專(zhuān)利名稱(chēng)：用于公路車(chē)輛的全電控電氣制動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及公路車(chē)輛，尤其涉及使用電力牽引的公路車(chē)輛的制動(dòng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電動(dòng)車(chē)輛包括使其移位所需電能被儲(chǔ)存在電池中的車(chē)輛和通過(guò)驅(qū)動(dòng)發(fā) 電機(jī)的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)或通過(guò)燃料電池在車(chē)上產(chǎn)生電能的車(chē)輛。由一個(gè)或多個(gè) 電機(jī)確保車(chē)輛牽引。通過(guò)常規(guī)機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)確保車(chē)輛制動(dòng)，機(jī)械制動(dòng)有時(shí) 采用電氣輔助。此時(shí)，因?yàn)殡姍C(jī)為可逆的，其在車(chē)輛制動(dòng)階段過(guò)程中也可用作發(fā)電 機(jī)，此時(shí)可選擇地通過(guò)熱消散可將機(jī)械制動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為車(chē)輛需吸收的電 能。該工作模式通常稱(chēng)為"電氣制動(dòng)"或"再生制動(dòng)"?，F(xiàn)有技術(shù)中已提出使用電力牽引的許多車(chē)輛。應(yīng)提及，例如根據(jù)描述每個(gè)車(chē)輪由對(duì)應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的系列混合型四輪車(chē)輛的專(zhuān)利申請(qǐng)GB 2 383 567 制成的車(chē)輛，所述專(zhuān)利可使該裝置重新配置動(dòng)態(tài)車(chē)輛控制器功能。該專(zhuān)利 申請(qǐng)不涉及制動(dòng)，但是涉及由電動(dòng)機(jī)施加至車(chē)輛的偏航轉(zhuǎn)矩。也應(yīng)提及根 據(jù)描述每個(gè)車(chē)輪由對(duì)應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的系列混合型四輪車(chē)輛的專(zhuān)利 GB 2 344 799制成的車(chē)輛，所述專(zhuān)利更具體地描述用于輔助常規(guī)機(jī)械摩 擦型制動(dòng)系統(tǒng)的電氣制動(dòng)操作。實(shí)際上，電機(jī)用作發(fā)電機(jī)以確保車(chē)輛適度減速，以盡可能地恢復(fù)能量 并儲(chǔ)存在蓄電池中，或用于將其消散以減小車(chē)輛機(jī)械制動(dòng)器所承受的應(yīng) 力。實(shí)際上通常以輔助方式通過(guò)液壓控制的機(jī)械制動(dòng)器確保車(chē)輛的主制 動(dòng)，且目前常設(shè)有已知為"ABS"的防抱死功能。制動(dòng)是至關(guān)重要的車(chē)輛安全功能。機(jī)械制動(dòng)器具有相當(dāng)大的功率，足以導(dǎo)致車(chē)輪抱死，所述功率 由防抱死功能限定，與最大夾緊力相關(guān)。為確保乘客安全，客運(yùn)車(chē)輛制動(dòng) 系統(tǒng)通常能夠確保減速度達(dá)到1 "g"量級(jí)，其中g(shù)為加速度單位，而其數(shù) 值"l"相當(dāng)于地球重力。此外，在電力牽引車(chē)輛中，特別地值得在車(chē)輪中引入電機(jī)，因?yàn)槠湎?除機(jī)械軸并為車(chē)輛基本結(jié)構(gòu)提供更大的范圍。現(xiàn)有技術(shù)已知將電機(jī)并入車(chē)輪的多種裝置。專(zhuān)利申請(qǐng)W0 2003/065546提出布置四個(gè)電機(jī)通過(guò)行星齒 輪系傳遞其轉(zhuǎn)矩至車(chē)輪。專(zhuān)利EP 0878332公開(kāi)了包括位于車(chē)輪內(nèi)的車(chē)輪 垂直懸掛和旋轉(zhuǎn)牽引電機(jī)的地面接觸系統(tǒng)。車(chē)輪與電機(jī)之間存在減速級(jí)， 所述電機(jī)與齒輪嚙合，所述齒輪與車(chē)輪同軸。當(dāng)然，車(chē)輪包括盤(pán)式制動(dòng)器 以確保腳踏制動(dòng)功能。此外，地面接觸系統(tǒng)包括樞軸以使車(chē)輪轉(zhuǎn)向。如此 地面接觸系統(tǒng)的所有機(jī)械功能包括在車(chē)輪中。最后，專(zhuān)利申請(qǐng) DE 100 54 368描述包括電機(jī)的車(chē)輪與用于控制電機(jī)的電子裝置；也討論 了除使車(chē)輛固定情況外取消機(jī)械制動(dòng)器的可能性。但是，在電力牽引車(chē)輛的情況下，取消機(jī)械制動(dòng)器仍有風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)?電氣制動(dòng)顯然需要能量足夠大，且極為可靠，不會(huì)使車(chē)輛或甚至車(chē)輪更 重。此外，也應(yīng)可能以轉(zhuǎn)換為適用行車(chē)制動(dòng)器(service brake)的方式控制電氣制動(dòng)，制動(dòng)車(chē)輛而不會(huì)損害穩(wěn)定性，而同時(shí)利用車(chē)輪可用的組合， 其夾緊力可變化且是不均勻的，且最大級(jí)別制動(dòng)所產(chǎn)生的所有能量需能夠 被吸收。本發(fā)明目的是提出使車(chē)輛的地面接觸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化的可靠全電氣制 動(dòng)系統(tǒng)。本發(fā)明提出實(shí)用的裝置以完全通過(guò)電氣完成腳踏制動(dòng)功能，而同 時(shí)確保高級(jí)別安全性。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種用于公路車(chē)輛的全電控電氣制動(dòng)系統(tǒng)，所述公路車(chē)輛 配裝有多個(gè)車(chē)輪，每個(gè)車(chē)輪旋轉(zhuǎn)地連接到至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，每個(gè)旋轉(zhuǎn)電 機(jī)與單一車(chē)輪配合， 一個(gè)電子車(chē)輪控制模塊控制同一車(chē)輪的電機(jī)，每個(gè)電子控制模塊使得可選擇性地對(duì)所述車(chē)輪施加已確定幅值和符號(hào)的控制轉(zhuǎn) 矩，其方式為所述車(chē)輪根據(jù)所述確定的控制轉(zhuǎn)矩對(duì)車(chē)輛施加驅(qū)動(dòng)力或制動(dòng) 力，所述系統(tǒng)包括確?？v向車(chē)輛移位的管理的中央單元，所述中央單元控 制所有電子車(chē)輪控制模塊，所述中央單元具有由車(chē)輛制動(dòng)控制信號(hào)所啟動(dòng) 的車(chē)輛制動(dòng)工作模式，所述車(chē)輛制動(dòng)控制信號(hào)具有表示用于所述車(chē)輛的所 需總制動(dòng)力的給定幅值，在制動(dòng)模式下，無(wú)論制動(dòng)控制信號(hào)幅值如何，所 述中央單元以旋轉(zhuǎn)電機(jī)所輸出的所有車(chē)輪的縱向力之和是制動(dòng)控制信號(hào)的 所述幅值的函數(shù)的方式控制所有電子車(chē)輪控制模塊，并且所述系統(tǒng)包括用于熱消散電能的裝置，其功率超過(guò)車(chē)輛每噸350kW，所有旋轉(zhuǎn)電機(jī)能夠輸 出大于車(chē)輛每噸350kW的峰值功率。