專利名稱：所有車輪中的每一個(gè)均與至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)相連接的車輛的制動(dòng)系統(tǒng)的控制信號(hào)級(jí)冗余 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及道路車輛。本發(fā)明特別地涉及使用電力牽引的道路車輛的 制動(dòng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電動(dòng)車輛包括在其中必需用于其替換的電能存儲(chǔ)在電池中的車輛，以 及在其中通過(guò)熱機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)或通過(guò)燃料電池而車載生成電能的車輛。車 輛的牽引由一個(gè)或多個(gè)電機(jī)保證。車輛的制動(dòng)由傳統(tǒng)的機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)保證。
在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提出了許多電動(dòng)車輛。例如，在US 5 418 437中描述了 系列混合型的四輪車輛，每個(gè)車輪由其自身的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，'控制器控制車輪 馬達(dá)并控制從電池的交流發(fā)電機(jī)向所述馬達(dá)的電力供給。該專利沒(méi)有提及 電力制動(dòng)的控制。
但是，由于電機(jī)是可逆的，所以在車輛制動(dòng)階段期間其也可以用作發(fā) 電機(jī)，在這種情況下，其可選地通過(guò)熱耗散而將機(jī)械制動(dòng)能轉(zhuǎn)化為車輛必 須吸收的電能。這種操作模式通常稱作"電力制動(dòng)"或"再生制動(dòng)"。
在實(shí)際應(yīng)用中，電機(jī)起到發(fā)電機(jī)的作用以便于確保車輛適度的負(fù)加速 度，以盡量回收能量并將其存儲(chǔ)在蓄電池中，或甚至為了減小車輛機(jī)械制 動(dòng)器承受的應(yīng)力而將其耗散。車輛的主要制動(dòng)由液壓控制的機(jī)械制動(dòng)器有 效地保證，通常以輔助的方式進(jìn)行，目前最常見(jiàn)地設(shè)有一般稱為"ABS" 的防抱死功能。制動(dòng)是關(guān)鍵的車輛安全性能。機(jī)械制動(dòng)器具有相當(dāng)大的力 量，結(jié)合最大的夾緊力足夠使車輪抱死，所述力量由防抱死功能限制。要 確保乘客的安全，客運(yùn)車輛的制動(dòng)系統(tǒng)一般要能夠保證1個(gè)"g"左右的負(fù) 加速度，g是加速度單位，其值為"1"時(shí)對(duì)應(yīng)重力加速度。
此外，在電力牽引車輛中，將電機(jī)結(jié)合在車輪中是尤其值得的，因?yàn)?這樣免除了機(jī)械軸，并且提供了關(guān)于車輛總體結(jié)構(gòu)的更大范圍。從現(xiàn)有技術(shù)中已知有多個(gè)將電機(jī)結(jié)合到車輪中的布置。專利申請(qǐng)WO 2003/065546 提出布置四個(gè)電機(jī)，所述四個(gè)電機(jī)將它們的扭矩借助于行星齒輪系傳遞到 車輪。專利EP0878332公開(kāi)了一種地面接觸系統(tǒng)，其結(jié)合有車輪內(nèi)的車輪
垂直懸架和用于旋轉(zhuǎn)電力牽引機(jī)。在車輪與電機(jī)之間存在減速級(jí)，所述電 機(jī)與和車輪同軸的齒輪相嚙合。當(dāng)然，所述車輪包括盤(pán)式制動(dòng)器以便確保
常用制動(dòng)(service braking)功能。此外，所述地面接觸系統(tǒng)包括樞軸以便
允許車輪轉(zhuǎn)向。因此，地面接觸系統(tǒng)的所有機(jī)械功能均結(jié)合到了車輪中。
因?yàn)榘踩僮魇菢O其重要的，所以已經(jīng)提出了許多用于控制傳統(tǒng)機(jī)械 制動(dòng)器的系統(tǒng)，例如專利申請(qǐng)EP 1 026 060中的系統(tǒng)，該專利申請(qǐng)描述了 冗余裝置、擇多判定控制、為了在許多電池失效時(shí)仍然保持完整可操作性 的多種向控制系統(tǒng)供電的低壓供電器。還應(yīng)提及專利US 6 244 675，其描 述了一種制動(dòng)控制器，所述制動(dòng)控制器的位置由三個(gè)傳感器測(cè)量，所述三 個(gè)傳感器由兩個(gè)獨(dú)立的電源供電 一個(gè)傳感器由第一電源供電，另一個(gè)由 第二電源供電，而第三個(gè)由兩個(gè)電源經(jīng)由二極管供電；如果其中一個(gè)電源 失去作用，仍然可以對(duì)兩個(gè)傳感器供電并保持運(yùn)作。
