特許 6017842 再粘着制御方法及び電動機制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6017842

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年11月2日

(54)【発明の名称】再粘着制御方法及び電動機制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60L 9/16 20060101AFI20161020BHJP

【ＦＩ】

   B60L9/16 B

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-124106(P2012-124106)

(22)【出願日】2012年5月31日

(65)【公開番号】特開2013-251972(P2013-251972A)

(43)【公開日】2013年12月12日

【審査請求日】2015年5月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000173784

【氏名又は名称】公益財団法人鉄道総合技術研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100124682

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100104710

【弁理士】

【氏名又は名称】竹腰 昇

(74)【代理人】

【識別番号】100090479

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 一

(72)【発明者】

【氏名】山下 道寛

(72)【発明者】

【氏名】添田 正

【審査官】 清水 康

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−０３２６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１６４０１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３０４４６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２８９２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２１５５０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２５７６１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０３７９０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２４３８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０６９００２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｌ １／００ − ３／１２

Ｂ６０Ｌ ７／００ − １３／００

Ｂ６０Ｌ １５／００ − １５／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

粘着走行時に所与のトルクパタン値に従ったトルク指令値に従って動輪を駆動する電動機を制御している際に、前記動輪の空転又は滑走（以下「空転滑走」という。）の発生を検知した場合に前記トルク指令値を引き下げた後、前記所与のトルクパタン値に従ったトルク指令値に戻す制御を行う再粘着制御方法であって、
空転滑走の発生を検知した時の前記動輪の回転に係る加速度及び前記トルク指令値を用いて空転滑走検知時の負荷トルクを推定する負荷トルク推定ステップと、
空転滑走の発生を検知した時の前記動輪の空転滑走速度又は当該空転滑走速度相当値（以下包括して「空転滑走速度」という。）を用いて、前記空転滑走速度がゼロの場合の負荷トルクに近づけるように前記推定された負荷トルクを補正し、補正した負荷トルクに基づいて前記トルク指令値の一時復帰値を決定する一時復帰値決定ステップと、
空転滑走の発生を検知して前記トルク指令値を引き下げた後、所定時間の間、前記トルク指令値を前記一時復帰値に復帰させる一時復帰ステップと、
前記一時復帰ステップの後、前記所与のトルクパタン値に従ったトルク指令値に復帰させる復帰ステップと、
を含む再粘着制御方法。

【請求項2】

前記一時復帰値決定ステップは、前記空転滑走速度が大きいほど補正量を大きくするステップを含む、
請求項１に記載の再粘着制御方法。

【請求項3】

前記一時復帰値決定ステップは、空転滑走の発生を検知してから前記所与のトルクパタン値に従ったトルク指令値に復帰させるまでの間に再度の空転滑走の発生が検知された場合に、前記推定された負荷トルクを補正する補正量を小さくするように変更するステップを含む、
請求項１又は２に記載の再粘着制御方法。

【請求項4】

粘着走行時に所与のトルクパタン値に従ったトルク指令値に従って動輪を駆動する電動機を制御している際に、前記動輪の空転又は滑走（以下「空転滑走」という。）の発生を検知した場合に前記トルク指令値を引き下げた後、前記所与のトルクパタン値に従ったトルク指令値に戻す再粘着制御を行う電動機制御装置であって、
空転滑走の発生を検知した時の前記動輪の回転に係る加速度及び前記トルク指令値を用いて空転滑走検知時の負荷トルクを推定する負荷トルク推定手段と、
空転滑走の発生を検知した時の前記動輪の空転滑走速度又は当該空転滑走速度相当値（以下包括して「空転滑走速度」という。）を用いて、前記空転滑走速度がゼロの場合の負荷トルクに近づけるように前記推定された負荷トルクを補正し、補正した負荷トルクに基づいて前記トルク指令値の一時復帰値を決定する一時復帰値決定手段と、
空転滑走の発生を検知して前記トルク指令値を引き下げた後、所定時間の間、前記トルク指令値を前記一時復帰値に復帰させる一時復帰制御手段と、
前記一時復帰制御手段による前記一時復帰値への復帰の後、前記所与のトルクパタン値に従ったトルク指令値に復帰させる復帰制御手段と、
を備えた電動機制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、動輪の空転滑走の発生を検知した場合に、当該動輪を駆動する電動機を制御して当該動輪を再粘着させる再粘着制御方法等に関する。