本發(fā)明涉及的車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)中，沒(méi)有機(jī)械行車(chē)制動(dòng)器。在本發(fā)明一個(gè) 特別有利的實(shí)施例中，車(chē)輛車(chē)輪不包括機(jī)械行車(chē)制動(dòng)器。無(wú)論制動(dòng)控制信 號(hào)幅值如何，即，即使對(duì)于最強(qiáng)烈的制動(dòng)，也可通過(guò)利用電機(jī)作為發(fā)電機(jī) 確保電氣制動(dòng)。每個(gè)車(chē)輪包括一個(gè)或多個(gè)專(zhuān)用電機(jī)以使在每個(gè)車(chē)輪上可選 擇地產(chǎn)生制動(dòng)力，這無(wú)法通過(guò)多個(gè)車(chē)輪(例如在一個(gè)軸上的多個(gè)車(chē)輪)共 用電機(jī)而實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榇藭r(shí)在車(chē)輪之間存在機(jī)械傳動(dòng)和差分。電機(jī)合適地選 擇尺寸以對(duì)每個(gè)車(chē)輪施加最大可能的制動(dòng)力。當(dāng)然，所述系統(tǒng)包括用于熱消散電能的裝置，這些裝置能夠吸收升高 的電功率，所述電功率升高使得例如需安裝一個(gè)或多個(gè)由例如水循環(huán)有效 冷卻的電力消散電阻器，已知的蓄電池不能夠吸收緊急制動(dòng)所產(chǎn)生的電功 率或者不能夠吸收延長(zhǎng)制動(dòng)所產(chǎn)生的所有電能，除非所設(shè)置的容量可使得 其真正抵消車(chē)輛的重量作用。也可能采用其它消散裝置，例如線圈與由水 循環(huán)冷卻的鐵磁體之間的磁耦合。如此，本發(fā)明可能形成與環(huán)境隔離的獨(dú) 立電氣系統(tǒng)，能夠在所有行進(jìn)情況下提供車(chē)輛電氣制動(dòng)，并且如此工作時(shí) 與車(chē)輛外部沒(méi)有電能交換，且因此所述制動(dòng)也可被施加至電動(dòng)車(chē)輛，電氣 制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用的難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于車(chē)輛與例如火車(chē)或城市列車(chē)等電氣網(wǎng)絡(luò)連接 的情況?？刂破麟娮觾?yōu)選地包括冗余。有利地，仍考慮安全性原因，也提供硬 件冗余。以下描述根據(jù)本發(fā)明特別值得的制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)施例，其中可區(qū)分-牽引所需電功率與電氣制動(dòng)所產(chǎn)生的電功率所經(jīng)過(guò)的功率級(jí)； 用于為控制和驅(qū)動(dòng)功率元件的電子器件供電的低電壓電源級(jí)；以及 用于控制車(chē)輛制動(dòng)的信號(hào)的流動(dòng)級(jí)。以下提出一種每一這些級(jí)均具有某種程度冗余的結(jié)構(gòu)。所提出的所述 各級(jí)冗余均可單獨(dú)或相互組合使用。當(dāng)然，通過(guò)將所提出的所有冗余加在 一起可提高可靠性水平。首先，在功率級(jí)水平下，使用多個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，至少為兩個(gè)且優(yōu)選為每 個(gè)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，這已提供某種程度的冗余。此外，優(yōu)選地，用 于熱消散電能的所述裝置包括兩個(gè)電子消散模塊和兩個(gè)電力消散電阻器以 使得在電阻器或其控制模塊損壞情況下總可提供某些減速性能。這形成如 下所示布置的兩個(gè)子系統(tǒng)。根據(jù)一個(gè)重要方面，本發(fā)明提出一種用于公路車(chē)輛的全電控電氣制動(dòng) 系統(tǒng)，所述公路車(chē)輛配裝有多個(gè)車(chē)輪，所述車(chē)輪中至少兩個(gè)車(chē)輪分別旋轉(zhuǎn) 地連接到至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，每一旋轉(zhuǎn)電機(jī)與單一車(chē)輪配合，至少一個(gè)電 子車(chē)輪控制模塊控制同一車(chē)輪的電機(jī)，每個(gè)電子控制模塊可對(duì)所述車(chē)輪選 擇地施加已確定幅值和符號(hào)的控制轉(zhuǎn)矩，其方式為所述車(chē)輪根據(jù)所述已確 定的控制轉(zhuǎn)矩對(duì)車(chē)輛施加縱向的驅(qū)動(dòng)力或縱向制動(dòng)力，其特征在于，所述 系統(tǒng)包括與主電力線連接的至少兩個(gè)子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)包括所述多個(gè)車(chē)輪的一部分；與所述部分的每個(gè)車(chē)輪相聯(lián)的電子控制模塊；以及 由電子消散模塊供電的消散器。在四輪車(chē)輛的一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)選地每個(gè)車(chē)輪與其各自旋轉(zhuǎn)電機(jī)機(jī)械 地連接，每個(gè)所述子系統(tǒng)包括兩個(gè)所述車(chē)輪。優(yōu)選地，每個(gè)子系統(tǒng)將車(chē)輛 相對(duì)角部對(duì)角放置的車(chē)輛車(chē)輪組合在一起?？芍摲桨副葯C(jī)動(dòng)車(chē)輛中通常 采用的雙液壓制動(dòng)電路提供更高的安全性。此外，非常有利地，用于為控制并驅(qū)動(dòng)功率元件的電子器件供電的低 電壓電源級(jí)包括兩個(gè)獨(dú)立的電壓源。所述低電壓電源級(jí)包括第一 電源與至 少一個(gè)第二電源，所述第一電源與所述第二電源由包括第一節(jié)段與第二節(jié) 段的低電壓電力線連接，在其中之一欠電壓情況下由隔離所述兩節(jié)段的電 流隔離器將所述第一與第二節(jié)段連接，其中一個(gè)子系統(tǒng)的每一電子車(chē)輪控 制模塊與電子消散模塊由第一節(jié)段供電，而另一子系統(tǒng)的每一電子車(chē)輪控 制模塊與電子消散模塊由第二節(jié)段供電。所述第一電源包括例如與主電力線連接的電壓轉(zhuǎn)換器。該主電力線中 的電能可來(lái)自任一主電源，例如燃料電池、電能儲(chǔ)存裝置或?qū)崟r(shí)再利用的 制動(dòng)能量。因此也具有能量源冗余。所述第二電源包括例如專(zhuān)用于該低電 壓電源的低電壓電池。當(dāng)然，也可為該第二電壓源使用其自身也與主線路 連接或替代地直接與存儲(chǔ)裝置連接的第二電壓轉(zhuǎn)換器。所述兩個(gè)電壓源通 過(guò)包括所述第一節(jié)段和所述第二節(jié)段的所述電氣連線相互連接。最后，車(chē)輛制動(dòng)控制信號(hào)流動(dòng)級(jí)圍繞兩個(gè)傳感器被設(shè)立，所述傳感器 與受駕駛員操縱的制動(dòng)控制器機(jī)械地且優(yōu)選為單獨(dú)地連接，所述傳感器如 下所述以完全不同的方式被利用。也應(yīng)指出，優(yōu)選地，為保持車(chē)輛固定不動(dòng)，安裝通常巳知為停車(chē)制動(dòng) 器的機(jī)械制動(dòng)裝置。但是，這種裝置并非設(shè)計(jì)為用于制動(dòng)車(chē)輛，而是僅用 于優(yōu)選地在甚至非常大的斜坡上保持其停止。因此，根據(jù)本發(fā)明所述系統(tǒng) 包括與至少一個(gè)車(chē)輪相聯(lián)的、僅由停車(chē)制動(dòng)控制器控制的機(jī)械車(chē)輪制動(dòng)裝 置。優(yōu)選地，停車(chē)制動(dòng)裝置由受制動(dòng)控制單元控制的電致動(dòng)器所控制，制 動(dòng)控制單元僅在低于車(chē)輛縱向速度閾值時(shí)可被啟動(dòng)，所述閾值例如為小于10km/h。本發(fā)明也包括配備有此處所描述的電氣制動(dòng)系統(tǒng)的車(chē)輛。


