| 【発明の名称】 |
ゴムタイヤ車両の制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】持留 裕之
【氏名】尾浪 義享
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| 【要約】 |
【課題】車両のゴムタイヤの径に差がある場合でも、脈動、振動を防止すると共にゴムタイヤの摩耗を低減し、また、ゴムタイヤが空転した場合でも、車両全体の駆動力の低下を防止する。
【解決手段】車両Ｖ１，Ｖ２，…は、駆動軸Ｄ１，Ｄ２，…に装着されたゴムタイヤＴ１，Ｔ２，…により走行する。電動機Ｍ１，Ｍ２，…は、それぞれ別個に設けられたＶＶＶＦインバータ制御装置Ｃ１，Ｃ２，…からの制御指令に従って駆動軸Ｄ１，Ｄ２，…を駆動する。ＶＶＶＦインバータ制御装置Ｃ１，Ｃ２，…は、各ゴムタイヤＴ１，Ｔ２，…のすべりが基準のゴムタイヤのすべりと同じになるように電動機Ｍ１，Ｍ２，…の駆動周波数を制御して出力トルクを合わせ、また、ゴムタイヤＴ１，Ｔ２，…が空転した際、そのゴムタイヤを駆動する電動機Ｍ１，Ｍ２，…に対する出力トルクを下げて再粘着時の衝撃力を下げる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 駆動軸に装着されたゴムタイヤにより走行するゴムタイヤ車両と、前記各駆動軸を回転駆動する誘導電動機と、前記各電動機にそれぞれ別個に設けられ、前記各ゴムタイヤのすべりが基準のゴムタイヤのすべりと同じになるように前記電動機の駆動周波数を制御して出力トルクを合わせるＶＶＶＦインバータ制御装置とを具備したことを特徴とするゴムタイヤ車両の制御装置。
【請求項２】 駆動軸に装着されたゴムタイヤにより走行するゴムタイヤ車両と、前記各駆動軸を回転駆動する誘導電動機と、前記各電動機にそれぞれ別個に設けられて該電動機を駆動制御するＶＶＶＦインバータ制御装置とを具備し、前記ＶＶＶＦインバータ制御装置は、各ゴムタイヤのすべりが基準のゴムタイヤのすべりと同じになるように電動機の駆動周波数を制御して出力トルクを合わせる手段と、前記ゴムタイヤが空転した際、その空転を検出して該空転したゴムタイヤの駆動軸に設けられている電動機に対する出力トルクを下げて再粘着時の機械要素に加わる衝撃力を下げる手段とを備えたことを特徴とするゴムタイヤ車両の制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各駆動軸毎に駆動用電動機を備えてなるゴムタイヤ車両の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、輸送機関として、ガイドウェイに沿ってゴムタイヤで走行する新交通システムが開発され、実用化されている。上記新交通システムは、快適性、低公害性、安全性に優れたシステムである。
【０００３】上記ゴムタイヤで走行する従来の車両の制御方法について、図４、図５、図６に基づいて説明する。図４は、単車両編成の駆動制御に係わる系統図、図５は複数車編成の駆動制御に係わる系統図である。また、図６は従来技術による制御方法を電動機特性曲線で表したものである。
【０００４】図５及び図６において、Ｖ１，Ｖ２，…は、複数の駆動軸Ｄ１，Ｄ２，…を有するＶＶＶＦ（Variable Voltage Variable Frequency ：可変電圧可変周波数）インバータ制御ゴムタイヤ車両であり、各々の駆動軸Ｄ１，Ｄ２，…に装着された複数の三相誘導電動機Ｍ１，Ｍ２…は、１台のＶＶＶＦインバータ制御装置Ｃ１により並列に制御するように構成されている。上記駆動軸Ｄ１，Ｄ２，…には、ゴムタイヤＴ１，Ｔ２，…が装着されている。