【背景技術】

【0002】

電動機で動輪を駆動して走行する車両として電気車や電気自動車等が知られているが、以下、その代表例として電気車について説明する。電気車は車輪・レール間の接線力（粘着力ともいう。）によって加減速がなされる。電動機の発生トルクにより生じる駆動力が、車輪とレールとに働く粘着力以下であれば粘着走行がなされるが、粘着力を超えた場合には空転又は滑走（以下、「空転滑走」という。）が生じる。空転滑走の発生が検知された場合には、電動機の発生トルクを引き下げて粘着走行に復帰させる制御、すなわち再粘着制御が行われる（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

図１を参照して再粘着制御を具体的に説明する。図１は、空転滑走が発生していない一定加速中の状態から空転滑走が発生し、再粘着制御を行って再粘着するまでの一連の各信号波形の概略例を示している。横軸を時間ｔとして、上から順に、制御対象の動軸（動輪）の回転に係る軸速度Ｖ及び基準速度Ｖｍを示すグラフ、制御対称軸の回転に係る加速度Ａを示すグラフ、電動機トルクのトルク指令値τ_ｅ^＊を示すグラフである。空転滑走が発生していない状態では、軸速度Ｖは基準速度Ｖｍにほぼ一致し、トルク指令値τ_ｅ^＊はほぼ一定に保たれている。また、この状態では、トルク指令値τ_ｅ^＊は、車両速度やノッチ指令等に基づいて演算されたトルクパタン値τ_ｎ^＊（オリジナルの指令値）となっている。

【0004】

空転滑走が発生すると、軸速度Ｖが上昇し始め、基準速度Ｖｍとの差分である空転滑走速度（速度差）ΔＶが増加する。そして、時刻ｔ１において、空転滑走速度ΔＶが予め定められた空転滑走検知閾値Ｖｓに達すると、空転滑走の発生が検知される。

【0005】

空転滑走の発生が検知されると、再粘着制御が発動されて、トルク指令値τ_ｅ^＊の引き下げ制御が行われる。すると、加速度Ａの増加が次第に抑えられ、減少に転ずる。この間、軸速度Ｖは上がり続けるが、加速度Ａがゼロとなる時刻ｔ２では、軸速度Ｖの増加もゼロとなる。この加速度Ａがゼロとなったことを、空転滑走からもとの粘着走行への回復開始として検知する（回復検知）。なお、回復検知とする加速度Ａをゼロとして説明したが、説明の簡明化のためにゼロとしたものであって、所定の回復検知閾値（例えばゼロではなく、“＋１”や“−１”）以下に達した場合に回復開始として検知してもよい。

【0006】

回復検知がなされると、トルク指令値τ_ｅ^＊の引き下げを停止して、保持する。すると、マイナスとなっていた加速度Ａの減少が次第に抑えられ、やがて増加に転じる。また、基準速度Ｖｍからの乖離幅が大きくなっていた軸速度Ｖが低下し始める。そして、空転滑走速度ΔＶが予め定められた再粘着検知閾値Ｖｒ以下になると、再粘着したとして検知（再粘着検知）し、復帰動作用の制御が開始される。すなわち、トルク指令値τ_ｅ^＊をトルクパタン値τ_ｎ^＊に徐々に戻す制御が開始される。

【0007】

トルクの復帰制御は、先ず、トルク一時復帰値τ_ｌ^＊を目標トルク値として徐々に復帰制御させた後、トルクパタン値τ_ｎ^＊に徐々に戻す段階復帰制御が行われる。トルク一時復帰値τ_ｌ^＊は、トルクパタン値τ_ｎ^＊や加速度Ａを用いて算出される。トルク指令値τ_ｅ^＊がトルク一時復帰値τ_ｌ^＊となって所定時間が経過するまでの間、再度の空転滑走が検知されなければ、一時復帰を完了と判断して（時刻ｔ４）、トルクパタン値τ_ｎ^＊に向けてトルク指令値τ_ｅ^＊を徐々に復帰させる。そして、トルクパタン値τ_ｎ^＊に復帰した時刻ｔ５において、再粘着制御の終了となる。再粘着制御の終了後は、トルクパタン値τ_ｎ^＊がトルク指令値τ_ｅ^＊となる。