根據(jù)以下優(yōu)選但是非限制性實(shí)施例描述，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將 是明顯的，如附圖所述，其中圖1為帶有車(chē)載電能生產(chǎn)的四輪車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)的示意圖；圖2為編排以表現(xiàn)某些硬件冗余的功率水平的詳細(xì)圖表；圖3詳細(xì)顯示了不同控制電子器件的低電壓電源水平；圖4詳細(xì)顯示了不同元件與中央單元的控制電子器件之間的控制線水平。
具體實(shí)施方式
圖1為具有四個(gè)車(chē)輪lFrL、 lFrR、 lReL與lReR的車(chē)輛的示意圖。左 側(cè)前車(chē)輪被指定為lFrL,右側(cè)前車(chē)輪為lFrR，左側(cè)后車(chē)輪為lReL且右側(cè) 后車(chē)輪為lReR。每個(gè)車(chē)輪配備有與其機(jī)械聯(lián)結(jié)的電機(jī)。圖中顯示電機(jī) 2Fi"L、 2FrR、 2ReL與2ReR。下文中，特定地指示車(chē)輪1或電機(jī)2在車(chē)輛 中位置的下標(biāo)僅在若可有助于清楚說(shuō)明的情況下使用。電力牽引機(jī)2為三 相同步電機(jī)，配備有解碼器類(lèi)型的角位移傳感器，由與電力線21連接的 電子車(chē)輪控制模塊23控制。電子車(chē)輪控制模塊23被設(shè)計(jì)為在轉(zhuǎn)矩方面控 制電機(jī)。因此，電機(jī)可用作電動(dòng)機(jī)以及發(fā)電機(jī)。每一后車(chē)輪lReL與lReR 還配備有由受制動(dòng)控制單元控制的電氣致動(dòng)器7所控制的車(chē)輪機(jī)械制動(dòng)裝 置71。布置與車(chē)輪機(jī)械聯(lián)結(jié)的電機(jī)的多種布置是可能的。但應(yīng)注意的是，有 利地應(yīng)提供例如至少等于10并實(shí)際優(yōu)選地大于15的較大減速，如此電機(jī) 體積不會(huì)過(guò)大。可將電機(jī)與車(chē)輪同軸安裝，由行星齒輪系確保機(jī)械連接以 提供所需的減速。也可能采用專(zhuān)利申請(qǐng)EP 0878332所描述類(lèi)型的優(yōu)選地 通過(guò)加入機(jī)械減速級(jí)的結(jié)構(gòu)。也可能選擇提供多個(gè)電機(jī)，其轉(zhuǎn)矩相加在一 起。此吋，電子車(chē)輪模塊可并行控制安裝在同一車(chē)輪中的多個(gè)電機(jī)。對(duì)于 在一個(gè)車(chē)輪中安裝的多個(gè)電機(jī)，可參考例如專(zhuān)利申請(qǐng)WO 2003/065546和專(zhuān)利申請(qǐng)F(tuán)R 2776966。本發(fā)明描述應(yīng)用于車(chē)輛確保電能的車(chē)載產(chǎn)生。燃料電池4顯示為在主 電力線40中提供電流。當(dāng)然，例如電池等提供電能的其它任何器件可被 采用。也顯示電能儲(chǔ)存器件,它在該實(shí)例中包括一組超級(jí)電容器5，其通過(guò) 電子再生模塊50與主電力線40連接。電力消散電阻器6顯示為優(yōu)選地浸入向換熱器(未圖示)消散熱量的傳熱液體中，其構(gòu)成能夠吸收制動(dòng)過(guò)程中所有電機(jī)所產(chǎn)生電能的能量吸收器件。消散電阻器6通過(guò)電子消散模塊 60與主電力線40連接。中央單元3管理包括車(chē)輛電力牽引系統(tǒng)等的多種功能。所述中央單元 3通過(guò)電力線30A "八1&線@)與所有電子車(chē)輪控制模塊23以及電子再生 模塊50交互。中央單元3也通過(guò)電力線30E與加速控制器33交互、通過(guò) 電力線30F與制動(dòng)控制器32 (行車(chē)制動(dòng)器)交互、并通過(guò)電力線30C與選 擇向前或向后行進(jìn)的控制器31交互。這使其可能考慮駕駛員的意愿。中 央單元3也通過(guò)電力線30D與縱向加速度傳感器34交互。最終，電子再 生模塊50通過(guò)電力線30B與電子消散模塊60交互。中央單元3確保車(chē)輛縱向移位的管理。所述中央單元3控制所有電子 車(chē)輪控制模塊23。中央單元3具有由車(chē)輛制動(dòng)控制信號(hào)所啟動(dòng)的車(chē)輛制動(dòng) 工作模式，車(chē)輛制動(dòng)控制信號(hào)具有表示所述車(chē)輛所需的總制動(dòng)力的給定幅 值。在制動(dòng)模式下，無(wú)論制動(dòng)控制信號(hào)幅值如何，所述中央單元3以旋轉(zhuǎn) 電機(jī)輸出的所有車(chē)輪1的縱向力之和是制動(dòng)控制信號(hào)的所述幅值的函數(shù)的 方式控制所有電子車(chē)輪控制模塊23。即，沒(méi)有機(jī)械行車(chē)制動(dòng)器；此處所描 述的電氣制動(dòng)系統(tǒng)為車(chē)輛行車(chē)制動(dòng)器。圖中也顯示停車(chē)制動(dòng)控制器35。機(jī)械車(chē)輪制動(dòng)裝置的致動(dòng)器7僅由該 停車(chē)制動(dòng)控制器35而并非由制動(dòng)控制器32通過(guò)電力線30H控制。優(yōu)選 地，為了避免設(shè)計(jì)為僅用于保持車(chē)輛固定不動(dòng)且其消散熱量的能力非常有 限的機(jī)械制動(dòng)裝置71的任何性能下降，所述停車(chē)制動(dòng)控制單元在例如低 于10km/h的車(chē)輛非常低的縱向速度閾值時(shí)可被啟動(dòng)。以下描述根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的運(yùn)行。當(dāng)駕駛員使用控制器31選擇向前行進(jìn)并啟動(dòng)加速踏板33，中央單元 3指示電子車(chē)輪控制模塊23通過(guò)由主電力線40獲取電能而向電機(jī)2供 電。所述主電力線根據(jù)其充電的狀態(tài)，在中央單元3控制下由燃料電池4 和/或一組超級(jí)電容器5供電。車(chē)輛向前運(yùn)動(dòng)。電機(jī)2將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械 牽引能。所釆用功率特別地取決于加速控制器33的位置。當(dāng)駕駛員啟動(dòng)制動(dòng)踏板32，中央單元3轉(zhuǎn)入制動(dòng)模式。根據(jù)駕駛員對(duì) 制動(dòng)踏板32的作用，中央單元3計(jì)算制動(dòng)控制信號(hào)的數(shù)值。無(wú)論制動(dòng)控 制信號(hào)幅值如何，所述中央單元3以所有車(chē)輪1的縱向力之和與制動(dòng)控制 信號(hào)的所述幅值成比例的方式控制所有電子車(chē)輪控制模塊23。此后旋轉(zhuǎn)電 機(jī)2將機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。根據(jù)電子再生模塊50中程序設(shè)定的電能管理策略，所述電子再生模 塊分配制動(dòng)能量以使該組超級(jí)電容器5再充電、和/或控制電子消散模塊 60以消散電力消散電阻器6中的能量。應(yīng)易于理解，當(dāng)例如該組超級(jí)電容 器5等的儲(chǔ)存裝置飽和時(shí)，全部能量須被消散。