本發(fā)明涉及裝備有車輪的道路車輛的電力制動(dòng)系統(tǒng)，其中每個(gè)車輪與 至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)相連接以用于旋轉(zhuǎn)，每個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)與單個(gè)車輪協(xié)同工作。 利用這樣的結(jié)構(gòu)，就可以賦予所述電力制動(dòng)系統(tǒng)在動(dòng)力方面以及控制車輛 的穩(wěn)定性(稱作ABS和ESP的功能)方面的顯著的作用，因?yàn)槠淇梢酝ㄟ^(guò) 與其相結(jié)合的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制系統(tǒng)而選擇性地控制各車輪處的車輪扭矩。 為此，電力制動(dòng)還必須是極為可靠的。
本發(fā)明的目的是提高電力牽引車輛的電力制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性。特別地， 所述目的是提出一種用于電力制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)可以免除機(jī)械制 動(dòng)器并完全以電力確保常用制動(dòng)功能。

發(fā)明內(nèi)容
下面描述一種制動(dòng)系統(tǒng)，其中可以區(qū)別的特征為 電力級(jí)(powerstage)，在其中傳輸牽引所必需的電力和由電力制動(dòng) 產(chǎn)生的電力，
*低壓供電級(jí)(low-voltage electrical supply stage),為控制并驅(qū)動(dòng)動(dòng)力元件的電子器件供電，以及
控制車輛制動(dòng)的信號(hào)的傳輸級(jí)(flowstage)。
下面提出了一種結(jié)構(gòu)，其中各級(jí)呈現(xiàn)出一定級(jí)別的冗余度。所提出的 各級(jí)的冗余度中的每一個(gè)均可以單獨(dú)使用或者彼此結(jié)合使用。當(dāng)然，通過(guò) 將所有的提出的冗余度加起來(lái)提高了可靠度水平。
本申請(qǐng)將車輛制動(dòng)控制信號(hào)的傳輸級(jí)作為優(yōu)先事項(xiàng)進(jìn)行處理。本發(fā)明 提出了一種用于道路車輛的電力制動(dòng)系統(tǒng)，所述道路車輛的至少一個(gè)車輪 與至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)相連接以用于旋轉(zhuǎn)，至少一個(gè)電子車輪控制模塊控制 同一個(gè)車輪的電機(jī)，包括確保對(duì)車輛位移的控制的中央單元，所述中央單 元控制所述電子車輪控制模塊，包括司機(jī)可用的制動(dòng)控制器，所述控制器 至少與第一傳感器和第二傳感器機(jī)械地相連接，所述第一傳感器輸出具有 表示車輛所需總制動(dòng)力的給定幅值的車輛制動(dòng)控制信號(hào)，所述第二傳感器 輸出具有表示車輛所需總制動(dòng)力的給定幅值的車輛制動(dòng)控制信號(hào)，在所述 系統(tǒng)中，所述第一傳感器將其控制信號(hào)輸出給所述中央單元，而所述第二 傳感器將其控制信號(hào)輸出給所述電子車輪控制模塊或者每個(gè)電子車輪控制 模塊。
優(yōu)選地，本發(fā)明的系統(tǒng)包括至少兩個(gè)子系統(tǒng)，每個(gè)所述子系統(tǒng)包括至 少一個(gè)電子車輪控制模塊，以及用于向控制和驅(qū)動(dòng)動(dòng)力元件的電子裝置供 電的低壓供電級(jí)，所述低壓供電級(jí)包括第一供電器和至少一個(gè)第二供電器， 所述第一供電器和第二供電器通過(guò)包括第一段和第二段的輸電線路互連， 所述第一和第二段通過(guò)將這兩段電隔離的裝置連接，在其中一段電壓不足 或者電流過(guò)載的情況下，所述裝置能夠按要求斷開(kāi)所述互連，所述第一傳 感器由與中央單元相同的段供電，所述第二傳感器通過(guò)一對(duì)將所述供電器 隔離的二極管由其中一個(gè)子系統(tǒng)的車輪控制電子裝置和另一個(gè)子系統(tǒng)的車 輪控制電子裝置供電。