【0008】

尚、空転滑走検知及び再粘着検知の監視対象を軸速度Ｖ（ひいては空転滑走速度ΔＶ）としたが加速度Ａも監視対象に加えて併用することもある。また、回復検知の監視対象を加速度Ａとしたが、軸速度Ｖ（ひいては空転滑走速度ΔＶ）も監視対象に加えて併用し、加速度Ａがゼロとなる、或いは、空転滑走速度ΔＶが空転滑走検知閾値Ｖｓ以下の所定の閾値以下となったことを回復開始と見なして検知する方法も採用され得る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００２−４４８０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

再粘着制御下における各検出値や各制御値を調査した結果、トルク一時復帰値τ_ｌ^＊の算定において問題が生じ得ることが分かった。

【0011】

負荷トルクτ_ｌの算定に関する問題である。
トルク一時復帰値τ_ｌ^＊は、空転滑走の発生が検知された時のトルクパタン値τ_ｎ^＊や加速度Ａを用いて算出されるのが一般的であるが、その一例として例えば、次式（１）を用いて推定した負荷トルクτ_ｌに基づき算定する方法が知られている。
τ_ｌ＝τ_ｎ^＊−ｍ×Ａ ・・・（１）
ここで、ｍは等価慣性質量であり、車輪半径や歯車比等の電気車の諸元に基づき定まる既定値である。Ａは制御対象の動輪の回転角加速度である。
また、推定した負荷トルクτ_ｌをそのままトルク一時復帰値τ_ｌ^＊としてもよいし、次式（２）のように例えば、０．８や０．９といった１以下の係数ｋ_Ｄを乗じてトルク一時復帰値τ_ｌ^＊を定めるとしてもよい。
τ_ｌ^＊＝τ_ｌ×ｋ_Ｄ ・・・（２）

【0012】

本来、トルク一時復帰値τ_ｌ^＊は、実際に空転滑走が発生した際の負荷トルクτ_ｌに基づいて決定されるべきである。空転滑走が発生した際の負荷トルクτ_ｌであれば、できるだけ高いトルクでありながらも空転滑走が生じる可能性が低いからである。

【0013】

しかし、空転滑走の発生を“検知”した時点では、加速度Ａは有る程度の値を有している（図１の時刻ｔ１における加速度Ａ参照。）。従って、式（１）で推定される負荷トルクτ_ｌは、実際に空転滑走が発生した際の負荷トルクτ_ｌよりも小さな値として推定されてしまうという誤差が含まれている。この結果、従来のトルク一時復帰値τ_ｌ^＊は、本来よりも小さな値として算定されていた（誤差が含まれていた）と言える。

【0014】

本発明は、上述したトルク一時復帰値の算定における問題を解決するための手法を提案することを目的としてなされたものである。

【課題を解決するための手段】

【0015】

以上の課題を解決するための第１の形態は、
動輪の空転滑走の発生を検知した場合にトルク指令値を引き下げ、一時復帰値に復帰させた後に元のトルク指令値に戻す段階復帰制御によって、当該動輪を駆動する電動機を制御して当該動輪を再粘着させる再粘着制御方法であって、
前記動輪の回転に係る加速度及び前記トルク指令値を用いて空転滑走検知時の負荷トルクを推定する負荷トルク推定ステップ（例えば図５の負荷トルク推定部７１及び負荷トルク保持部７２による処理）と、
前記動輪の空転滑走速度又は当該空転滑走速度相当値を用いて前記推定された負荷トルクを補正して前記一時復帰値を決定する一時復帰値決定ステップ（例えば図５の補正部８０による処理）と、
を含む再粘着制御方法である。

【0016】

また、他の形態として、動輪の空転滑走の発生を検知した場合にトルク指令値を引き下げ、一時復帰値に復帰させた後に元のトルク指令値に戻す段階復帰制御によって、当該動輪を駆動する電動機を制御して当該動輪を再粘着させる電動機制御装置（例えば図４の電動機制御装置５０）であって、
前記動輪の回転に係る加速度及び前記トルク指令値を用いて空転滑走検知時の負荷トルクを推定する負荷トルク推定手段（例えば図５の負荷トルク推定部７１及び負荷トルク保持部７２）と、
前記動輪の空転滑走速度又は当該空転滑走速度相当値を用いて前記推定された負荷トルクを補正して前記一時復帰値を決定する一時復帰値決定手段（例えば図５の補正部８０）と、
を備えた電動機制御装置を構成することとしてもよい。