此外，儲(chǔ)存裝置的功率可 能是有限的，即儲(chǔ)存裝置的充電速度例如對(duì)應(yīng)于較緩和的制動(dòng)，正如對(duì)熱 力發(fā)動(dòng)機(jī)(已知為"發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)")通常期望的。在該制動(dòng)程度以外，所 產(chǎn)生的電功率此后被導(dǎo)向消散裝置。為確保車(chē)輛工作安全性，電力消散電阻器6采用以緊急制動(dòng)工作過(guò)程 即最劇烈的制動(dòng)所產(chǎn)生的全部電能可被消散的方式確定其尺寸并被冷卻。 實(shí)際上，與機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)所采用的嚴(yán)格準(zhǔn)則相似，可取的是設(shè)計(jì)該系統(tǒng)由 旋轉(zhuǎn)電機(jī)2、電子車(chē)輪控制模塊23、主電力線40、電子消散模塊60和電 力消散電阻器6組成。優(yōu)選地，所有旋轉(zhuǎn)電機(jī)2能夠輸出大于車(chē)輛每噸500kW的峰值功率， 優(yōu)選地所有電力消散電阻器6形成功率大于車(chē)輛每噸500kW的能量吸收器 件。有效地，如果F為施加至車(chē)輛以使其制動(dòng)的力，如果其質(zhì)量為M且速 度為V、且如果Y為加速度，則F=M*Y且P=F*V=M* ( Y*V)。假設(shè)最大 減速度為lg，在130km/h時(shí)車(chē)輛每噸功率為大約350kW且在160km/h時(shí) 大約為500kW。根據(jù)此信息，本領(lǐng)域技術(shù)人員將易于使能量吸收器件與旋 轉(zhuǎn)電機(jī)的功率的比例為駕駛員希望建立的車(chē)輛特性的函數(shù)。因此，正如顯示本發(fā)明的示例，具有兩個(gè)子系統(tǒng)，其中每個(gè)子系統(tǒng)均 具有電力消散電阻器，這些電力消散電阻器6A和6B中的每個(gè)功率大于 250kW，且所有旋轉(zhuǎn)電機(jī)2在每種情況下能夠輸出大于車(chē)輛每噸500kW的 峰值功率。當(dāng)駕駛員選擇反向行進(jìn)時(shí)，中央單元3指示電子車(chē)輪控制模塊23使 旋轉(zhuǎn)電機(jī)2反向工作，包括在制動(dòng)情況下。以下描述如何創(chuàng)建車(chē)輪防抱死功能。由于電力牽引機(jī)2配備有解碼器類(lèi)型的角位移傳感器，且每個(gè)車(chē)輪1 具有其各自旋轉(zhuǎn)電機(jī)2，因此為每個(gè)車(chē)輪提供轉(zhuǎn)速傳感器。在此基礎(chǔ)上構(gòu) 建用于控制每個(gè)車(chē)輪滑動(dòng)的器件，其中，在制動(dòng)模式下，當(dāng)滑動(dòng)控制裝置 檢測(cè)到所述車(chē)輪滑動(dòng)，車(chē)輪的控制轉(zhuǎn)矩減小?？衫鐚?shí)時(shí)分析每個(gè)車(chē)輪轉(zhuǎn) 速傳感器輸出的信號(hào)，并根據(jù)顯著改變(減速度)推斷開(kāi)始發(fā)生抱死?？?實(shí)時(shí)計(jì)算每個(gè)車(chē)輪轉(zhuǎn)速信號(hào)的導(dǎo)數(shù)，從而獲得表示每個(gè)車(chē)輪加速/減速的 信號(hào)，如果具有適用傳感器，可將所述信號(hào)與車(chē)輛的真實(shí)加速/減速的信 號(hào)比較。所述傳感器即為上述的縱向加速度傳感器34，或由處理用于估計(jì) 車(chē)輛的真實(shí)加速度/減速度的多個(gè)信號(hào)而產(chǎn)生。因此，當(dāng)滑動(dòng)控制裝置檢 測(cè)到所討論車(chē)輪的滑動(dòng)，中央單元3可指示電子車(chē)輪控制模塊23減小車(chē) 輪控制轉(zhuǎn)矩(由車(chē)輪選擇)。應(yīng)注意的是，轉(zhuǎn)矩降低可直接由對(duì)車(chē)輪處測(cè) 得的速度和加速度可作出實(shí)時(shí)響應(yīng)的電子車(chē)輪控制模塊控制，中央單元傳 輸例如對(duì)應(yīng)的最大速度和加速度指示?？傊瑧?yīng)指出無(wú)需常規(guī)制動(dòng)部件(參見(jiàn)申請(qǐng)EP 0878332中的盤(pán)閘與 夾閘)不僅僅大體上簡(jiǎn)化了配備有根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的車(chē)輛的結(jié)構(gòu)，而且通 過(guò)取消涉及更換襯墊或閘盤(pán)等的周期性工作可簡(jiǎn)化維護(hù)。在取消常規(guī)液壓 制動(dòng)部件所獲得的各優(yōu)點(diǎn)中，還應(yīng)提及消除襯墊的殘余摩擦(已知該摩擦 耗費(fèi)常規(guī)制動(dòng)時(shí)車(chē)輛工作所需能量的不小部分)。應(yīng)注意另一優(yōu)點(diǎn)是消除 了常規(guī)液壓制動(dòng)部件在地面接觸系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱應(yīng)力，并消除與襯墊和閘 盤(pán)磨損產(chǎn)生的粉塵相關(guān)的損害。上述描述為車(chē)輪均未配備機(jī)械制動(dòng)器的機(jī)動(dòng)車(chē)輛牽引系統(tǒng)。車(chē)輛減速 能力來(lái)自采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)作為發(fā)電機(jī)，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)被設(shè)計(jì)為可導(dǎo)致車(chē)輛每 個(gè)車(chē)輪抱死，即其能夠提供足夠的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。本發(fā)明其余部分描述特別的非限制性實(shí)例，其能夠建立具有足夠硬件 冗余以能夠確保車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)中具有非常高級(jí)別安全性的系統(tǒng)。圖2顯示電氣制動(dòng)系統(tǒng)包括與主電力線40連接的兩個(gè)子系統(tǒng)(A與 B)，所述每個(gè)子系統(tǒng)包括兩個(gè)車(chē)輪，其中每個(gè)車(chē)輪旋轉(zhuǎn)地與其專(zhuān)用的至 少一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)2連接。右側(cè)前車(chē)輪與左側(cè)后車(chē)輪，或更準(zhǔn)確地其旋轉(zhuǎn)電 機(jī)2和與其相聯(lián)的電子車(chē)輪控制模塊23形成子系統(tǒng)A。左側(cè)前車(chē)輪與右側(cè) 后車(chē)輪，或更準(zhǔn)確地其旋轉(zhuǎn)電機(jī)2和與其相聯(lián)的電子車(chē)輪控制模塊23形 成子系統(tǒng)B。每個(gè)子系統(tǒng)分別包括電力消散電阻器6A或6B，每一電力消 散電阻器分別由電子消散模塊60A或60B供電。如果根據(jù)硬件冗余準(zhǔn)則檢查牽引系統(tǒng)不同組成元件，由于每個(gè)車(chē)輪具 有其各自的電機(jī)，包括在車(chē)輪中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)2形成自然具有冗余性的系 統(tǒng)。由于每個(gè)這些電機(jī)2具有其各自的控制電子器件，這些電機(jī)的控制電 子器件，即電子車(chē)輪控制模塊23，同樣形成具有硬件冗余的系統(tǒng)。在再生制動(dòng)過(guò)程中，各旋轉(zhuǎn)電機(jī)2通過(guò)電子車(chē)輪控制模塊提供電能至 電力線40。