此外，在電力級(jí)的水平，使用多個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，至少使用兩個(gè)，優(yōu)選地 每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪使用一個(gè)，這已經(jīng)提供了一定級(jí)別的冗余度。優(yōu)選地，本發(fā)明 的系統(tǒng)包括用于每個(gè)子系統(tǒng)的至少一個(gè)電子耗散模塊，其中一個(gè)所述電子 耗散模塊由所述第一段供電，而另一個(gè)電子耗散模塊由所述第二段供電。 所述耗散裝置例如包括與每一電子耗散模塊相關(guān)聯(lián)的電力耗散電阻，以便于在電阻或者其控制模塊發(fā)生故障時(shí)始終提供一定的減速能力。
在用于四輪車輛的一個(gè)實(shí)施方式中，優(yōu)選地，每個(gè)車輪與其自身的旋 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)所述車輪。優(yōu)選地，每個(gè)子 系統(tǒng)將在車輛的相對(duì)角上對(duì)角布置的車輛的車輪組合到一起?？梢钥闯觯?所述技術(shù)方案提供了比通常用于機(jī)動(dòng)車輛中的雙液壓制動(dòng)回路更大的安全 性。
此外，非常有利地，用于對(duì)控制和驅(qū)動(dòng)動(dòng)力元件的電子器件供電的低 壓供電級(jí)包括兩個(gè)獨(dú)立的電壓源。所述低壓供電級(jí)包括第一供電器和至少 一個(gè)第二供電器，所述第一供電器和所述第二供電器通過(guò)包括第一段和第 二段的低壓輸電線路互連，所述第一和第二段由將所述兩段電隔離的裝置 連接，所述裝置能夠在其中一段電壓不足的情況下按要求斷開(kāi)所述互連， 其中一個(gè)子系統(tǒng)的每個(gè)電子車輪控制模塊和電子耗散模塊由所述第一段供 電，而另一子系統(tǒng)的每個(gè)電子車輪控制模塊和電子耗散模塊由所述第二段 供電。
所述第一供電器例如由與中央輸電線路相連接的電壓轉(zhuǎn)換器組成。該 中央線路上的電能可以來(lái)源于主電源，比如燃料電池，或者來(lái)源于電能存 儲(chǔ)裝置，或者來(lái)源于實(shí)時(shí)再利用的制動(dòng)能。因此，還存在能源的冗余。所
可以將第二 :壓轉(zhuǎn)換器用于該第:電壓源，所述第^電壓轉(zhuǎn)換器本i、同樣 與中央線路相連接或者備選地直接與儲(chǔ)能器相連接。
最后，車輛制動(dòng)控制信號(hào)傳輸級(jí)圍繞兩個(gè)傳感器構(gòu)造，所述兩個(gè)傳感 器機(jī)械地、并且優(yōu)選單獨(dú)地與司機(jī)的控制面板處的制動(dòng)控制器相連接，所 述傳感器以相對(duì)于以下所說(shuō)明的內(nèi)容完全不同的方式被使用。
還應(yīng)該指出的是，優(yōu)選地，保持車輛固定不動(dòng)，安裝一種通常稱作駐 車制動(dòng)器的機(jī)械制動(dòng)裝置。但是，這種裝置并非設(shè)計(jì)用于制動(dòng)車輛(剎車)， 而僅僅用于保持其停止，優(yōu)選地甚至在非常傾斜的斜坡上。因此，本發(fā)明 的系統(tǒng)包括與至少一個(gè)車輪相關(guān)聯(lián)的單獨(dú)由駐車制動(dòng)控制器控制的機(jī)械車 輪制動(dòng)裝置。優(yōu)選地，所述駐車制動(dòng)裝置由電動(dòng)致動(dòng)器控制，該電動(dòng)致動(dòng) 器由制動(dòng)控制單元控制，只有在低于車倆的縱向速度臨界值時(shí)所述制動(dòng)控
制單元才會(huì)被起動(dòng)，所述臨界值例如小于10km/h。


從以下由后面的附圖示出的優(yōu)選但非限制性的實(shí)施方式的描述中，本 發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)可變得顯而易見(jiàn)，其中
圖1是帶有車載電能生成的四輪車輛的制動(dòng)系統(tǒng)的示意圖； 圖2是詳細(xì)示出被構(gòu)成為呈現(xiàn)一定硬件冗余的電力級(jí)的圖表； 圖3詳細(xì)示出了各種控制電子器件的低壓供電級(jí)；
圖4詳細(xì)示出了各種元件的控制電子器件與中央單元之間的控制線路級(jí)。
具體實(shí)施例方式
圖1是帶有四個(gè)車輪 lFrL、 lFrR、 lReL 和lllell的車輛的示意圖。標(biāo)記為 lFrL的車輪是左側(cè)前輪，l抓表示右側(cè)前輪，lReL表示左側(cè)后輪，lReR表示 右側(cè)后輪。每個(gè)車輪裝備有與其機(jī)械聯(lián)接的電機(jī)。電機(jī)2p比、2FrR、 2^和 2&R被示出。在下文中，具體表示車輛中的車輪1或電機(jī)2的位置的下標(biāo)