【0017】

上述した課題の通り、動輪の加速度及びトルク指令値を用いて推定された負荷トルクは必ずしも正確ではない。しかし、この正確でない負荷トルクに含まれている誤差は、後述する実施形態の通り、動輪の空転滑走速度或いはその相当値を用いて補正することが可能である。そこで、第１の形態等によれば、推定された空転滑走検知時の負荷トルクを、空転滑走速度に基づいて補正することができる。

【0018】

後述する通り、空転滑走速度が大きいほど、負荷トルクの誤差は大きくなることから、第２の形態のように、前記一時復帰値決定ステップが、前記空転滑走速度が大きいほど補正量を大きくするステップを含む再粘着制御方法を構成することとしてもよい。

【0019】

また、第３の形態のように、前記一時復帰値決定ステップが、再粘着制御中の空転滑走検知の回数に応じて補正量を変更するステップ（例えば図６の連続空転滑走係数算出部８５及び乗算器８６による処理）を含む再粘着制御方法を構成することとしてもよい。

【0020】

この第３の形態によれば、一時復帰中に再度空転滑走が検知された場合には、その回数に応じて負荷トルクの補正量が変更されるため、さらなる空転滑走をしないように一時復帰値を適切な値に制御することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】再粘着制御を説明するための図。

【図2】空転滑走速度と接線力係数の関係を示す図。

【図3】空転滑走速度と接線力係数補正値の関係を示す図。

【図4】電気車の主回路の回路ブロックを示す図。

【図5】一時復帰値決定部のブロック図。

【図6】一時復帰値決定部の変形例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を説明する。尚、以下では、本発明を電気車に適用した場合を説明するが、電動機で動輪を駆動して走行する車両（電動車両）であれば、電気自動車にも適用することが可能である。また、空転に適用した場合について説明するが、滑走においても同様に適用することが可能である。滑走時のブレーキ制御としても、回生ブレーキばかりでなく、機械ブレーキによるブレーキ制御を行う電気車への適用も可能であることは勿論である。
また、本発明の考え方の基礎となる原理を先に説明した後に、具体的な実施例について詳細に説明する。

【0023】

［原理］
空転滑走を検知する前後一定期間（１００ｍｓ〜２００ｍｓ程度）の間（図１の時刻ｔ１前後）の各検出値や各制御値から、この期間の接線力係数μを調査した結果の１つが図２である。図２の各プロットは、複数の空転滑走速度ΔＶにおいて、その時に検出されていた軸速度Ｖ及び加速度Ａを用いて求めた接線力係数μを示している。空転滑走速度ΔＶが大きくなるほど、接線力係数μが小さくなるという図中直線近似で簡略化される相関関係（傾き）がある。

【0024】

なお、空転滑走が発生していない状態での接線力係数を仮に図示すると、図２のμ_ｎとなる。トルクパタン値τ_ｎ^＊に応じた接線力係数である。この状態で空転滑走が発生すると、μ_０にまで低下する。すなわち、接線力係数μ_０が、空転滑走が発生した際の接線力係数と言える。
また、図２において縦軸が接線力係数となっているが、負荷トルクτ_ｌ＝μ×Ｍｇ×ｒ（Ｍｇは軸重、ｒは車輪半径）の関係から、接線力係数μと負荷トルクτ_ｌとは比例関係にあると言え、接線力係数μと空転滑走速度ΔＶの相関関係は、負荷トルクτ_ｌと空転滑走速度ΔＶの相関関係に置き換えることができる。

【0025】

この相関関係を用いれば、空転滑走を検知する前後の空転滑走速度ΔＶさえ分かれば、式（１）を用いて推定される負荷トルクτ_ｌを、空転滑走が発生した際の負荷トルクに補正することができる。