【０００５】車両の駆動制御は、目標走行速度に対して、必要となる駆動力（トルク）を手動運転用主幹制御装置Ｒ１，Ｒ２または自動運転制御装置Ａ１よりＶＶＶＦインバータ制御装置Ｃ１へ指令し、ＶＶＶＦインバータ制御装置Ｃ１は、その指令に従って電動機Ｍ１，Ｍ２，…のトルクを制御する。複数の駆動軸Ｄ１，Ｄ２，…の駆動は、手動運転用主幹制御装置Ｒ１，Ｒ２または自動運転制御装置Ａ１からのトルク制御指令と制御系内で検出された複数の状態量（速度、トルク）の平均値に基づき１台のＶＶＶＦインバータ制御装置Ｃ１によって一括制御される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の構成において、今、１台のＶＶＶＦインバータ制御装置Ｃ１で制御される電動機Ｍ１，Ｍ２，…で駆動される駆動軸Ｄ１，Ｄ２，…のゴムタイヤＴ１，Ｔ２，…の径がゴムタイヤの摩耗、偏荷重等により各々異なる場合、各電動機Ｍ１，Ｍ２，…とも同一に制御・出力されるトルク及び回転数に対して、ゴムタイヤ踏面での周速度は同一となるが、駆動力は三相誘導電動機Ｍ１，Ｍ２，…の特性により各駆動軸間に差異を生じる。図６において見ると、任意のゴムタイヤ間の径の差がＡ％の場合、基準の三相誘導電動機のすべりを２％とすると、ゴムタイヤの径の大きい方の電動機のすべりは、（２＋ａ／２）％、ゴムタイヤの径の小さい方の電動機のすべりは（２−ａ／２）％となり、そのトルクはそれぞれＴＱ１，ＴＱ２となる。つまり、車両として各軸間のタイヤ踏面周速度は同定されるものの、駆動軸間で駆動力の差を生じることになる。この駆動軸間での駆動力の差は、径の異なるゴムタイヤ間で反力として働き、タイヤ摩耗を助長する。また、周速度同定の過程において、車両に有害な脈動、振動を生じることになる。
【０００７】更に、１台のＶＶＶＦインバータ制御装置Ｃ１で制御される電動機Ｍ１，Ｍ２，…を有する駆動軸Ｄ１，Ｄ２，…の任意のタイヤが空転した場合、各電動機Ｍ１，Ｍ２，…とも同一に制御・出力されるトルク及び回転数に対して、空転したタイヤの路面では三相交流誘導電動機の特性に従って駆動力が減少すると共に、回転数が上昇する。
【０００８】ＶＶＶＦインバータ制御装置Ｃ１は、回転数の変化率、他の電動機の回転数の比較により空転が検出されるとトルクを低下させ、再粘着を図る。このとき、同時に空転していない駆動軸Ｄ１，Ｄ２，…の電動機Ｍ１，Ｍ２，…についても同様の制御が行なわれるため、車両としての駆動力は低下してしまう。この低下を極力小さくするため、トルクは再粘着するために必要な値より若干低めに下げられる。このため空転している軸に対して再粘着時のトルクが過大となり、駆動軸Ｄ１，Ｄ２，…に装備されている歯車装置等の機械要素へ加わる衝撃力が大きくなる。
【０００９】本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、車両のゴムタイヤの径に差がある場合でも、各駆動軸に対して所定のトルクを出力して駆動軸間のトルクの差異によって生じる車両に有害な脈動、振動を防止できると共にゴムタイヤの摩耗も低減でき、また、ゴムタイヤが空転しても、空転が発生したゴムタイヤを有する駆動軸に対する電動機のみトルクを絞ることができ、車両全体の駆動力の低下を少なくできると共に、再粘着時に歯車装置等の機械要素へ加わる衝撃力を下げることができるゴムタイヤ車両の制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係るゴムタイヤ車両の制御装置は、駆動軸に装着されたゴムタイヤにより走行するゴムタイヤ車両と、前記各駆動軸を回転駆動する誘導電動機と、前記各電動機にそれぞれ別個に設けられ、前記各ゴムタイヤのすべりが基準のゴムタイヤのすべりと同じになるように前記電動機の駆動周波数を制御して出力トルクを合わせるＶＶＶＦインバータ制御装置とを具備したことを特徴とする。