只有在它們起到清楚解釋的作用時(shí)才使用。電力牽引機(jī)2是三相同步電機(jī)， 其配備有解析器式的角位置傳感器，并且由電子車輪控制模塊23控制，它 們通過(guò)供電線路21與所述電子車輪控制模塊23相連接。所述電子車輪控 制模塊23設(shè)計(jì)成能在扭矩方面控制所述電機(jī)。每個(gè)電子車輪控制模塊23 能夠選擇性地將確定好大小和符號(hào)(正負(fù)號(hào))的控制扭矩施加到相關(guān)的車
輪上。因此，所述電機(jī)可以用作馬達(dá)和發(fā)電機(jī)。每個(gè)后輪1&L和lM另外
配備有由電力致動(dòng)器7控制的用于車輪的機(jī)械制動(dòng)裝置71，所述電力致動(dòng) 器7由制動(dòng)控制單元控制。
在本發(fā)明的一個(gè)特別有利的實(shí)施方式中，沒(méi)有一個(gè)車輛車輪包括機(jī)械 常用制動(dòng)器。無(wú)論幅值制動(dòng)控制信號(hào)的幅值如何，即甚至對(duì)于最劇烈的制 動(dòng)，制動(dòng)都以電力的方式、即通過(guò)使用如發(fā)電機(jī)的電機(jī)而得以確保。每個(gè) 車輪包括一個(gè)或多個(gè)專用的電機(jī)，以便于能夠選擇性地在每個(gè)車輪上產(chǎn)生 制動(dòng)力，而這利用多個(gè)車輪、例如一個(gè)輪軸上的車輪所共用的電機(jī)是做不 到的，因?yàn)樵谶@種情況下，在車輪之間會(huì)存在機(jī)械傳動(dòng)和差動(dòng)。所述電機(jī) 被合適地確定尺寸，以將可能獲得的最大制動(dòng)力傳遞給或賦予每個(gè)車輪。當(dāng)然，所述系統(tǒng)包括能夠吸收增加的電能的裝置，這例如會(huì)需要一個(gè) 或多個(gè)電能耗散電阻的安裝，所述電能耗散電阻例如通過(guò)水循環(huán)被有效地 冷卻，除非設(shè)備容量使得車輛的重量全面提高到無(wú)法接受的地步，否則已 知的蓄電池不能吸收由緊急制動(dòng)產(chǎn)生的電能或者不能吸收由長(zhǎng)時(shí)間制動(dòng)產(chǎn) 生的所有電能。因此，本發(fā)明可以形成與環(huán)境隔離的獨(dú)立電氣系統(tǒng)，不存 在與車輛外部的電力交換，因此其也可以被應(yīng)用于機(jī)動(dòng)車輛，是一種比與
電網(wǎng)相連接的車輛，比如火車或市內(nèi)電車的情況下更難的電力制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng) 用。
多種用于布置機(jī)械地與車輪相連接的電機(jī)的布置方式是可行。但是， 應(yīng)當(dāng)指出，提供相當(dāng)大的減速傳動(dòng)比是有利的，所述減速傳動(dòng)比例如至少
等于10，甚至優(yōu)選地大于15，以使得所述電機(jī)不是太龐大?？梢耘c所述車 輪同軸地安裝電機(jī)，通過(guò)行星齒輪系來(lái)確保機(jī)械聯(lián)動(dòng)，以提供必需的減速 傳動(dòng)。也可以采用專利申請(qǐng)EP0878332中描述的類型的結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地通過(guò) 添加機(jī)械減速傳動(dòng)級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)。還可以選擇提供多個(gè)電機(jī)，所述電機(jī)的扭矩 被累加在一起。在這種情況下，電子車輪模塊可以并行地控制安裝在同一 車輪中的多個(gè)電機(jī)。關(guān)于多個(gè)電機(jī)在一個(gè)車輪中的安裝，例如可以査閱專 利申請(qǐng)WO 2003/065546和專利申請(qǐng)F(tuán)R 2776966。
本發(fā)明被示出為應(yīng)用到車輛上確保電能的車載生成。經(jīng)過(guò)中央輸電線 路40提供電流的燃料電池4被示出。當(dāng)然，可以使用其它任何提供電能的 裝置，比如電池。還示出了在該示例中由超級(jí)電容器組5構(gòu)成的電能存儲(chǔ) 裝置，所述電能存f諸裝置通過(guò)電子再生t莫塊(electronic regeneration module) 50與中央輸電線路40相連接。示出了電力耗散電阻6，其優(yōu)選地浸沒(méi)在向 交換器(未示出)耗散熱量的傳熱液體中，所述電力耗散電阻6構(gòu)成能夠 吸收在制動(dòng)期間由所有電機(jī)產(chǎn)生的電能的能量吸收裝置。所述耗散電阻6 通過(guò)電子耗散模塊60與中央輸電線路40相連接。