【0026】

例えば、図２において、空転滑走を検知した時の空転滑走速度がΔＶ_Ｓであったとする。このときの接線力係数はμ_Ｓであり、式（１）を用いて推定される負荷トルクτ_ｌも、このμ_ｓ相当の値である。しかし、本来、トルク一時復帰値τ_ｌ^＊の基準としたい負荷トルクは、空転滑走が発生した際の負荷トルクであり、空転滑走速度ΔＶがゼロとなっていた時点の負荷トルクである。この本来求めたい負荷トルクと、推定された負荷トルクτ_ｌとの差は、誤差と言える。この誤差は次のように補正して、本来の負荷トルクを求めることができる。すなわち、図２の相関関係（直線の傾き）と、空転滑走速度ΔＶ_ｓから、（μ_０−μ_ｓ）を求める。この（μ_０−μ_ｓ）に相当するトルクを、式（１）を用いて推定された負荷トルクτ_ｌに加算することで、空転滑走が発生した際の、空転滑走速度ΔＶがゼロの時点の負荷トルクを求めることができる。

【0027】

以上、空転滑走速度ΔＶと接線力係数μの相関関係を利用して、推定した負荷トルクτ_ｌを補正することが可能となる。具体的な方法としては、空転滑走速度ΔＶが大きくなるほど、接線力係数μが小さくなり、その相関関係が一定であるため、空転滑走速度ΔＶに応じた接線力係数補正値Δμを例えば図３のように定める。図３では、空転滑走速度ΔＶが大きいほど、接線力係数補正値Δμが大きくなる相関関係として設定される。
空転滑走を検知した時点の空転滑走速度ΔＶから接線力係数補正値Δμを求め、求めた接線力係数補正値Δμをトルクに換算して、式（１）で推定した負荷トルクτ_ｌに加算して補正することで、本来求めたい、空転滑走が発生した際の負荷トルクを得ることができ、トルク一時復帰値τ_ｌ^＊を理想的な値に近い値に設定することが可能となる。

【0028】

［実施例］
次に、上述の原理を適用した実施例を説明する。
図４は、電気車の主回路の回路ブロックのうち、本実施例に関係する構成を概略的に示した図であり、一の駆動軸について示している。電動機の制御は個別制御（いわゆる１Ｃ１Ｍ）として以下説明するが、本発明の適用可能な形態がこれに限られるものではない。例えば、動輪２軸を一括して制御する１Ｃ２Ｍに適用することも可能である。

【0029】

図４において、本実施例に係る電気車の主回路は、電動機１０と、パルスジェネレータ２０と、インバータ３０と、電流センサ４０と、電動機制御装置５０とを有して構成される。

【0030】

電動機１０は、インバータ３０から電力が供給されることで車軸を回転駆動する主電動機（メインモータ）であり、例えば３相誘導電動機で実現される。パルスジェネレータ２０は、駆動軸の回転を検出する回転検出器であり、検出信号であるＰＧ信号をベクトル演算制御装置５９に出力する。尚、パルスジェネレータの代わりに速度発電機等の他の回転検出器を用いてもよい。電流センサ４０は、電動機１０の入力端に設けられ、電動機１０に流入するＵ相及びＶ相の電流Ｉｕ，Ｉｖを検出する。インバータ３０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、ベクトル演算制御装置５９から入力されるＵ相、Ｖ相及びＷ相それぞれの電圧指令値Ｖｕ^＊，Ｖｖ^＊，Ｖｗ^＊に基づいて出力電圧を調整し、電動機１０に給電する。

【0031】

電動機制御装置５０は、電動機１０をベクトル制御する。この電動機制御装置５０は、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、例えば制御ボードとして電動機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３０を含めて一体的にインバータ装置として構成される。また、電動機制御装置５０は、速度検出部５１と、加速度検出部５３と、トルクパタン値演算装置５５と、再粘着制御装置６０と、トルク指令決定部５７と、ベクトル演算制御装置５９とを備えている。

【0032】

速度検出部５１は、ＰＧ信号を時間軸方向に平滑化するフィルタ処理を行って、軸速度Ｖを検出する。加速度検出部５３は、速度検出部５１で検出された時間的に前後する軸速度Ｖに基づいて加速度Ａを検出する。なお、いわゆる速度センサレスベクトル制御により電動機１０を駆動制御する場合には、パルスジェネレータ２０及びＰＧ信号を使用せず、電流センサ４０によって検出される電動機１０への駆動電流を用いて速度を算出し、これを微分することで加速度を検出することにしても良い。

