JP4727597B2 - 電気車制御装置及び電気車制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電動車の各電動機を個別にトルク制御する電気車制御装置及び電気車制御方法に関する。

電車や電気機関車等の電気車（動力車）は車輪・レール間の接線力（粘着力ともいう。）によって加減速を行う。電動機の発生トルクが接線力以下の範囲であれば粘着走行がなされるが、接線力を超えた場合には空転又は滑走が生じる。

粘着性能の維持のためには接線力を求める必要があるが、一般的には、軸重を一定として設計した接線力係数を用いている。具体的には、軸重は、静止軸重Ｗに軸重移動量ΔＷを加味した値（＝Ｗ＋ΔＷ）であるが、軸重移動量ΔＷは、例えば以下の簡易式で算出された値が用いられている（特許文献１の（２）式と同じ。）。

（１）式において正負の符号は進行方向と歯車回転方向との相対関係に応じて選択され、Ｆ_ｌは当該軸の接線力［Ｎ］、ｈはレール面と牽引装置間距離［ｍ］、ｌは台車内軸間距離［ｍ］、Ｈはレール面と連結器間距離［ｍ］、Ｌは前後台車牽引装置間距離［ｍ］である。

すなわち、（１）式の各諸元は車両に固有の固定値であるため、軸重移動量ΔＷも固定値となる。そのため、軸重並びに接線力係数も固定値となる。
特開２００５−２９５６５９号公報

しかしながら、軸重移動量は電気車の力行／制動の際の各軸の電動機トルクや接線力に応じて変化する。従来の電動機トルク制御では、このリアルタイムに変化する軸重移動量が動的に考慮されていなかった。

この結果、力行／制動時には軸重移動が生じるため、例えば力行時においては動力車のうちの最も進行方向前方側の軸が空転し易く、制動時においては動力車のうちの最も進行方向後方側の軸が滑走し易くなる。空転又は滑走の発生限界は、電動車の走行性能限界とも言えるため、できるだけ空転又は滑走をさせずに電動機のトルク制御を行うことが望まれる。

本発明は上述した課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、リアルタイムに変化する軸重移動量を動的に考慮したトルク制御を実現することである。この目的を実現することにより、例えば力行／制動に関わらず各軸における空転又は滑走の発生確率を均一化させて、電気車の走行性能を向上させることが可能となる。

上述した課題を解決するための第１の発明は、
電動車の各電動機を個別にトルク制御する電気車制御装置であって、
各軸に対する所与の接線力係数及び各軸の加速度と所定の車両固有定数とに基づき、前記各軸の接線力係数を同等の値に補償させる所定の軸重移動補償トルク演算を行って、前記各電動機それぞれのトルク指令を算出するトルク指令演算手段を備え、
前記算出されたトルク指令に従って対応する電動機をトルク制御する電気車制御装置である。

また、他の発明として、
電動車の各電動機を個別にトルク制御する電気車制御方法であって、
各軸に対する所与の接線力係数及び各軸の加速度と所定の車両固有定数とに基づき、前記各軸の接線力係数を同等の値に補償させる所定の軸重移動補償トルク演算を行って、前記各電動機それぞれのトルク指令を算出し、算出したトルク指令に従って対応する電動機をトルク制御する電気車制御方法を構成することとしてもよい。

この第１の発明等によれば、軸重移動補償トルク演算により、各軸の接線力係数を同等の値とさせるトルク指令が算出され、この算出されたトルク指令に従って電動機がトルク制御される。各軸の接線力係数が同等となるようなトルク指令がなされるため、力行／制動時に関わらず、各軸の空転又は滑走の発生確率が均一化され、電気車の走行性能が向上される。

また、第２の発明として、第１の発明におけるトルク指令演算手段が、前記各軸それぞれについて、個別の軸重移動量数式モデルに基づいた軸重移動補償トルク演算により、当該軸のトルク指令を算出する電気車制御装置を構成することとしてもよい。

