。

【０１０６】

【数４６】（１）力行時：Ｖw １≧Ｖw ２の時：Ｖw Ｍin＝Ｖw ２ …（55）Ｖw １＜Ｖw ２の時：Ｖw Ｍin＝Ｖw １ …（56）（２）回生時：Ｖw １≧Ｖw ２の時：Ｖw Ｍin＝Ｖw １ …（57）Ｖw １＜Ｖw ２の時：Ｖw Ｍin＝Ｖw ２ …（58）車体加速度推定部45においては、車体に取りつけられた
図示しない加速度センサから出力される加速度αを入力
として、（59）式により車体加速度推定値αＴ＿Ｈを求
めて出力する。

【０１０７】

【数４７】但し、Ｔ5 は一時遅れフィルタ時定数、ｓは微分演算子
である。積分部46においては、車体加速度推定部45から
出力される車体加速度推定値αＴ＿Ｈと、定常偏差補正
部47から出力される定常偏差補正値ΔαＴとの和を入力
として、（60）式により車体速度推定値Ｖt ＿Ｈを求め
て出力する。

【０１０８】

【数４８】但し、ｓは微分演算子である。定常偏差補正部47におい
ては、最小値選択部43から出力される最小車輪速度Ｖw
Ｍinと、積分部46から出力される車体速度推定値Ｖt ＿
Ｈとの差ΔＶt を入力とし、（61）式により定常偏差補
正値ΔαＴを求めて出力する。

【０１０９】

【数４９】 Δαt ＝Ｇ(s) ・ΔＶt …（61）但し、Ｇ(s) は補正ゲインで、例えばＧ(s) ＝Ｋ２（Ｋ
２は正の定数）である。

【０１１０】この様に構成することにより、乗り心地制
御などの他の用途に用いられる加速度センサを用いて、
どのようなレール状況においても常に粘着力最大値に近
い値を出力することができるようになる。

【０１１１】次に図21は本発明の第10の実施の形態を示
す制御装置の構成図である。列車編成の中に駆動軸がふ
たつである場合を例に説明する。制御装置２は、第一軸
用空転抑制制御部31と、第二軸用空転抑制制御部32と、
トルク指令フィードフォワード補正値演算部33と、トル
ク指令フィードフォワード補正値合成部34と車体速度推
定部41で構成される。

【０１１２】第一軸用空転抑制制御部31と、第二軸用空
転抑制制御部32とに構成要素としてそれぞれ含まれる空
転速度演算部11においては、車輪速度Ｖw と、車体速度
推定部41から出力される車体速度推定値Ｖt ＿Ｈとを入
力として、（62）式により空転速度Ｖs を求めて出力す
る。

【０１１３】

【数５０】Ｖs ＝Ｖw −Ｖt ＿Ｈ …（62）第一軸用空転抑制制御部31と、第二軸用空転抑制制御部
32との構成要素は、それぞれ図２に示した第１の実施例
における制御装置１と同一の構成および動作である。

【０１１４】トルク指令フィードフォワード補正値演算
部33においては、第一軸用空転抑制制御部31の構成要素
である符号判別部13から出力されるトルク絞り量ΔＴrq
を入力として、（63）式により、トルク指令フィードフ
ォワード補正値ΔＴrqＦＦを求めて出力する。

【０１１５】

【数５１】但し、Ｔ2 は一時遅れフィルタ時定数、ｓは微分演算子
である。トルク指令フィードフォワード補正値合成部34
においては、第二軸用空転抑制制御部32から出力される
トルク指令ＴrqＲef２と、トルク指令フィードフォワー
ド補正値演算部33から出力されるトルク指令フィードフ
ォワード補正値ΔＴrqＦＦを入力として、（64）式によ
り、新たな第二軸トルク指令値ＴrqＲef21を求めて出力
する。

【０１１６】

【数５２】ＴrqＲef21＝ＴrqＲef２−ΔＴrqＦＦ …（64）車体速度推定部41においては、第一の駆動軸の車輪速度
Ｖw １と、第二の駆動軸の車輪速度Ｖw ２とを入力とし
て、車体速度推定値を演算して出力する。車体速度推定
部41の構成および動作は第７の実施の形態と同一であ
る。

【０１１７】この様に構成することにより、空転速度−
粘着力曲線の粘着力最大値を与える空転速度が変化して
も常に粘着力最大値に近い値で運転することができると
ともに、第二軸の駆動軸において、空転発散の確率をよ
り低くすることができる。また、第二軸の空転発散の確
率が低減することにより、車体速度推定部の出力である
車体速度推定値を、より車体速度実際値に近づけること
ができ、空転抑制制御の性能を向上させることができ
る。

【０１１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
駆動トルクはレール車輪間の粘着力曲線の最大値付近に
交点を持つようになり、どのようなレール状況において
も常に粘着力最大値に近い値を出力することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す電気車制御装
置の構成図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態を示す制御装置の構
成図である。

【図３】図２のｎ乗トルク絞り量演算部の構成図であ
る。

【図４】空転速度と粘着力との関係を示す図である。

【図５】車体速度とトルク指令との関係を示す図であ
る。

【図６】本発明の第２の実施の形態を示す制御装置の構
成図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態を示す制御装置の構
成図である。