該能量或者可被儲(chǔ)存在例如一組超級(jí)電容器5的蓄電池中、或 被電功率電阻器6A和6B消散。在緊急制動(dòng)過(guò)程中，顯然不可能依靠蓄電 池的儲(chǔ)存能力，因?yàn)樗鲂铍姵乜赡芤呀?jīng)為最大充電，不能吸收電能。因 此，電阻器6對(duì)于工作安全性是至關(guān)重要的部件。同樣，電力線4對(duì)于全 電動(dòng)車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)的工作安全性是至關(guān)重要的部件。以下將對(duì)不同故障情 況進(jìn)行檢查。圖2顯示主電源在本實(shí)施例實(shí)例中為燃料電池4。該圖也顯示允許儲(chǔ) 存電能的蓄電池組以及其電子再生模塊50，蓄電池組在本實(shí)施例實(shí)例中為 一組超級(jí)電容器5。最終，不同電子模塊的低電壓電源一方面通過(guò)允許電 力線40上可用的電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橛糜诠┙o不同控制電子器件的低電壓(例如 12伏)的電壓轉(zhuǎn)換器41、而另一方面通過(guò)車(chē)輛中常規(guī)采用的例如直流12 伏電池的電池42被確保。為確保制動(dòng)安全性，制動(dòng)系統(tǒng)被被構(gòu)造為兩個(gè)子系統(tǒng)，即將右側(cè)前車(chē) 輪與左側(cè)后車(chē)輪組合的系統(tǒng)A、以及將左側(cè)前車(chē)輪與右側(cè)后車(chē)輪組合的系 統(tǒng)B。子系統(tǒng)A通過(guò)過(guò)電流保護(hù)器件41A與電力線40連接。子系統(tǒng)B通過(guò) 過(guò)電流保護(hù)器件41B與電力線40連接。每個(gè)子系統(tǒng)因此包括各自的消散電阻器6A、 6B、且均具有各自控制電子器件60A、 60B。在器件41A下 游，電力線節(jié)段40A連接到與左側(cè)后車(chē)輪相聯(lián)的電子車(chē)輪控制模塊23、與 右側(cè)前車(chē)輪相聯(lián)的電子車(chē)輪控制模塊23、以及與消散電阻器6A相聯(lián)的電 子消散模塊60A。子系統(tǒng)B同樣如此。每一電子車(chē)輪控制模塊23自身能夠控制電氣制動(dòng)工作。因此，在電 力線40損壞導(dǎo)致過(guò)電流保護(hù)裝置41A與41B的連接兩點(diǎn)之間中斷的情況 下，兩個(gè)子系統(tǒng)即系統(tǒng)A與系統(tǒng)B保持相互獨(dú)立、且均能夠確保車(chē)輛電氣 制動(dòng)。每個(gè)這些子系統(tǒng)具有其各自的電力消散電阻器。因此提供功率級(jí)硬 件冗余。功率級(jí)可經(jīng)受除電力線40故障以外的故障。例如在電子消散模塊60A 處終止的電力線40A的節(jié)段可被中斷。此時(shí)，消散電阻器6A在電路之 外。子系統(tǒng)A在電氣制動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的電功率可流經(jīng)電力線40A的未中 斷的節(jié)段、通過(guò)過(guò)電流保護(hù)器件41A流回電力線40、并被引導(dǎo)通過(guò)電力線 40B流向電力消散電阻器6B。因此電力消散電阻器6B此時(shí)變?yōu)樽酉到y(tǒng)A 與子系統(tǒng)B共用。即使可用電力消散功率劃分為兩部分，此時(shí)準(zhǔn)確地，電氣制動(dòng)系統(tǒng)的 減速能力保持相當(dāng)大，足以確保緊急制動(dòng)。實(shí)際上，每個(gè)電力消散電阻器 6被浸入液壓冷卻回路中。在緊急制動(dòng)的情況下，電氣制動(dòng)所產(chǎn)生的能量 足以使冷卻流體以達(dá)到沸點(diǎn)。當(dāng)其轉(zhuǎn)化為蒸汽相時(shí)，汽化的流體立即被液 相的冷卻流體替代，液相的冷卻流體再次沖洗電阻器，該系統(tǒng)繼續(xù)呈現(xiàn)一 定的熱消散能力。此外，冷卻系統(tǒng)具有一定程度的溫度滯后。申請(qǐng)人所進(jìn) 行的試驗(yàn)已證明，即使在此情況下，電氣制動(dòng)系統(tǒng)比諸如目前電動(dòng)車(chē)輛中 采用的液壓交叉制動(dòng)系統(tǒng)在相當(dāng)大程度上功率更大、效用更高。如果電力線40A在與右側(cè)前車(chē)輪相聯(lián)的電子車(chē)輪控制模塊23和與左 側(cè)后車(chē)輪相聯(lián)的電子車(chē)輪控制模塊23之間被中斷，在此情況下則電力消 散電阻器6A對(duì)與右側(cè)前車(chē)輪相聯(lián)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)2保持可用，此時(shí)其用作發(fā) 電機(jī)，而電力消散電阻器6B對(duì)子系統(tǒng)B以及與左側(cè)后車(chē)輪相聯(lián)的旋轉(zhuǎn)電 機(jī)2即子系統(tǒng)A的旋轉(zhuǎn)電機(jī)2的其中一個(gè)可用。電力消散電阻器中的一個(gè)電力消散電阻器6B比另一電力消散電阻器6A將接收更高電功率。運(yùn)轉(zhuǎn)并 非最優(yōu)，但是該結(jié)構(gòu)比前述段落中所解釋的情況對(duì)車(chē)輛減速能力不利性更 小。如果，不論任何原因，故障導(dǎo)致過(guò)電流保護(hù)器件41A打開(kāi)，如此隔離 子系統(tǒng)A，在此情況下，車(chē)輛制動(dòng)能力也保持最大，因?yàn)殡娏ο㈦娮杵?被設(shè)計(jì)為使其能夠總體上確保車(chē)輛完全減速，即使當(dāng)此處包括一組超級(jí)電 容器5的蓄電池處于最大充電。此時(shí)，對(duì)最大減速能力而言并非其中一個(gè) 電氣制動(dòng)系統(tǒng)損壞。普遍認(rèn)為，對(duì)于常規(guī)管理該情況并非最優(yōu)，因?yàn)橛绕?是再生能量的可能性喪失，但這對(duì)安全性并無(wú)損害。如果在子系統(tǒng)B中發(fā)生已經(jīng)對(duì)子系統(tǒng)A解釋的任一故障，因?yàn)閷?duì)稱(chēng) 性，電氣制動(dòng)安全性條件基本保持相同?？傊?，通過(guò)將功率級(jí)構(gòu)建為兩個(gè) 獨(dú)立的子系統(tǒng)，即，分別通過(guò)其各自過(guò)電流保護(hù)器件(器件41A與41B) 與車(chē)輛的主電力線40連接的系統(tǒng)A與系統(tǒng)B，并通過(guò)為每個(gè)子系統(tǒng)配備各 自的電力消散電阻器，提供雙重硬件冗余，使得可能為車(chē)輛的電氣制動(dòng)確 保良好安全性條件。電力消散電阻器6A與6B的消散功率取決于冷卻系統(tǒng)的良好運(yùn)轉(zhuǎn)。實(shí) 際上，所述電力消散電阻器浸入傳熱流體中。圖3為冷卻回路的示意圖。 可見(jiàn)所述冷卻回路包括兩個(gè)泵8A與8B以及兩個(gè)散熱器80A與80B。所述 兩個(gè)泵8A與8B串聯(lián)安裝，且每一泵均分別由各自電動(dòng)機(jī)81A與81B控 制。每個(gè)這些電動(dòng)機(jī)被其各自的控制電子器件82A與82B控制。所述散熱 器80A與80B并聯(lián)安裝并裝有閥83，閥83可在散熱器中的一個(gè)出現(xiàn)泄漏 的情況下選擇性地隔離每一散熱器。另一方面，所述泵與泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)組 件被以這種方式設(shè)計(jì)，即如果其中一個(gè)泵工作失常，另一泵仍能夠確保傳 熱流體具有足夠流速，盡管另一泵不再正常工作。參見(jiàn)圖3，此處提供不同控制電子器件以及不同輔助裝置的的低功率 電源的描述。