さらにこのとき、第３の発明として、第２の発明における軸重移動量数式モデルを、１）電動機トルクによって歯車の間に伝わる力の車軸伝達成分、２）電動機トルクによって歯車の間に伝わる力の台車枠の電動機支持部への伝達成分、３）２）の力による台車枠重心回り回転モーメントにより作用する力、４）接線力による台車枠重心回り回転モーメントによる軸重移動量、及び５）全軸の接線力による車体重心回り回転モーメントによる軸重移動量の５つの運動量を表す各軸それぞれ個別の数式モデルとする電気車制御装置を構成してもよい。

この第３の発明によれば、軸重移動補償トルク演算は、軸重移動に関わる１）〜５）の運動量を表す各軸個別の軸重移動量数式モデルに基づいてなされる。このため、軸重移動に関わる各種の運動量が考慮され、より正確な軸重移動量の補償トルク演算が実現される。

走行状態が一定に保たれている場合、すなわち、定速の状態にある場合には、第３の発明の軸重移動量数式モデルに比べてより簡易的な数式モデルで軸重移動量の運動量を表すことができる。このため、第４の発明として、第２の発明における軸重移動量数式モデルを、ａ）接線力による台車枠重心回り回転モーメントによる軸重移動量、ｂ）全軸の接線力による車体重心回り回転モーメントによる軸重移動量の運動量を表す各軸それぞれ個別の数式モデルとする電気車制御装置を構成してもよい。

また、第５の発明として、第２の発明における軸重移動量数式モデルとして、
１）電動機トルクによって歯車の間に伝わる力の車軸伝達成分、２）電動機トルクによって歯車の間に伝わる力の台車枠の電動機支持部への伝達成分、３）２）の力による台車枠重心回り回転モーメントにより作用する力、４）接線力による台車枠重心回り回転モーメントによる軸重移動量、５）全軸の接線力による車体重心回り回転モーメントによる軸重移動量の５つの運動量を表す各軸それぞれ個別の数式モデルでなる第１の軸重移動量数式モデルと、
ａ）接線力による台車枠重心回り回転モーメントによる軸重移動量、ｂ）全軸の接線力による車体重心回り回転モーメントによる軸重移動量の運動量を表す各軸それぞれ個別の数式モデルでなる第２の軸重移動量数式モデルと、
の少なくとも２つの軸重移動量数式モデルを用意し、
現在の走行状態に基づいて前記複数の軸重移動量数式モデルの中から適用する軸重移動量数式モデルを択一的に選択する選択手段を備え、
前記トルク指令演算手段が、前記選択手段により選択された軸重移動量数式モデルに基づいた軸重移動補償トルク演算により、各軸のトルク指令を算出する電気車制御装置を構成してもよい。

この第５の発明によれば、現在の走行状態に応じた適切な軸重移動量数式モデルによる適切なトルク指令を算出できるようになる。

本発明によれば、軸重移動補償トルク演算により、各軸の接線力係数を同等の値とさせるトルク指令が算出され、この算出されたトルク指令に従って電動機がトルク制御される。各軸の接線力係数が同等となるようなトルク指令がなされるため、力行／制動時に関わらず、各軸の空転又は滑走の発生確率が均一化され、電気車の走行性能が向上される。

以下、動輪２軸の台車を２台車備える電動車に本発明を適用した場合の実施形態について説明するが、本発明の適用可能な実施形態がこれに限られるものではない。また、各電動機の制御は個別制御（いわゆる１Ｃ１Ｍ）である。また、数式における変数及び係数のｎ又は添え字のｎは、軸の番号（１〜４）を示し、軸の番号は進行方向側より１，２・・・とする。

１．原理
先ず、本実施形態の原理を説明する前に、従来制御による場合の軸重移動量及び接線力係数について簡単に説明する。

図１は、従来制御において、本実施形態の適用対象とする電気車の力行時における各軸の引張力、軸重移動量、静止軸重に対する軸重移動量の割合、接線力係数の値（何れも概略値）の一例を示したものであり、各軸の引張力がともに５５，０００［Ｎ］であった場合の例を示している。なお、各軸の静止軸重は約１６５，０００［Ｎ］である。