【0033】

トルクパタン値演算装置５５は、基準速度Ｖｍ及びノッチ信号に基づいてトルク指令値のトルクパタン値τ_ｎ^＊を演算して出力する。基準速度Ｖｍは、電車の走行速度であり、例えば運転台から得られる速度としてもよいし、Ｔ車の従輪の軸速度としてもよい。また、車両内の各軸の軸速度のうち、力行時であれば最小値、ブレーキ時であれば最大値等として決定してもよい。トルクパタン値τ_ｎ^＊の演算処理は公知であるため、説明を省略する。

【0034】

トルク指令決定部５７は、空転滑走が検知されていない通常時は、トルクパタン値演算装置５５から出力されるトルクパタン値τ_ｎ^＊をトルク指令値τ_ｅ^＊として決定し、再粘着制御の実行中は、再粘着制御装置６０から出力される再粘着用指令値τ_ｒ^＊をトルク指令値τ_ｅ^＊として決定する。なお、再粘着制御の実行中か否かは、再粘着制御装置６０からの制御信号（不図示）で判定する。

【0035】

ベクトル演算制御装置５９は、電流センサ４０により検出されたＩｖ，Ｉｕをｄ−ｑ軸座標変換することで得られるｄ軸成分である励磁電流成分Ｉｄ及びｑ軸成分であるトルク電流成分（電動機トルク分電流）Ｉｑや、トルク指令値τ_ｅ^＊等に基づいて、インバータ３０に対する電圧指令値Ｖｕ^＊，Ｖｖ^＊，Ｖｗ^＊を生成する。なお、電圧指令値Ｖｕ^＊，Ｖｖ^＊，Ｖｗ^＊を算出する演算処理は公知の演算処理であるため、説明は省略する。

【0036】

再粘着制御装置６０は、空転滑走検知部６１と、回復検知部６３と、再粘着検知部６５と、再粘着制御部６７とを有する。再粘着制御装置６０の概略動作は、図１を参照して説明した再粘着制御と同様である。すなわち、基準速度Ｖｍ、軸速度Ｖ及び加速度Ａを用いて空転滑走検知部６１が空転滑走の発生を検知すると、再粘着制御部６７は、再粘着制御を開始して、トルクパタン値τ_ｎ^＊を徐々に低減させた指令値を再粘着用指令値τ_ｒ^＊として生成・出力する。また、再粘着制御の開始信号をトルク指令決定部５７に出力する。

【0037】

そして、トルクの引き下げが行われて空転滑走からもとの粘着走行への回復開始を回復検知部６３が検知すると、再粘着制御部６７は、再粘着用指令値τ_ｒ^＊の引き下げを停止して保持する。
その後、再粘着検知部６５が再粘着を検知すると、再粘着制御部６７は、トルク一時復帰値τ_ｌ^＊に近づけるように再粘着用指令値τ_ｒ^＊を徐々に高める一時復帰の制御を行う。そして、所定時間の間、空転滑走検知部６１による検知がなされなければ、一時復帰を完了と判断して、再粘着制御部６７は、再粘着用指令値τ_ｒ^＊をトルクパタン値τ_ｎ^＊に徐々に近づけ、一致する値となったら、再粘着制御を完了とし、完了信号をトルク指令決定部５７に出力する。

【0038】

図５は、トルク一時復帰値τ_ｌ^＊を決定する処理部である一時復帰値決定部７０の機能ブロックを示す図である。
一時復帰値決定部７０は、負荷トルク推定部７１と、負荷トルク保持部７２と、補正部８０とを有して構成される。負荷トルク推定部７１は、加速度検出部５３で検出された加速度Ａと、トルクパタン値演算装置５５で算出されたトルクパタン値τ_ｎ^＊とを用いて、式（１）に従って負荷トルクを推定し、負荷トルク保持部７２に出力する。
負荷トルク保持部７２は、空転滑走検知部６１から空転滑走の検知信号を入力したタイミングで、保持している負荷トルクを、負荷トルク推定部７１から入力された負荷トルクに更新して保持する。従って、負荷トルク推定部７１及び負荷トルク保持部７２によって、空転滑走の発生を検知した時の負荷トルクが推定されることとなる。