【００１１】本発明の請求項２に係るゴムタイヤ車両の制御装置は、駆動軸に装着されたゴムタイヤにより走行するゴムタイヤ車両と、前記各駆動軸を回転駆動する誘導電動機と、前記各電動機にそれぞれ別個に設けられて該電動機を駆動制御するＶＶＶＦインバータ制御装置とを具備し、前記ＶＶＶＦインバータ制御装置は、各ゴムタイヤのすべりが基準のゴムタイヤのすべりと同じになるように電動機の駆動周波数を制御して出力トルクを合わせる手段と、前記ゴムタイヤが空転した際、その空転を検出して該空転したゴムタイヤの駆動軸に設けられている電動機に対する出力トルクを下げて再粘着時の機械要素に加わる衝撃力を下げる手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は本発明に係わる単車両編成のゴムタイヤ車両の駆動制御系を示す系統図、図２は本発明に係わる複数両編成のゴムタイヤ車両の駆動制御系を示す系統図である。また、図３は、本発明に係わる制御方法を電動機特性曲線上で表したものである。
【００１３】図１に示す単車両編成の場合、車両Ｖ１に２つの駆動軸Ｄ１，Ｄ２が設けられ、それぞれ三相誘導電動機Ｍ１，Ｍ２により回転駆動される場合を示している。そして、上記各電動機Ｍ１，Ｍ２は、それぞれＶＶＶＦ（Variable Voltage Variable Frequency ：可変電圧可変周波数）インバータ制御装置Ｃ１，Ｃ２により制御される。この各ＶＶＶＦインバータ制御装置Ｃ１，Ｃ２には、自動運転制御装置Ａ１及び手動運転用主幹制御装置Ｒ１，Ｒ２が接続される。この手動運転用主幹制御装置Ｒ１，Ｒ２は、車両Ｖ１の前部及び後部の両運転席部分に設けられる。
【００１４】また、図２に示す複数両編成の場合、各車両Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に１つずつ駆動軸Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３が設けられ、それぞれ三相誘導電動機Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３により回転駆動される場合を示している。そして、上記各電動機Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３は、それぞれＶＶＶＦインバータ制御装置Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３により制御される。この各ＶＶＶＦインバータ制御装置Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３には、自動運転制御装置Ａ１及び手動運転用主幹制御装置Ｒ１が接続される。この手動運転用主幹制御装置Ｒ１は、先頭車両の運転席部分に設けられる。
【００１５】上記図１及び図２に示すように、車両Ｖ１，Ｖ２，…の駆動軸Ｄ１，Ｄ２，…に連結された三相交流誘導電動機Ｍ１，Ｍ２，…と、ＶＶＶＦインバータ制御装置Ｃ１，Ｃ２，…が一対一で回路構成されて個別に制御される。上記車両Ｖ１，Ｖ２，…の駆動軸Ｄ１，Ｄ２，…には、ゴムタイヤＴ１，Ｔ２，…が装着されている。上記ＶＶＶＦインバータ制御装置Ｃ１，Ｃ２，…は、ゴムタイヤＴ１，Ｔ２，…の空転を例えば対応する電動機Ｍ１，Ｍ２，…の回転数の変化率、他の電動機の回転数の比較等により検出する。上記ＶＶＶＦインバータ制御装置Ｃ１，Ｃ２，…は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）素子を使用したものが望ましい。このＩＧＢＴ素子を使用することにより、小型・軽量化を図ることができる。