同図に示される通り、力行時の軸重移動量は静止軸重に対して±１３％程度もあり、各軸の接線力係数の差は最大で０．０９になる。この結果、従来の電動機トルク制御では、各軸の空転又は滑走の発生確率が、軸重移動によって大きく変化することが分かる。

本実施形態の原理は、軸重移動量を考慮して各軸の引張力を適切に配分することで、各軸の接線力係数を一定に保とうとするものである。以下、本実施形態の原理について詳細に説明する。

図２は、車両に働くモーメントを説明するための図であり、図中右方向が進行方向である。台車及び各軸それぞれについて、進行方向前方（図中右側）から第１〜第２台車、第１〜第４軸と呼ぶ。

また、力行時（加速時）における各種の運動の方向を矢印で示している。第１〜第４軸それぞれには、車輪・レール間に接線力Ｆ_ｌ１〜Ｆ_ｌ４が働いており、車両全体には車体重心回りの回転モーメントＶＭＲが働き、第１，第２台車それぞれには接線力による台車枠重心回りの回転モーメントＢＭＲ１，ＢＭＲ２が働いている。図２は力行時であるため軸重移動量は、第１軸及び第２軸が上方向、第３軸及び第４軸が下方向であり、第２軸より第１軸の軸重移動量が大きく、第３軸より第４軸の軸重移動量が大きくなっている。なお、制動時は逆方向になる。

図２において、各軸に着目すると、次の５つの運動量が作用していると考えられる。すなわち、１）電動機トルクによって歯車の間に伝わる力の車軸伝達成分、２）電動機トルクによって歯車の間に伝わる力の台車枠の電動機支持部への伝達成分、３）２）の力による台車枠重心回り回転モーメントにより作用する力、４）接線力による台車枠重心回り回転モーメントによる軸重移動量、５）全軸の接線力による車体重心回り回転モーメントによる軸重移動量、の５つである。

以下、５つの運動量を説明するが、具体的な諸量として吊り掛け式台車の場合の諸量を例に挙げて説明する。
１）電動機トルクによって歯車の間に伝わる力の車軸伝達成分
先ず、電動機の回転力（トルク）による小歯車が大歯車を押す力は、車軸へ直接伝達される成分と、電動機が支持されている電動機支持部へ伝達される成分とに分かれて作用する。前者の力がこの１）の力であり、後者の力が２）の力となる。具体的には、第ｎ軸（ｎは１〜４）において小歯車が大歯車を押す力をＦ_ｅｎとすると、大歯車半径Ｒ及び軸箱・ノーズ間距離ａに基づく所定比率の力が、各軸の１）の力となり、（２−１）式〜（２−４）式の第１項が相当する。

２）電動機トルクによって歯車の間に伝わる力の台車枠の電動機支持部への伝達成分
上述した通り、電動機の回転力（トルク）による小歯車が大歯車を押す力のうち、電動機支持部へ伝達される成分が、この２）の力である。例えば吊り掛け式台車の場合、電動機支持部は台車枠のノーズ受け部になる。従って、各台車において前後の軸における小歯車が大歯車を押す力Ｆ_ｅｎの差のうち、大歯車半径Ｒと軸箱・ノーズ間距離ａとに基づく所定比率の力が、各軸の２）の力となり、（２−１）式〜（２−４）式の第２項が相当する。

３）２）の力による台車枠重心回り回転モーメントにより作用する力
２）の台車枠重心回り方向の力によって台車枠の重心回り回転モーメントが生じるため、この回転モーメントにより作用する力が考えられる。各台車における前後の軸の小歯車が大歯車を押す力Ｆ_ｅｎの和のうち、大歯車半径Ｒ、軸箱・ノーズ間距離ａ、当該台車内の車軸間距離ｌに基づく所定比率の力が、各軸の３）の力となり、（２−１）式〜（２−４）式の第３項が相当する。