【0039】

補正部８０は、負荷トルク保持部７２が保持している、空転滑走の発生を検知した時の負荷トルクを補正する機能部であり、減算器８１と、空転滑走速度保持部８２と、接線力係数補正値算出部８３と、換算部８７と、加算器８９とを有して構成される。

【0040】

減算器８１は、速度検出部５１で検出された軸速度Ｖから基準速度Ｖｍを減算することで空転滑走速度（速度差）ΔＶを算出し、空転滑走速度保持部８２に出力する。空転滑走速度保持部８２は、空転滑走検知部６１から空転滑走の検知信号を入力したタイミングで、保持している空転滑走速度を、減算器８１から入力された空転滑走速度に更新して保持する。従って、減算器８１及び空転滑走速度保持部８２によって、空転滑走の発生を検知した時の空転滑走速度ΔＶが算出・保持されることになる。

【0041】

接線力係数補正値算出部８３は、図３に示した空転滑走速度ΔＶから接線力係数補正値Δμを求めるデータを記憶しており、空転滑走速度保持部８２に保持されている空転滑走速度に対応する接線力係数補正値を算出して、換算部８７に出力する。空転滑走速度ΔＶから接線力係数補正値Δμを求めるデータは、関数式のデータであってもよいし、テーブル形式のデータであってもよい。

【0042】

換算部８７は、接線力をトルクに換算する機能部であり、軸重や車輪径、歯車比等の既知の値に基づいて換算式が予め設定される。換算部８７は、接線力係数補正値算出部８３で算出された接線力係数補正値Δμを、トルクに換算し、負荷トルクを補正するための負荷トルク補正値として加算器８９に出力する。

【0043】

加算器８９は、負荷トルク保持部７２が保持している、空転滑走の発生を検知した時の負荷トルクに、換算部８７から出力された負荷トルク補正値を加算することで補正し、補正した後の負荷トルクをトルク一時復帰値τ_ｌ^＊として生成・出力する。

【0044】

以上の実施例によれば、空転滑走の発生を検知した時に推定した負荷トルクを、空転滑走を検知した時の空転滑走速度に基づいて補正することで、推定した負荷トルクに含まれる誤差を低減させ、本来の空転滑走が発生した際の負荷トルクに近い値を求めることができる。空転滑走の発生を検知した時に推定した負荷トルクを補正せずにトルク一時復帰値τ_ｌ^＊を決定した場合には、本来の値より低い値となってしまう。本実施例によれば、トルク一時復帰値τ_ｌ^＊を本来の値に近づけることができる。この結果、従来と比較して、空転滑走制御の段階復帰制御中における電気車の牽引力を増加させることができる。

【0045】

［変形例］
本発明が適用可能な実施例は上述の実施例に限られるわけではない。例えば、再粘着制御部６７が再粘着用指令値τ_ｒ^＊を生成し、トルク指令決定部５７がトルクパタン値τ_ｎ^＊と再粘着用指令値τ_ｒ^＊とを切り替えてトルク指令値τ_ｅ^＊を決定することとして説明した。これを、再粘着制御部６７は、再粘着用指令値τ_ｒ^＊を生成するのではなく、トルクパタン値τ_ｎ^＊に対する引き下げ量（或いは引き下げ割合）を算定し、トルク指令決定部５７が、トルクパタン値τ_ｎ^＊から引き下げ量分のトルクを減算してトルク指令値τ_ｅ^＊を決定することとしてもよい。

【0046】

また、図５の補正部８０によって補正された後の負荷トルクに一定の係数ｋ_Ｄを乗じてトルク一時復帰値τ_ｌ^＊を決定する式（２）の方式を採用してもよい。

【0047】

また、再粘着制御中に再度空転滑走が検知される場合もある。その場合、空転滑走の検知回数（再検知回数）に応じて、トルク一時復帰値τ_ｌ^＊を低減させるようにしてもよい。図６は、この場合の一時復帰値決定部の変形例を示す図である。図６の一時復帰決定部７０Ａは、図５の一時復帰決定部７０に比べて、補正部８０Ａが異なる。また、式（２）の方式を採用するため、乗算器７８が更に追加された構成となっている。