中央單元3控制多種功能，包括車輛的電力牽引系統(tǒng)。該中央單元3 經(jīng)由輸電線路30A (CAN總線⑧)與所有的電子車輪控制模塊23以及電子 再生模塊50相互作用。所述中央單元3還經(jīng)由輸電線路30E與加速控制器 33相互作用，經(jīng)由輸電線路30F與制動(dòng)控制器32 (常用制動(dòng)器)相互作用， 并且經(jīng)由輸電線路30C與選擇向前或向后行進(jìn)的控制器31相互作用。這可以將司機(jī)的意圖考慮在內(nèi)。所述中央單元3還經(jīng)由輸電線路30D與縱向加 速度傳感器34相互作用。最后，所述電子再生模塊50經(jīng)由輸電線路30B 與所述電子耗散模塊60相互作用。
所述中央單元3確保了車輛縱向位移的控制。所述中央單元3控制所 有的電子車輪控制模塊23。所述中央單元3具有由給定幅值的車輛制動(dòng)控 制信號(hào)啟動(dòng)的車輛制動(dòng)運(yùn)行模式，所述給定幅值表示所述車輛所需的總制 動(dòng)力。在制動(dòng)模式中，無(wú)論所述制動(dòng)控制信號(hào)的幅值如何，所述中央單元3 以這樣的方式控制所有的電子車輪控制模塊23，以使得所有車輪l的源自 于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的縱向力之和為制動(dòng)控制信號(hào)的所述幅值的函數(shù)(隨制動(dòng)控制 信號(hào)的所述幅值而變化)。換句話說(shuō)，不存在機(jī)械常用制動(dòng)器；此處所描述 的電力制動(dòng)系統(tǒng)即為車輛的常用制動(dòng)器。
還示出了駐車制動(dòng)控制器35。機(jī)械車輪制動(dòng)裝置的致動(dòng)器7經(jīng)由輸電 線路30H單獨(dú)地由所述駐車制動(dòng)控制器35控制，完全不由制動(dòng)控制器32 控制。優(yōu)選地，為了避免僅僅設(shè)計(jì)用來(lái)保持車輛固定不動(dòng)并因此其散熱能 力非常有限的機(jī)械制動(dòng)裝置71的任何磨損，所述駐車制動(dòng)控制單元只有在 很低的車輛縱向速度閾值之下、例如低于10km/h才能被啟動(dòng)。
下面解釋本發(fā)明的系統(tǒng)的操作。
當(dāng)司機(jī)使用控制器31選擇向前行進(jìn)并致動(dòng)加速踏板33時(shí)，中央單元3 命令電子車輪控制模塊23通過(guò)將電能從中央輸電線路40導(dǎo)出而向電機(jī)2 供電。所述中央輸電線路40由燃料電池4和/或超級(jí)電容器組5供電，所 述供電根據(jù)它們的充電狀態(tài)并在中央單元3的控制下進(jìn)行。車輛向前行進(jìn)。 電機(jī)2將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械牽引能。所使用的電力特別取決于加速控制器33 的位置。
當(dāng)司機(jī)啟動(dòng)制動(dòng)踏板32時(shí)，中央單元3變成制動(dòng)模式。所述中央單元 3從制動(dòng)踏板32上司機(jī)的動(dòng)作計(jì)算制動(dòng)控制信號(hào)的值。無(wú)論制動(dòng)控制信號(hào) 的幅值如何，所述中央單元3以這樣的方式控制所有的電子車輪控制模塊 23以使得所有車輪l的縱向力之和與制動(dòng)控制信號(hào)的所述幅值成比例。旋 轉(zhuǎn)電機(jī)2然后將機(jī)械旋轉(zhuǎn)能轉(zhuǎn)化為電能。
根據(jù)在電子再生模塊50中編程的電能控制策略，電子再生模塊50分 配制動(dòng)能以便于對(duì)超級(jí)電容器組5進(jìn)行再充電和/或控制電子耗散模塊60以便于在電力耗散電阻6中耗散能量。容易理解的是，當(dāng)例如為超級(jí)電容 器組5的存儲(chǔ)裝置飽和時(shí)，必須耗散全部的能量。此外，可以限制存儲(chǔ)裝 置的能量，也就是說(shuō)，存儲(chǔ)裝置的充電速度可以例如對(duì)應(yīng)于輕制動(dòng)(light braking),正如熱機(jī)通常所預(yù)期的(稱作"發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)")那樣。超過(guò)該制 動(dòng)級(jí)別，所產(chǎn)生的電能于是被導(dǎo)向耗散裝置。