【００１６】次に上記実施形態の動作を説明する。単車両編成または複数両編成の車両に使用されるゴムタイヤＴ１，Ｔ２，…の径の差がａ％であり、車輪のすべりを２％とすると、従来技術（図６）では、ゴムタイヤＴ１，Ｔ２，…の径の大きい方の電動機Ｍ１，Ｍ２，…のすべりは（２＋ａ／２）％、ゴムタイヤＴ１，Ｔ２，…の径の小さい方の電動機Ｍ１，Ｍ２，…のすべりは（２−ａ／２）％となり、その駆動力（トルク）は、それぞれＴＱ１，ＴＱ２となり、ゴムタイヤＴ１，Ｔ２，…の径差によって差が生じたが、本発明のように個別制御することにより、図３に示すようにすべりが基準のゴムタイヤと同じ２％になるように電動機Ｍ１，Ｍ２，…の駆動周波数を制御することにより出力トルクを合わせることができる。
【００１７】ゴムタイヤＴ１の径がゴムタイヤＴ２の径より大きい場合、ＶＶＶＦインバータ制御装置Ｃ１の出力電源周波数は、ゴムタイヤＴ１とＴ２の径の平均値において電動機のすべりが２％となる周波数より下げられ、ゴムタイヤＴ１を駆動する電動機Ｍ１のすべりが２％となるように設定される。
【００１８】一方、ＶＶＶＦインバータ制御装置Ｃ２の出力電源周波数は、同様にゴムタイヤＴ２を駆動する電動機Ｍ２のすべりが２％となるように上げられる。その結果、図３のＴＣ１，ＴＣ２に示すような電動機トルク特性が得られる。
【００１９】上記のように車両Ｖ１，Ｖ２，…のゴムタイヤＴ１，Ｔ２，…の径に差がある場合でも、各ゴムタイヤＴ１，Ｔ２，…を駆動する電動機Ｍ１，Ｍ２，…は、それぞれ独立したＶＶＶＦインバータ制御装置Ｃ１，Ｃ２，…で制御されるため、各駆動軸Ｄ１，Ｄ２，…に対して所定のトルクが出力されるので、駆動軸Ｄ１，Ｄ２，…間のトルクの差異によって生じる車両に有害な脈動、振動を防止でき、同時にゴムタイヤＴ１，Ｔ２，…の摩耗も低減することができる。
【００２０】また、車両Ｖ１，Ｖ２，…のゴムタイヤＴ１，Ｔ２，…が空転しても、各ゴムタイヤＴ１，Ｔ２，…が装着された駆動軸Ｄ１，Ｄ２，…の電動機Ｍ１，Ｍ２，…が個別に制御されているため、空転が発生したゴムタイヤＴ１，Ｔ２，…を有する駆動軸Ｄ１，Ｄ２，…を駆動する電動機Ｍ１，Ｍ２，…のみトルクを絞ることができ、車両全体の駆動力の低下を少なくすることができる。
【００２１】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、各ゴムタイヤＴ１，Ｔ２，…を駆動する電動機Ｍ１，Ｍ２，…は、それぞれ独立したＶＶＶＦインバータ制御装置Ｃ１，Ｃ２，…で制御するようにしたので、車両Ｖ１，Ｖ２，…のゴムタイヤＴ１，Ｔ２，…の径に差がある場合でも、各駆動軸Ｄ１，Ｄ２，…に対して所定のトルクを出力することができ、駆動軸Ｄ１，Ｄ２，…間のトルクの差異によって生じる車両に有害な脈動、振動を防止できると共に、ゴムタイヤＴ１，Ｔ２，…の摩耗も低減することができる。
【００２２】また、本発明は、駆動軸Ｄ１，Ｄ２，…の電動機Ｍ１，Ｍ２，…を個別に制御しているので、ゴムタイヤＴ１，Ｔ２，…が空転しても、空転が発生したゴムタイヤＴ１，Ｔ２，…を有する駆動軸Ｄ１，Ｄ２，…に対する電動機Ｍ１，Ｍ２，…のみトルクを絞ることができ、車両全体の駆動力の低下を一括制御の場合に比較して少なくできると共に、再粘着時に歯車装置等の機械要素へ加わる衝撃力を下げることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６２０８
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）６月２７日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１８２０９ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１月２２日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−１７１７５２ |
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