【0048】

補正部８０Ａは、図５の補正部８０に、更に連続空転滑走係数算出部８５と、乗算器８６とを追加した構成である。連続空転滑走係数算出部８５は、次式（３）を用いて、１回の再粘着制御において空転滑走の発生が検知された回数に応じて、連続空転滑走係数ｋ_Ｃを算出する。
ｋ_Ｃ＝１−（ｉ−１）×Ｃ_Ｃ ・・・（３）
ここで、ｉは、連続空転滑走回数であり、Ｃ_Ｃは低減係数である。連続空転滑走係数算出部８５は、カウンタ回路を有しており、空転滑走検知部６１から検知信号が入力される毎にカウントアップし、再粘着検知部６５からの検知信号でリセットすることで、連続空転滑走回数ｉを計数している。低減係数Ｃ_Ｃはゼロより大きく１未満の値が定められ、好適にはゼロより大きく０．１以下の値が定められる。
連続空転係数算出部８５は、連続空転滑走回数ｉが１の場合には、連続空転滑走係数ｋ_Ｃを１とし、以降、連続空転滑走滑走回数ｉが増加するに従って、連続空転滑走係数ｋ_Ｃを徐々に小さくする。

【0049】

乗算器８６は、接線力係数補正値算出部８３で算出された接線力係数補正値Δμと、連続空転滑走係数算出部８５で算出された連続空転滑走係数ｋ_Ｃとを乗算して、換算部８７に出力する。この結果、再粘着制御中において空転滑走の発生が検知される毎に、負荷トルクの補正量が小さくなることとなり、空転滑走の再発を抑制することが可能となる。

【0050】

また、一時復帰値決定部７０Ａは、式（２）を実現するための構成として乗算器７８を有している。乗算器７８は、補正部８０Ａで補正された後の負荷トルクに対して、係数ｋ_Ｄを乗算する。係数ｋ_Ｄは例えば０．８〜０．９程度の値として定めることもできるし、１．０とすることも可能である。１．０の場合には、乗算器７８を省略する図５の構成と同じである。この乗算器７８による乗算後の値がトルク一時復帰値τ_ｌ^＊となる。

【0051】

また、上述の実施形態では、空転滑走の発生を検知した時に推定した負荷トルクを、空転滑走を検知した時の空転滑走速度を用いて補正することとした。具体的には、空転滑走を検知した時の空転滑走速度ΔＶに基づいて接線力係数補正値Δμを算出し、推定した負荷トルクを補正することとして説明した。しかし、空転滑走速度ΔＶと等価的に扱える相当値を用いて、推定した負荷トルクを補正してもよい。例えば、図２，３の横軸を「すべり率」としても、接線力係数μや接線力係数補正値Δμとの関係は同様と言えるため、空転滑走速度ΔＶの代わりにすべり率を用いて、推定した負荷トルクを補正してもよい。この場合、空転滑走速度保持部８２は、空転滑走速度ΔＶの代わりにすべり率を保持し、接線力係数補正値算出部８３は、すべり率から接線力係数補正値Δμを算出する。

【0052】

また、上述の実施形態では、空転滑走を検知する前後における空転滑走速度ΔＶと接線力係数μとの相関関係を一定とみなし（図２参照）、この一定の関係に基づいて、空転滑走速度ΔＶに応じた接線力係数補正値Δμを定めることとした（図３参照）。しかし、この相関関係を随時更新することとしてもよい。具体的には、空転滑走を検知した後に、複数回、空転滑走速度ΔＶと接線力係数μ（より詳細には接線力係数を求めるための諸量）とをサンプリングし、相関関係を求める。例えば、サンプリング回数を２回とし、図２のような直線近似の相関関係（傾き）を求めれば良い。そうしてこの相関関係に基づいて、例えば傾きの正負を逆にし、図３のような空転滑走速度ΔＶと接線力係数補正値Δμとの正比例の関係を更新・定義すればよい。

【符号の説明】

【0053】

５０ 電動機制御装置
５５ トルクパタン値演算装置
５７ トルク指令決定部
６０ 再粘着制御装置
６１ 空転滑走検知部
６７ 再粘着制御部
７０ 一時復帰値決定部
７１ 負荷トルク推定部
７２ 負荷トルク保持部
８０ 補正部
８１ 減算器
８２ 空転滑走速度保持部
８３ 接線力係数補正値算出部
８７ 換算部
８９ 加算器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】