為了確保車輛的操作安全性，以這樣的方式對(duì)所述電力耗散電阻6確 定尺寸并進(jìn)行冷卻，以使得在最強(qiáng)烈的緊急制動(dòng)操作期間所產(chǎn)生電能可以 被耗散掉。事實(shí)上，最好根據(jù)與應(yīng)用到機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)同樣嚴(yán)格的標(biāo) 準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)2、電子車輪控制模塊23、中央輸電線路40、電子 耗散模塊60和電力耗散電阻6的系統(tǒng)。
優(yōu)選地，所有的電力耗散電阻6形成大于每公噸車輛500kW的功率的 能量吸收裝置。事實(shí)上，如果F是作用在車輛上使其制動(dòng)的力，如果所述 車輛的質(zhì)量是Mkg而其速度是Vm/sec，并且如果y是加速度m/sec2，則 結(jié)果是F二M^而P二Fn^Nf15 (fV);假設(shè)最大負(fù)加速度是1個(gè)g，那么 在130 km/h時(shí)每公噸車輛的功率約為350 kW，而在160 km/h時(shí)約為 500kW。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可容易地根據(jù)他/她打算構(gòu)造的車輛的特征來(lái) 均衡能量吸收裝置的功率。
因此，正如在說(shuō)明本發(fā)明的示例中那樣，存在每一個(gè)均具有電力耗散 電阻的兩個(gè)子系統(tǒng)，每個(gè)所述電力耗散電阻6A和6B具有大于250*M/1000 kW的功率。
當(dāng)司機(jī)選擇倒車時(shí)，中央單元3命令電子車輪控制模塊23逆向進(jìn)行旋 轉(zhuǎn)電機(jī)2的操作，包括在制動(dòng)的情況下。
下面將描述如何可以建立防車輪抱死功能。
因?yàn)殡娏恳龣C(jī)2裝備有解析器式的角位置傳感器，且每個(gè)車輪1具 有其自身的旋轉(zhuǎn)電機(jī)2，所以為每個(gè)車輪設(shè)置轉(zhuǎn)速傳感器。因此有利地可以 在本發(fā)明的系統(tǒng)上裝備用于控制每個(gè)車輪滑動(dòng)的裝置，其中，在制動(dòng)模式 中，(或者甚至是一旦司機(jī)為了促成通常稱作的"發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)"而將其腳從 加速踏板上抬起時(shí))，當(dāng)滑動(dòng)控制裝置檢測(cè)到所涉及的車輪的滑動(dòng)時(shí)，所述 車輪的控制扭矩被減小。例如，可以實(shí)時(shí)分析每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)速傳感器輸出 的信號(hào)并且從被標(biāo)記的變化(負(fù)加速度)中推斷出抱死的開(kāi)始?？梢詫?shí)時(shí)計(jì)算每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)速信號(hào)的導(dǎo)數(shù)，因此如果使用適當(dāng)?shù)膫鞲衅?，則可以得 到表示每個(gè)車輪的加速度/負(fù)加速度的信號(hào)，并且可以將所得到的信號(hào)與給 出的車輛的真實(shí)加速度/負(fù)加速度進(jìn)行比較。這是上面已經(jīng)介紹的縱向加速
度傳感器34，或者其從可以實(shí)現(xiàn)車輛真實(shí)加速度/負(fù)加速度的評(píng)價(jià)的多個(gè)信 號(hào)的處理中而產(chǎn)生。因此，當(dāng)滑動(dòng)控制裝置檢測(cè)到所涉及的車輪的滑動(dòng)時(shí)， 中央單元3可以命令電子車輪控制模塊23減小車輪控制扭矩(通過(guò)車輪選 擇性地)。應(yīng)該注意的是，這種扭矩上的減小可以由電子車輪控制模塊直接 控制，其可以實(shí)時(shí)地關(guān)于在所述車輪處測(cè)量的速度和加速度發(fā)生作用，所 述中央單元傳輸待執(zhí)行的例如最高速度和加速度指令。
總之，應(yīng)該指出的是，傳統(tǒng)制動(dòng)部件(參見(jiàn)申請(qǐng)EP0878332中的制動(dòng) 盤(pán)和制動(dòng)鉗)的省略不僅充分地簡(jiǎn)化了裝備有本發(fā)明的系統(tǒng)的車輛結(jié)構(gòu)， 而且通過(guò)去除了包括制動(dòng)塊和制動(dòng)盤(pán)的更換的定期操作而充分地簡(jiǎn)化了維 護(hù)。在通過(guò)去除傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)部件所獲得的優(yōu)點(diǎn)中，另外還可提到的是 去除了襯墊的任何殘余摩擦(眾所周知，這種摩擦消耗了相當(dāng)一部分用于 操作具有傳統(tǒng)制動(dòng)器的車輛所必需的能量)。另一個(gè)可以注意到的優(yōu)點(diǎn)是消 除了由傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)部件在地面接觸系統(tǒng)處引起的熱應(yīng)力，而且消除了 與由制動(dòng)塊和制動(dòng)盤(pán)的磨損產(chǎn)生的灰塵相關(guān)的麻煩。