【図８】図７のｎ乗トルク絞り量演算部の構成図であ
る。

【図９】図８のゲイン増減判定部の構成図である。

【図１０】図７の動作説明図である。

【図１１】本発明の第４の実施の形態を示す制御装置の
構成図である。

【図１２】図11のｎ乗トルク絞り量演算部の構成図であ
る。

【図１３】本発明の第５の実施の形態を示す制御装置の
構成図である。

【図１４】図13のトルク指令補正値演算部の構成図であ
る。

【図１５】本発明の第６の実施の形態を示す電気車制御
装置の構成図である。

【図１６】本発明の第６の実施の形態を示す制御装置の
構成図である。

【図１７】本発明の第６の他の実施の形態を示す制御装
置の構成図である。

【図１８】本発明の第７の実施の形態を示す制御装置の
構成図である。

【図１９】本発明の第８の実施の形態を示す制御装置の
構成図である。

【図２０】本発明の第９の実施の形態を示す制御装置の
構成図である。

【図２１】本発明の第10の実施の形態を示す制御装置の
構成図である。

【符号の説明】

ＩＭ…電動機Ｓ…センサ１，２…制御装置 11…空転速度演算部 12…絶対値演算部 14…ｎ乗トルク絞り量演算部 16…トルク指令合成部 19…一次遅れフィルタ部 141 …ゲイン演算部 143 …ｎ乗演算部 144 …ゲイン演算部 146 …ゲイン設定部 41…車体速度推定部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気車の車輪に連結された電動機の回転
速度を検出する車輪速度検出手段と、前記回転速度と前記電気車の車体速度との差の絶対値の
ｎ（ｎ＞１）乗に比例するトルク絞り量絶対値を演算
し、前記車体速度に応じたトルク指令に前記トルク絞り
量絶対値を加算または減算した値をトルク指令値として
前記電動機を制御する制御手段とを有する電気車制御装
置。
【請求項２】電気車の同一編成内の複数の車輪に連結
された複数の電動機の回転速度をそれぞれ検出する複数
の車輪速度検出手段と、前記複数の回転速度それぞれと前記電気車の車体速度と
の差の絶対値のｎ（ｎ＞１）乗に比例するトルク絞り量
絶対値をそれぞれ演算し、前記車体速度に応じたトルク
指令に前記トルク絞り量絶対値それぞれを加算または減
算した値をトルク指令値として前記複数の電動機それぞ
れを制御する制御手段とを有する電気車制御装置。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の電気車
制御装置において、前記制御手段は、前記回転速度と前記電気車の車体速度との差である空転
速度を演算して出力する空転速度演算手段と、前記空転速度の絶対値を演算して出力する絶対値演算手
段と、前記空転速度の絶対値のｎ（ｎ＞１）乗に比例するトル
ク絞り量絶対値を演算するトルク絞り量演算手段と、前記空転速度が正の場合は、前記車体速度に応じたトル
ク指令に前記トルク絞り量絶対値を減算した値をトルク
指定値とし、前記空転速度が負の場合は、前記トルク指
令に前記トルク絞り量絶対値を加算した値を前記トルク
指定値とするトルク指令合成手段とを有する電気車制御
装置。
【請求項４】請求項１または請求項２に記載の電気車
制御装置において、前記制御手段は、前記回転速度と前記電気車の車体速度との差である空転
速度を演算して出力する空転速度演算手段と、前記空転速度の絶対値を演算して出力する絶対値演算手
段と、前記空転速度の絶対値のｎ（ｎ＞１）乗に比例するトル
ク絞り量絶対値を演算するトルク絞り量演算手段と、前記トルク絞り量絶対値の１次遅れ成分を演算する１次
遅れフィルタ手段と、前記空転速度が正の場合は、前記車体速度に応じたトル
ク指令に前記トルク絞り量絶対値と前記１次遅れ成分と
を減算した値をトルク指定値とし、前記空転速度が負の
場合は、前記トルク指令に前記トルク絞り量絶対値と前
記１次遅れ成分とを加算した値を前記トルク指定値とす
るトルク指令合成手段とを有する電気車制御装置。
【請求項５】請求項３または請求項４記載の電気車制
御装置において、前記トルク絞り量演算手段は、前記空転速度の絶対値のｎ（ｎ＞１）乗を演算する演算
手段と、前記空転速度の絶対値のｎ乗にゲインを乗算してトルク
絞り量絶対値を演算する乗算手段と、前記ゲインを可変するゲイン演算手段とを有する電気車
制御装置。
【請求項６】請求項５記載の電気車制御装置におい
て、前記ゲイン演算手段は、前記車体速度に基づいて前記ゲ
インを可変することを特徴とする電気車制御装置。
【請求項７】電気車の同一編成内の複数の車輪に連結
された複数の電動機の回転速度をそれぞれ検出する複数
の車輪速度検出手段と、前記複数の電動機のうち所定の１台の回転速度と前記電
気車の車体速度との差の絶対値のｎ（ｎ＞１）乗に比例
する第１のトルク絞り量絶対値を演算し、前記車体速度
に応じたトルク指令に前記第１のトルク絞り量絶対値を
加算または減算した値を第１のトルク指令値として前記
所定の１台の電動機を制御し、他の前記電動機それぞれ
の回転速度と前記電気車の車体速度との差の絶対値のｎ
（ｎ＞１）乗に比例する第２のトルク絞り量絶対値を演
算し、前記車体速度に応じたトルク指令に前記第２のト
ルク絞り量絶対値を加算または減算した値に前記第１の
トルク指令値成分を補正した値を第２のトルク指令値と
して前記他の電動機それぞれを制御する制御手段とを有
する電気車制御装置。
【請求項８】請求項２記載の電気車制御装置におい
て、前記車体速度は、前記複数の電動機の回転速度のうち最
小速度から推定することを特徴とする電気車制御装置。