４）接線力による台車枠重心回り回転モーメントによる軸重移動量
各台車において前後の軸の接線力により、台車枠重心回りの回転モーメントが働くため、この回転モーメントによる軸重移動が考えられる。各台車における前後の軸の接線力Ｆ_ｌｎの和のうち、車輪径Ｄ、レール頭頂面から牽引装置までの高さ距離ｈ、台車内の車軸間距離ｌに基づく所定比率の力が、各軸の４）の力（軸重移動量）となり、（２−１）式〜（２−４）式の第４項が相当する。

５）全軸の接線力による車体重心回り回転モーメントによる軸重移動量
全ての軸の接線力Ｆ_ｌｎの総和による車体重心回りの車両全体の回転モーメントが働くため、この回転モーメントによる軸重移動が考えられる。各軸の接線力Ｆ_ｌｎの和のうち、レール頭頂面から連結器までの高さ距離Ｈ、レール頭頂面から牽引装置までの高さ距離ｈ、台車中心間距離Ｌに基づく所定比率の力が、各軸の５）の力（軸重移動量）となり、（２−１）式〜（２−４）式の第５項が相当する。

以上５つの項に基づき、正負の方向を考慮して各軸の軸重移動量の数式モデルを記述すると、以下の（２−１）〜（２−４）式となる。

ここで、ｋ_１は大歯車半径Ｒ及び軸箱・ノーズ間距離ａに基づく係数、ｋ_２は大歯車半径Ｒ及び軸箱・ノーズ間距離ａに基づく係数、ｋ_３は大歯車半径Ｒ、軸箱・ノーズ間距離ａ、及び台車内の車軸間距離ｌに基づく係数、ｋ_４は車輪径Ｄ、レール頭頂面から牽引装置までの高さ距離ｈ、及び台車内の車軸間距離ｌに基づく係数、ｋ_５はレール頭頂面から連結器までの高さ距離Ｈ、レール頭頂面から牽引装置までの高さ距離ｈ、及び台車中心間距離Ｌに基づく係数であり、何れも車両固有の定数である。

また、各係数ｋ_１〜ｋ_５の具体的な例を挙げると、ｋ_１＝Ｒ／ａ、ｋ_２＝Ｒ／２ａ、ｋ_３＝（（ｌ／２）−ａ）Ｒ／（ｌ・ａ）、ｋ_４＝（（Ｄ／２）−ｈ）／ｌ、ｋ_５＝（Ｈ−ｈ）／２Ｌ、であり、値としては例えば、ｋ_１＝０．４３６１７、ｋ_２＝０．２１８０９、ｋ_３＝０．０５４０９、ｋ_４＝０．０２４、ｋ_５＝０．０５１５６が挙げられる。

また、第ｎ軸の接線力Ｆ_ｌｎは以下の（３）式で表される。

ここで、Ｆ_ｌｎは第ｎ軸の接線力、Ｆ_ｍｎは第ｎ軸の引張力、ｍは回転系等価慣性質量、αｎは第ｎ軸の車輪周加速度である。

また、第ｎ軸において、小歯車が大歯車を押す力Ｆ_ｅｎと引張力Ｆ_ｍｎとの関係は以下の（４）式で表される。

ここで、ｒは小歯車半径、Ｇは大歯車と小歯車の歯車比である。

（２−１）〜（２−４）式における小歯車が大歯車を押す力Ｆ_ｅｎと接線力Ｆ_ｌｎは、（３）式及び（４）式を代入することで引張力Ｆ_ｍｎの項に置き換えることが可能である。