上面描述的是用于機(jī)動(dòng)車輛的牽引系統(tǒng)，所述機(jī)動(dòng)車輛中沒(méi)有一個(gè)車 輪裝備機(jī)械制動(dòng)器。車輛的減速能力源自于操作作為發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)， 所述電機(jī)被設(shè)計(jì)為能夠使車輛的每個(gè)車輪抱死，也就是說(shuō)，它們能夠提供 足夠的制動(dòng)扭矩。
本說(shuō)明書(shū)的其余部分說(shuō)明了一個(gè)特殊的非限制性的示例，其可以構(gòu)造 一種具有足夠硬件冗余度的系統(tǒng)，以能夠在車輛制動(dòng)系統(tǒng)中確保很高級(jí)別 的安全性。
在圖2中可以看出所述電力制動(dòng)系統(tǒng)包括兩個(gè)與中央輸電線路40相連 接的子系統(tǒng)(A和B)，每個(gè)子系統(tǒng)包括兩個(gè)車輪，每個(gè)所述車輪與至少一 個(gè)其專用的旋轉(zhuǎn)電機(jī)2相連接以用于旋轉(zhuǎn)。右側(cè)前輪和左側(cè)后輪，或者更 確切地說(shuō)，與它們相關(guān)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)2和電子車輪控制模塊23構(gòu)成子系統(tǒng)A。 左側(cè)前輪和右側(cè)后輪，或者更確切地說(shuō)，與它們相關(guān)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)2和電子 車輪控制模塊23構(gòu)成子系統(tǒng)B。每個(gè)子系統(tǒng)分別包括電力耗散電阻6A或6B，每個(gè)所述電阻分別由電子耗散模塊60A或60B供電。
如果對(duì)牽引系統(tǒng)的各種組成元件在硬件冗余標(biāo)準(zhǔn)方面進(jìn)行檢驗(yàn)，那么 由于每個(gè)車輪具有其自身的電機(jī)，因此結(jié)合到車輪中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)2形成自 然呈現(xiàn)出冗余度的系統(tǒng)。由于每個(gè)所述電機(jī)2均具有其自身的控制電子器 件，因此所述電機(jī)的控制電子器件，即電子車輪控制模塊23，同樣形成呈 現(xiàn)出冗余度的系統(tǒng)。
在電力再生制動(dòng)期間，每個(gè)電機(jī)2經(jīng)由電子車輪控制模塊23在輸電線 路40上提供電能。這種能量可以存儲(chǔ)在例如為超級(jí)電容器組5之類的蓄電 池中，或者通過(guò)電功率電阻6A和6B耗散。在緊急制動(dòng)期間，明顯不可能 依靠蓄電池的存儲(chǔ)能力，因?yàn)樗鲂铍姵乜赡芤呀?jīng)很好地充電到最大值而 無(wú)法吸收電能。因此，所述電阻6是對(duì)于操作安全性來(lái)說(shuō)極其重要的部件。 同樣地，輸電線路40是對(duì)于全電動(dòng)車輛制動(dòng)系統(tǒng)的操作安全性來(lái)說(shuō)及其重 要的元件。下面將檢査各種故障情形。
圖2示出了電能的主電源，其在實(shí)施方式的該示例中是燃料電池4。圖 中還示出了可以實(shí)現(xiàn)電能存儲(chǔ)的蓄電池組，其在實(shí)施方式的該示例中是超 級(jí)電容器組5及其電子再生模塊50。最后，各種電子模塊的低壓供電供給 一方面由電壓轉(zhuǎn)換器41確保，另一方面由例如為通常用在車輛中的DC 12 伏特的電池之類的電池42確保，所述低壓轉(zhuǎn)換器41可以將輸電線路40上 的可用電壓轉(zhuǎn)換成用于向各種控制電子器件供給的低壓(例如12伏特)。