該圖顯示了兩個(gè)電力消散電阻器6A， 6B的電子消散模塊60A 與60B、分別與四個(gè)電機(jī)2的其中一個(gè)相聯(lián)的電子車(chē)輪控制模塊23、以及 與該組超級(jí)電容器5相聯(lián)的電子再生模塊50。圖中也顯示中央單元3、冷卻回路中的一個(gè)泵的控制電子器件82A、以及冷卻回路中的另一泵的控制 電子器件82B。制動(dòng)踏板因?yàn)槠錁?gòu)造認(rèn)為足夠安全，因此不必成雙。兩個(gè) 位置傳感器Cl， C2分別與制動(dòng)踏板相聯(lián)，且分別提供表示車(chē)輛駕駛員所 需指令的信號(hào)。低電壓電源的冗余性設(shè)計(jì)如下。因?yàn)橐环矫嫣峁┡c電力線40連接并 提供12伏直流電壓的電壓轉(zhuǎn)換器41，另一方面電池42也提供12伏直流 電壓，某些元件將如下所述與電壓轉(zhuǎn)換器41連接，其它元件與12伏電池 連接。連線43確保電壓轉(zhuǎn)換器41與電池42之間的相互連接。該連線43 包括第一節(jié)段43A與第二節(jié)段43B，以及在其中一個(gè)節(jié)段欠壓時(shí)隔離所述 兩個(gè)節(jié)段的電流隔離器430。 一些元件均通過(guò)過(guò)電流保護(hù)器件434A與第一 節(jié)段43A相互連接。 一些元件均通過(guò)過(guò)電流保護(hù)器件434B與節(jié)段43B連 接。例如，為確保冷卻回路的泵的良好運(yùn)轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)中的一個(gè)81A通過(guò)其 控制電子器件82A與所述第一節(jié)段43A連接。電動(dòng)機(jī)中的另外一個(gè)81B通 過(guò)其控制電子器件82B與所述第二節(jié)段43B連接。子系統(tǒng)A的控制電子器 件，即與右側(cè)前車(chē)輪的旋轉(zhuǎn)電機(jī)2相聯(lián)的電子車(chē)輪控制模塊23、與左側(cè)后 車(chē)輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)2相聯(lián)的電子車(chē)輪控制模塊23、以及消散電阻器6A的電子 消散模塊60A與第二節(jié)段43B連接，而子系統(tǒng)B中相同的電子裝置與第一 節(jié)段43A連接。因?yàn)橹醒雴卧?控制所有電子車(chē)輪控制模塊23，確保車(chē)輛移位的管 理的該中央單元3因雙重電氣連接而受益。所述中央單元通過(guò)將所述第一 與第二節(jié)段隔離的一對(duì)二極管與第一節(jié)段43A與第二節(jié)段43B均連通。即 使在兩個(gè)低電壓電源中的一個(gè)損壞的情況下，中央單元3均通過(guò)二極管 435連通以確保中央單元3供電連續(xù)性。此外，合適的電路436監(jiān)控每一 供電連線中電壓的存在，以在兩個(gè)電源中的一個(gè)損壞的情況下發(fā)出故障信 號(hào)。與一組超級(jí)電容器5相聯(lián)的電子再生模塊50僅與第一節(jié)段43A連 接。應(yīng)注意的是該類(lèi)型的雙重連接也可能用于所有電子器件，尤其是用于 電子車(chē)輪控制模塊23。因此可見(jiàn)，如果不論任何原因電壓轉(zhuǎn)換器41存在嚴(yán)重故障，所述電 流隔離器430將中斷電壓轉(zhuǎn)換器41與電池42之間的相互連接，而電池可 繼續(xù)對(duì)與子系統(tǒng)A、中央單元以及液壓冷卻回路的兩個(gè)泵中的一個(gè)相聯(lián)的 控制電子器件低電壓供電。相反，如果電池42發(fā)生嚴(yán)重故障，所述電流 隔離器430可中斷相互連接，且電壓轉(zhuǎn)換器41可繼續(xù)對(duì)子系統(tǒng)B、中央單 元以及液壓冷卻回路中的一個(gè)泵供電。由此可見(jiàn)，所述結(jié)構(gòu)使其可保持兩 子系統(tǒng)A或B的其中一個(gè)工作，因此一半的車(chē)輛制動(dòng)功率仍為可用。以下描述為制動(dòng)控制器系統(tǒng)中第一連接的制動(dòng)傳感器Cl與C2的供 電。應(yīng)記住，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)包括控制所有電子車(chē)輪控制模塊23的中 央單元3。另一方面，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)包括駕駛員可用的制動(dòng)控制器 32，所述控制器至少機(jī)械地連接到第一傳感器Cl和第二傳感器C2，第一 傳感器Cl輸出具有表示車(chē)輛所需總制動(dòng)力的給定幅值的車(chē)輛制動(dòng)控制信 號(hào)，第二傳感器C2輸出具有表示車(chē)輛所需總制動(dòng)力的給定幅值的車(chē)輛制 動(dòng)控制信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為傳感器Cl與C2設(shè)定不同功能。傳感器Cl 由中央單元3提供低電壓電能。它輸出控制信號(hào)到中央單元3，而所述中 央單元僅從傳感器Cl接收制動(dòng)控制信號(hào)，以產(chǎn)生總體車(chē)輛制動(dòng)控制信號(hào) 的第一水平。第二傳感器C2由與各電機(jī)相聯(lián)的電子車(chē)輪控制模塊23供 電。所述第二傳感器C2輸出其控制信號(hào)到各電子車(chē)輪控制模塊23。當(dāng) 然，二極管230被設(shè)置在每一控制電子器件23與傳感器C2之間的連線 中。此外，合適電路231監(jiān)控各四個(gè)供電連線上電壓的存在，以在四個(gè)供 電的其中一個(gè)損壞的情況下發(fā)出故障信號(hào)。在下一段落中可見(jiàn)，傳感器C2 直接與車(chē)輪控制電子器件23相聯(lián)，且僅與車(chē)輪控制電子器件23相聯(lián)。已經(jīng)看到，低電壓電源級(jí)包括第一電源和至少一個(gè)第二電源，所述第 一電源與第二電源通過(guò)包括第一節(jié)段43A與第二節(jié)段43B的電力線43相 互連接，所述第一與第二節(jié)段通過(guò)電流隔離器430連接，在其中一個(gè)欠壓 的情況下所述隔離器將兩個(gè)節(jié)段分離并能夠根據(jù)需要將該相互連接斷開(kāi)。 所述第一傳感器Cl與中央單元3由同一節(jié)段供電，且所述第二傳感器C2經(jīng)隔離所述電源的一對(duì)二極管由其中一個(gè)子系統(tǒng)A的車(chē)輪控制電子器件23 以及由另一子系統(tǒng)B的車(chē)輪控制電子器件23供電。在圖4中，可見(jiàn)中央單元3通過(guò)使控制器指令以計(jì)算機(jī)化形式傳輸 的CAN總線⑧(控制器局域網(wǎng)絡(luò)，由參考序號(hào)30A表示)與各電子車(chē)輪控 制模塊23以及電子再生模塊50相互連接。中央單元3裝有適合考慮所有 所要參數(shù)的軟件，以獲得根據(jù)通過(guò)CAN總線30A循環(huán)傳遞的所需協(xié)議發(fā)送 到控制電機(jī)的不同電子器件的制動(dòng)控制信號(hào)。每一電子車(chē)輪控制模塊23 另外可直接經(jīng)模擬連線300接收傳感器所輸出的模擬信號(hào)。最終，控制器連線30B將電子再生模塊50連接到電子消散模塊60A 與60B。在電子再生模塊50故障情況下，電子消散模塊60A與60B保留消 散自動(dòng)傳回到電力線40的制動(dòng)功率的可能性而不會(huì)接收連線30B的指 令。由于在此后一種情況下電子再生模塊50失效，子系統(tǒng)A與B因此對(duì) 于制動(dòng)保持完全可操作，但是不能儲(chǔ)存能量。為返回到使電機(jī)2產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電機(jī)2的控制由與每一電機(jī)2對(duì)應(yīng) 的電子車(chē)輪控制模塊23直接確保。