一方、各軸の接線力係数μ_ｎは以下の（５）式で表される。

ここで、Ｗ_ｎは第ｎ軸の静止軸重、ΔＷ_ｎは第ｎ軸の軸重移動量である。

（５）式を変形すると、第ｎ軸の引張力Ｆ_ｍｎは以下の（６）式で表される。

ここで、（２−１）〜（２−４）式における小歯車が大歯車を押す力Ｆ_ｅｎと接線力Ｆ_ｌｎとを（３）式及び（４）式の引張力Ｆ_ｍｎの式に置き換え、置き換えた後の式を、（６）式の各軸の軸重移動量の項に代入することで、第１〜第４軸それぞれの引張力Ｆ_ｍｎを用いた４つの式でなる４元連立方程式が成立する。引張力Ｆ_ｍｎ以外の係数は全て車両固有の定数である。４つの変数に対して４つの連立方程式が成立するため、各変数の値、即ち第１〜第４軸それぞれの引張力Ｆ_ｍｎが求められる。すなわち、この４元連立方程式が、各軸の軸重移動量を補償した電動機トルク（引張力）を算出するための軸重移動補償トルク演算のための演算式である。

尚、トルク指令値τ_ｅｎ ^＊は、例えば以下の式で引張力Ｆ_ｍｎから求めることができる。

以上の通り、（２−１）〜（２−４）式で定義した各軸個別の軸重移動量数式モデルは、力行／制動に関わらずリアルタイムに変化する軸重移動量を動的に考慮した式である。この数式モデルによって導出される引張力Ｆ_ｍｎ及びトルク指令値τ_ｅｎ ^＊に従ったトルク制御によれば、各軸の軸重移動量の変化が考慮され、各軸の接線力係数を同等の値とさせるトルク制御が実現される。各軸の接線力係数が同等の値とされる結果、力行／制動に関わらず各軸における空転又は滑走の発生確率が均一化されることとなる。

２．実施例
図３は、本実施形態の電気車の主回路構成の概略を示すブロック図である。主回路は、第１〜第４軸それぞれについて、電動機１０と、インバータ２０と、電流センサ３０と、速度センサ４０と、ベクトル制御演算部１５０とを備えるとともに（図中、添え字の−ｎが軸の番号）、微分演算器１６０と、接線力係数発生器１７０と、トルク指令演算部１８０とを備えて構成される。

このうち、ベクトル制御演算部１５０、トルク指令演算部１８０、微分演算器１６０、及び接線力係数発生器１７０は、電動機制御装置１００として、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されるコンピュータ等によって実現される。電動機制御装置１００は、例えば制御ボードとして各種の制御装置の一部として実装されたり、或いは、インバータ２０を含めて一体的にインバータ装置として構成されたりするものである。

電動機１０は、インバータ２０から電力が供給されることで電動機軸を回転させ、小歯車及び大歯車を介して車軸を回転駆動する主電動機であり、例えば三相誘導電動機で実現される。

インバータ２０には、パンタグラフ及びコンバータを介して架線の電力が供給される。そして、インバータ２０は、ベクトル制御演算部１５０から入力されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊に基づいて出力電圧を調整し、電動機１０に印加する。

電流センサ３０は、電動機１０の入力端に設けられ、電動機１０に流入するＵ相、Ｖ相の電流値Ｉｕ、Ｉｖを検出する。速度センサ４０は、例えば車軸の軸端部に設けられ、車軸の回転速度を検出して速度信号を微分演算器１６０に出力する。

電動機制御装置１００のベクトル制御演算部１５０は従来公知のベクトル制御演算部と同様の構成である。ベクトル制御演算部１５０は電流センサ３０によって検出された電流値Ｉｕ、Ｉｖから励磁電流成分とトルク電流成分Ｉｑとを算出し、トルク指令演算部から入力されるトルク指令τ_ｅｎ ^＊及び不図示の電流指令演算装置から入力される磁束成分指令に基づいて、電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊を算出してインバータ２０に出力する。