所述模塊裝有適合根據(jù)所接收的控制 信號(hào)在轉(zhuǎn)矩方面控制每一電機(jī)的軟件。每一電子車(chē)輪控制模塊23 —方面 通過(guò)總線30A、另一方面通過(guò)從傳感器C2提供信號(hào)的模擬連線300接收制 動(dòng)控制信號(hào)。每一電子車(chē)輪控制模塊23由此可在任一時(shí)刻將總線30A所 提供的控制信號(hào)與模擬連線300所提供的控制信號(hào)進(jìn)行比較，在根據(jù)試驗(yàn) 確定的例如10至20%量級(jí)的一定允許范圍內(nèi)，優(yōu)先采用來(lái)自總線30A的制 動(dòng)控制信號(hào)。這即是常規(guī)工作模式。另一方面，如果由于中央單元3或中央單元3中所設(shè)軟件的故障，總 線30A所傳送的制動(dòng)控制信號(hào)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于從傳感器C2直接以模擬方式發(fā)送 的制動(dòng)控制信號(hào)，則優(yōu)先采用來(lái)自傳感器C2的控制信號(hào)以確保制動(dòng)車(chē)輛 時(shí)的工作安全性。可見(jiàn)所提出的結(jié)構(gòu)對(duì)各傳感器Cl與C2所提供的信號(hào)加 以不同利用。傳感器Cl與中央單元3相聯(lián)，并且可計(jì)算第一水平總體制 動(dòng)信號(hào)。另一方面，傳感器C2所提供的控制信號(hào)通過(guò)合適連線直接以模 擬方式提供到電子車(chē)輪控制模塊23。通過(guò)比較不同信號(hào)確保總體一致性。在所選擇的允許范圍內(nèi)，與最大減速對(duì)應(yīng)的信號(hào)優(yōu)先。這樣，即使在總線30A或所述總線節(jié)段或任一模擬連線300損壞的情況下，均可確保制動(dòng)控 制安全性。除以上所述之外，可建立通過(guò)例如駕駛員操縱緊急按鈕等方式產(chǎn)生由 緊急指令預(yù)定的制動(dòng)信號(hào)的可能性。該類(lèi)型的制動(dòng)指令被中央單元3，更 準(zhǔn)確地說(shuō)由中央單元3中所設(shè)的軟件納入在內(nèi)，并通過(guò)CAN總線30A被傳 遞到每一電機(jī)的控制電子器件23。即使制動(dòng)踏板損壞，仍可確保制動(dòng)過(guò)程 中的工作安全性。同樣，在兩個(gè)傳感器損壞或兩個(gè)制動(dòng)傳感器Cl與C2的 固定裝置損壞的情況下，仍可確保制動(dòng)過(guò)程中的工作安全性。如果兩個(gè)傳 感器Cl或C2僅其中一個(gè)的機(jī)械連接或兩個(gè)傳感器中的一個(gè)出現(xiàn)故障，如 前述段落所述當(dāng)然可確保制動(dòng)過(guò)程中的工作安全性。但是，此時(shí)可能例如 使其行程到達(dá)終點(diǎn)， 一旦車(chē)輛停止則防止其再次啟動(dòng)。最后，應(yīng)指出所描述的硬件冗余優(yōu)選地與軟件冗余組合使用，有利地 中央單元3中所裝載的軟件以及電子車(chē)輪控制模塊23中所裝載的軟件均 應(yīng)如此。這樣，全電動(dòng)的車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)高度安全性。
權(quán)利要求
1.一種用于公路車(chē)輛的電氣制動(dòng)系統(tǒng)，所述公路車(chē)輛配裝有多個(gè)車(chē)輪(1)，每個(gè)車(chē)輪旋轉(zhuǎn)地連接到至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)(2)，每個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)(2)與單一車(chē)輪配合，電子車(chē)輪控制模塊(23)控制同一車(chē)輪的電機(jī)，每個(gè)電子控制模塊使得可選擇性地對(duì)所述車(chē)輪施加已確定幅值和符號(hào)的控制轉(zhuǎn)矩，其方式為所述車(chē)輪根據(jù)所述確定的控制轉(zhuǎn)矩對(duì)車(chē)輛施加縱向驅(qū)動(dòng)力或縱向制動(dòng)力，所述系統(tǒng)包括確?？v向車(chē)輛移位的管理的中央單元(3)，所述中央單元(3)控制所有電子車(chē)輪控制模塊(23)，其特征在于，所述中央單元(3)具有由車(chē)輛制動(dòng)控制信號(hào)所啟動(dòng)的車(chē)輛制動(dòng)工作模式，所述車(chē)輛制動(dòng)控制信號(hào)具有表示用于所述車(chē)輛的所需總制動(dòng)力的給定幅值，在制動(dòng)模式下，無(wú)論制動(dòng)控制信號(hào)幅值如何，所述中央單元(3)以旋轉(zhuǎn)電機(jī)所輸出的所有車(chē)輪(1)的縱向力之和是制動(dòng)控制信號(hào)的所述幅值的函數(shù)的方式控制所有電子車(chē)輪控制模塊(23)，并且所述系統(tǒng)包括用于熱消散電能的裝置，其功率超過(guò)車(chē)輛每噸350kW，所有旋轉(zhuǎn)電機(jī)(2)能夠輸出大于車(chē)輛每噸350kW的峰值功率。
2. 如權(quán)利要求1所述的車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，制動(dòng)控制信號(hào) 的所述幅值的所述函數(shù)是比例函數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，包括與至少一 個(gè)車(chē)輪相聯(lián)的機(jī)械制動(dòng)裝置(71)，所述機(jī)械制動(dòng)裝置由制動(dòng)控制單元控 制的電氣致動(dòng)器(7)操縱，所述制動(dòng)控制單元僅在低于車(chē)輛縱向速度閾 值時(shí)能夠被啟動(dòng)，所述閾值低于10km/h。
4. 如權(quán)利要求1所述的車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，包括與至少一 個(gè)車(chē)輪相聯(lián)的用于所述車(chē)輪的機(jī)械制動(dòng)裝置(71)，所述機(jī)械制動(dòng)裝置僅 由停車(chē)制動(dòng)控制器(35)操縱。
5. 如權(quán)利要求1所述的車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述車(chē)輛制動(dòng) 系統(tǒng)取消了機(jī)械行車(chē)制動(dòng)器。
6. 如權(quán)利要求1所述的車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，包括用于控制 每個(gè)車(chē)輪滑動(dòng)的裝置，其中，在制動(dòng)模式下，當(dāng)滑動(dòng)控制裝置檢測(cè)到所述 車(chē)輪滑動(dòng)時(shí)，車(chē)輪控制轉(zhuǎn)矩被減小。
7. 如權(quán)利要求6所述的車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，實(shí)時(shí)計(jì)算每個(gè) 車(chē)輪的轉(zhuǎn)速信號(hào)的導(dǎo)數(shù)以獲得表示每個(gè)車(chē)輪加速/減速的信號(hào)，所述車(chē)輪 加速/減速的信號(hào)與給出由縱向加速度傳感器(34)傳輸?shù)能?chē)輛真實(shí)加速/ 減速的信號(hào)進(jìn)行比較。
8. 如權(quán)利要求6或7所述的車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，電力牽引 機(jī)(2)配裝有解碼器類(lèi)型的角向位置傳感器。