以上のベクトル制御演算部１５０、インバータ２０、電流センサ３０、速度センサ４０、電動機１０の系統が、４軸分構成される。

次に、微分演算器１６０は、各軸の速度センサ４０によって各軸の回転速度を微分することで、加速度α_１〜α_４を算出してトルク指令演算部１８０に出力する。また、接線力係数発生器１７０は、従来公知の接線力係数発生器と同様の構成であり、ノッチ指令と接線力係数との対応関係を記憶しており、入力されたノッチ指令に対応する接線力係数を出力するものである。

トルク指令演算部１８０は、微分演算器１６０から入力される各軸の加速度α_１〜α_４と、接線力係数発生器１７０から入力される各軸の接線力係数μ_１〜μ_４とに基づいて、各軸の電動機を制御するためのトルク指令値τ_ｅｎ ^＊を算出して各軸それぞれのベクトル制御演算部１５０に出力する。

このトルク指令演算部１８０によるトルク指令値τ_ｅｎ ^＊の算出は、先ず第１〜第４軸それぞれの引張力Ｆ_ｍｎに係る上述した４元連立方程式を解く（軸重移動補償トルク演算を行う）ことで、各軸で発生させるべき引張力を算出する。４元連立方程式は、コンピュータ実行可能な公知の収束演算処理により求めることができるため、ここでは詳細な説明を省略する。そして、求められた引張力を（７）式に代入演算することで、各軸のトルク指令値τ_ｅｎ ^＊を算出する。

すなわち、トルク指令演算部１８０は現在の軸重移動量を考慮して、接線力係数発生器１７０により発生された各軸の接線力係数μ_１〜μ_４を同等の値に補償するための各軸の引張力Ｆ_ｍｎ（或いはトルク指令値τ_ｅｎ ^＊）を算出するといえる。

３．変形例
以上、本発明を適用した一実施の形態を説明したが、本発明が適用可能な実施形態が上述した実施形態に限られるわけではない。

（１）１）〜３）の運動量を省略した軸重移動量の簡易式モデル
小歯車が大歯車を押す力Ｆ_ｅｎにより、走行状態が一定に保たれている場合、すなわち、定速の状態にある場合には、１）〜３）の運動量を省略した次式（８−１）〜（８−４）の様な簡易式を適用するとしてもよい。この場合のｋ_４´の具体例としては、ｋ_４´＝ｈ／ｌが挙げられる。

（２）軸重移動量数式モデルの切替制御
上述した１）〜５）の運動量を用いた（２−１）〜（２−４）式による軸重移動量数式モデル（以下、「第１の軸重移動量数式モデル」という。）と、（８−１）〜（８−４）式による軸重移動量数式モデル（以下、「第２の軸重移動量数式モデル」という。）とを、電動車の走行状態に応じて切り替えることとしてもよい。具体的には、トルク指令演算部が、電動車が定速の状態にある場合には、第２の軸重移動量数式モデルを用い、加速又は減速している状態にある場合には、第１の軸重移動量数式モデルを用いて各軸のトルク指令を算出する。
なお、２つの軸重移動量数式モデルに限らず、走行状態に応じた３以上の軸重移動量数式モデルを用意し、現在の走行状態に応じた軸重移動量数式モデルを択一的に選択して、各軸のトルク指令を算出することとしてもよい。

（３）その他
例えば、上述の実施形態では、動輪２軸の台車を２台車備える電動車を例に挙げて説明したが、中間台車を有する３台車の電動車に本発明を適用することも勿論可能である。また、吊り掛け式の台車の諸量を用いて説明したが、カルダン式等の装架式の台車に本発明を適用することも勿論可能である。具体的には、上述の１）〜５）の運動量の式を、６軸用や装架式台車用に設計変更すればよく、当業者であれば自明の範囲内の変更である。

また、図３の主回路構成として、車軸の回転速度を速度センサによって直接検出することとして説明したが、所謂速度センサレスベクトル制御で用いられる推定方法（誘導電動機の電機子電圧，電機子電流を元に回転速度を推定する方法）によって速度を得ることとし、速度センサを不要としても良いことは勿論である。その他、同様の設計変更は当業者であれば適宜なし得るものである。

従来制御で電気車をトルク制御した場合の軸重移動量等の値の一例を示す図。 車両に働くモーメントを説明するための図。 電気車の主回路構成の概略を示す図。

符号の説明

１０ 電動機
２０ インバータ
１００ 電動機制御装置
１５０ ベクトル制御演算部
１６０ 微分演算器
１７０ 接線力係数発生器
１８０ トルク指令演算部

Claims (6)

1. 電動車の各電動機を個別にトルク制御する電気車制御装置であって、
   各軸に対する所与の接線力係数及び各軸の加速度と所定の車両固有定数とに基づき、前記各軸の接線力係数を同等の値に補償させる所定の軸重移動補償トルク演算を行って、前記各電動機それぞれのトルク指令を算出するトルク指令演算手段を備え、
   前記算出されたトルク指令に従って対応する電動機をトルク制御する電気車制御装置。
2. 前記トルク指令演算手段は、前記各軸それぞれについて、個別の軸重移動量数式モデルに基づいた軸重移動補償トルク演算により、当該軸のトルク指令を算出する請求項１に記載の電気車制御装置。
3. 前記軸重移動量数式モデルは、以下１）〜５）の運動量を表す前記各軸それぞれ個別の数式モデルでなる請求項２に記載の電気車制御装置。
   １）電動機トルクによって歯車の間に伝わる力の車軸伝達成分
   ２）電動機トルクによって歯車の間に伝わる力の台車枠の電動機支持部への伝達成分
   ３）２）の力による台車枠重心回り回転モーメントにより作用する力
   ４）接線力による台車枠重心回り回転モーメントによる軸重移動量
   ５）全軸の接線力による車体重心回り回転モーメントによる軸重移動量
4. 前記軸重移動量数式モデルは、以下ａ）〜ｂ）の運動量を表す前記各軸それぞれ個別の数式モデルでなる請求項２に記載の電気車制御装置。
   ａ）接線力による台車枠重心回り回転モーメントによる軸重移動量
   ｂ）全軸の接線力による車体重心回り回転モーメントによる軸重移動量
5. 前記軸重移動量数式モデルとして、１）電動機トルクによって歯車の間に伝わる力の車軸伝達成分、２）電動機トルクによって歯車の間に伝わる力の台車枠の電動機支持部への伝達成分、３）２）の力による台車枠重心回り回転モーメントにより作用する力、４）接線力による台車枠重心回り回転モーメントによる軸重移動量、５）全軸の接線力による車体重心回り回転モーメントによる軸重移動量の５つの運動量を表す各軸それぞれ個別の数式モデルでなる第１の軸重移動量数式モデルと、ａ）接線力による台車枠重心回り回転モーメントによる軸重移動量、ｂ）全軸の接線力による車体重心回り回転モーメントによる軸重移動量の運動量を表す各軸それぞれ個別の数式モデルでなる第２の軸重移動量数式モデルと、の少なくとも２つの軸重移動量数式モデルがあり、
   現在の走行状態に基づいて前記複数の軸重移動量数式モデルの中から適用する軸重移動量数式モデルを択一的に選択する選択手段を備え、
   前記トルク指令演算手段が、前記選択手段により選択された軸重移動量数式モデルに基づいた軸重移動補償トルク演算により、各軸のトルク指令を算出する請求項２に記載の電気車制御装置。
6. 電動車の各電動機を個別にトルク制御する電気車制御方法であって、
   各軸に対する所与の接線力係数及び各軸の加速度と所定の車両固有定数とに基づき、前記各軸の接線力係数を同等の値に補償させる所定の軸重移動補償トルク演算を行って、前記各電動機それぞれのトルク指令を算出し、算出したトルク指令に従って対応する電動機をトルク制御する電気車制御方法。

Images