9. 如權(quán)利要求1至8的任一權(quán)利要求所述的車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)，其特征 在于，用于熱消散電能的裝置包括一個(gè)或多個(gè)電力消散電阻器(6)。
10. 如權(quán)利要求1所述的車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)車(chē)輪包括 內(nèi)置的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
11. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的電氣制動(dòng)系統(tǒng)，其包括 與主電力線(40)連接的至少兩個(gè)子系統(tǒng)(A， B)，每個(gè)所述子系統(tǒng)包 括所述多個(gè)車(chē)輪(1)的一部分； 與所述部分的每個(gè)車(chē)輪相聯(lián)的電子控制模塊；以及 由電子消散模塊(60)供電的消散器。
12. 如權(quán)利要求11所述的車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)，其用于具有四個(gè)車(chē)輪的車(chē) 輛，每個(gè)所述車(chē)輪旋轉(zhuǎn)地與相應(yīng)的至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)(2)連接，所述系 統(tǒng)包括兩個(gè)子系統(tǒng)，在所述系統(tǒng)中每個(gè)所述子系統(tǒng)包括兩個(gè)所述車(chē)輪，其 中每個(gè)子系統(tǒng)將在車(chē)輛相對(duì)角部對(duì)角放置的車(chē)輛車(chē)輪組合在一起。
13. 如權(quán)利要求11與12中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于， 包括兩個(gè)子系統(tǒng)，其中每個(gè)子系統(tǒng)的消散器功率大于車(chē)輛每噸250kW，且 所有旋轉(zhuǎn)電機(jī)(2)能夠輸出大于車(chē)輛每噸500kW的峰值功率。
14. 如權(quán)利要求11至13中任一個(gè)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在 于，其中每個(gè)子系統(tǒng)(A， B)通過(guò)過(guò)電流保護(hù)器件(41A， 41B)與主電力 線(40)連接，用于提供電能的裝置與主電力線(40)連接。
15. 如權(quán)利要求11至14中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于， 包括為用于控制和驅(qū)動(dòng)功率元件的電子裝置供電的低電壓電源級(jí)，所述低 電壓電源級(jí)包括第一電源和至少一個(gè)第二電源，所述第一電源與第二電源 通過(guò)包括第一節(jié)段(43A)與第二節(jié)段(43B)的低電壓電力線(43)相互連接，所述第一與第二節(jié)段由用于隔離所述兩個(gè)節(jié)段的電流隔離器(430)連接，所述電流隔離器在節(jié)段中的一個(gè)處于欠電壓情況下能夠根 據(jù)需要斷開(kāi)該相互連接，其中一個(gè)子系統(tǒng)(A)的每個(gè)電子車(chē)輪控制模塊(23)與電子消散模塊(60)由第一節(jié)段供電，另一子系統(tǒng)(B)的每個(gè) 電子車(chē)輪控制模塊(23)與電子消散模塊(60)由第二節(jié)段供電。
16. 如權(quán)利要求11至15中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于， 包括確保縱向車(chē)輛移位的管理的中央單元(3)，所述中央單元(3)控制 所有電子車(chē)輪控制模塊(23)，還包括駕駛員可用的制動(dòng)控制器(32)， 所述控制器至少機(jī)械地與第一傳感器(Cl)和第二傳感器(C2)連接，第 一傳感器(Cl)輸出具有表示用于車(chē)輛的所需總制動(dòng)力的給定幅值的車(chē)輛 制動(dòng)控制信號(hào)，第二傳感器(C2)輸出具有表示用于車(chē)輛的所需總制動(dòng)力 的給定幅值的車(chē)輛制動(dòng)控制信號(hào)，在所述系統(tǒng)中所述第一傳感器(Cl)輸 出其控制信號(hào)至所述中央單元(3)、且所述第二傳感器(C2)輸出其控 制信號(hào)至每個(gè)電子車(chē)輪控制模塊(23)。
17. 如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括為用于控制和驅(qū) 動(dòng)功率元件的電子裝置供電的低電壓電源級(jí)，所述低電壓電源級(jí)包括第一 電源和至少一個(gè)第二電源，所述第一電源與第二電源通過(guò)包括第一節(jié)段(43A)與第二節(jié)段(43B)的低電壓電力線(43)相互連接，所述第一與 第二節(jié)段由用于隔離所述兩個(gè)節(jié)段的電流隔離器(430)連接，所述電流 隔離器在節(jié)段中的一個(gè)處于欠電壓情況下能夠根據(jù)需要斷開(kāi)該相互連接， 所述第一傳感器(Cl)與中央單元(3)由同一節(jié)段供電，所述第二傳感 器(C2)通過(guò)隔離所述電源的一對(duì)二極管由其中一個(gè)子系統(tǒng)(A)的車(chē)輪 控制電子器件(23)和另一子系統(tǒng)(B)的車(chē)輪控制電子器件(23)供 電。
18. 如權(quán)利要求10所述的用于驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的系統(tǒng)，其特征在于，減速 比大于10。
19. 如權(quán)利要求10所述的用于驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的系統(tǒng)，其特征在于，減速 比大于15。
全文摘要
本發(fā)明提出配裝車(chē)輪(1)的公路車(chē)輛的全電控電氣制動(dòng)系統(tǒng)，車(chē)輪旋轉(zhuǎn)地與相應(yīng)至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)(2)連接，至少一個(gè)電子車(chē)輪控制模塊(23)控制同一車(chē)輪的電機(jī)，每個(gè)控制模塊選擇性地對(duì)車(chē)輪施加已確定幅值和符號(hào)的控制轉(zhuǎn)矩，使車(chē)輪根據(jù)控制轉(zhuǎn)矩對(duì)車(chē)輛施加驅(qū)動(dòng)力或制動(dòng)力，系統(tǒng)包括確保車(chē)輛移位的管理的中央單元(3)，中央單元(3)控制所有電子車(chē)輪控制模塊(23)、并有由具有表示用于全電控車(chē)輪的所需總制動(dòng)力的給定幅值的車(chē)輛制動(dòng)控制信號(hào)啟動(dòng)的車(chē)輛制動(dòng)工作模式，在制動(dòng)模式下，無(wú)論制動(dòng)控制信號(hào)幅值如何，中央單元以所有車(chē)輪縱向力之和是制動(dòng)控制信號(hào)的幅值的函數(shù)的方式控制所有電子車(chē)輪控制模塊，在最簡(jiǎn)單示例中該函數(shù)是比例函數(shù)。
文檔編號(hào)B60L7/22GK101405163SQ200780010324
公開(kāi)日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2007年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月23日
發(fā)明者D·勞倫特, F·丘德-莫魯, G·布爾吉, J-L·琳達(dá) 申請(qǐng)人:米其林研究和技術(shù)股份公司