我們已經(jīng)清楚，為了確保制動(dòng)安全性，所述制動(dòng)系統(tǒng)被組織成兩個(gè)子 系統(tǒng)，即，將右側(cè)前輪和左側(cè)后輪組合到一起的系統(tǒng)A以及將左側(cè)前輪和 右側(cè)后輪組合到一起的系統(tǒng)B。子系統(tǒng)A經(jīng)由電流過(guò)載保護(hù)裝置41A與輸 電線路40相連接。子系統(tǒng)B經(jīng)由電流過(guò)載保護(hù)裝置41B與輸電線路40相 連接。因此，每個(gè)子系統(tǒng)包括其自身的耗散電阻6A、 6B，每個(gè)所述耗散電 阻具有其自身的控制電子器件60A、60B，并且經(jīng)由電流過(guò)載保護(hù)裝置41A、 41B與輸電線路40相連接，所述電流過(guò)載保護(hù)裝置能夠?qū)⑺鲎酉到y(tǒng)與所 述中央輸電線路電隔離。在輸電線路40的相對(duì)端，所述裝置41A的下游， 輸電線路的一段40A與關(guān)聯(lián)于左側(cè)后輪的電子車輪控制模塊23、關(guān)聯(lián)于右 側(cè)前輪的電子車輪控制模塊23相連接，最后與關(guān)聯(lián)于耗散電阻6A的耗散 模塊60A相連接。子系統(tǒng)B的情況也一樣。在輸電線路40遭到的損壞造成了電流過(guò)載保護(hù)裝置41A和41B之間連接點(diǎn)中斷的情況下，兩個(gè)子系統(tǒng)，即系統(tǒng)A和B保持不變，它們彼此相互獨(dú)立并且每一個(gè)均能夠確保車輛的電力制動(dòng)。所述子系統(tǒng)的每一個(gè)均具有其自身的電力耗散電阻。因此，提供了電力級(jí)的硬件冗余。
除了輸電線路40上的故障外，電力級(jí)還可能經(jīng)歷其它故障。例如，終止于電子耗散模塊60A的輸電線路40A的所述段可能被中斷。在這種情況下，耗散電阻6A斷路。由子系統(tǒng)A在電力制動(dòng)期間產(chǎn)生的電能可以經(jīng)過(guò)輸電線路40A的未中斷的段，并經(jīng)由電流過(guò)載保護(hù)裝置41A回到輸電線路40，并且經(jīng)由輸電線路40B被引導(dǎo)向電力耗散電阻6B。因此，在這種情況下，電力耗散電阻6B變成了由子系統(tǒng)A與子系統(tǒng)B共用。
即使可用的電力耗散功率被分成兩部分，準(zhǔn)確地說(shuō)在這種情況下，電力制動(dòng)系統(tǒng)的減速能力也仍然是相當(dāng)大的，足夠確保緊急制動(dòng)。實(shí)際上，每個(gè)電力耗散電阻6均浸沒(méi)在液壓冷卻回路中。在緊急制動(dòng)的情況下，由電力制動(dòng)所產(chǎn)生的能量足夠使冷卻液達(dá)到沸點(diǎn)。即使是這樣，由于其被轉(zhuǎn)化成汽態(tài)，所以蒸發(fā)掉的流體也會(huì)立即由液態(tài)的冷卻液取代，所述液態(tài)冷卻液再次沖洗所述電阻，并且所述系統(tǒng)繼續(xù)呈現(xiàn)出一定的熱耗散能力。此外，所述冷卻系統(tǒng)呈現(xiàn)出一定程度的溫度滯后。申請(qǐng)人進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明，即使對(duì)于這種情形，所述電力制動(dòng)系統(tǒng)也比例如目前用在機(jī)動(dòng)車輛中的液壓交叉制動(dòng)系統(tǒng)更強(qiáng)大、更有效。
如果輸電線路40A在與右側(cè)前輪相關(guān)聯(lián)的電子車輪控制模塊23和與左側(cè)后輪相關(guān)聯(lián)的電子車輪控制模塊23之間被中斷，那么在這種情況下，所述電力耗散電阻6A對(duì)于與右側(cè)前輪相關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)2在該電機(jī)作為發(fā)電機(jī)起作用時(shí)仍然有效，而所述電力耗散電阻6B對(duì)于子系統(tǒng)B和與左側(cè)后輪相關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)2、也就是子系統(tǒng)A的其中一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)2有效。所述電力耗散電阻的其中一個(gè)電力耗散電阻6B要接收比另一個(gè)電力耗散電阻6A更高的電能。這種操作雖然不是最佳的，但是這種結(jié)構(gòu)比前一段落所說(shuō)明的結(jié)構(gòu)對(duì)車輛的減速能力具有更少的不利影響。
如果由于任何原因，故障使所述電流保護(hù)裝置41A斷開(kāi)，從而子系統(tǒng)A隔離，那么在這種情況下，車輛的制動(dòng)能力同樣地仍然保持在最大，因?yàn)樗鲭娏纳㈦娮柚械拿恳粋€(gè)均被設(shè)計(jì)為甚至當(dāng)此處由超級(jí)電容器組5
14組成的電能蓄電池已經(jīng)是最大充電量時(shí)，也能夠全面地確保車輛的完全制動(dòng)。在這種情況下，這種情形不是電力制動(dòng)系統(tǒng)在最大制動(dòng)能力方面的故障情形之一。誠(chéng)然，這種情形在綜合控制方面并非最佳，尤其是因?yàn)槭チ嗽偕芰康目赡苄?，但是這對(duì)于安全性是沒(méi)有壞處的。
如果剛剛說(shuō)明的對(duì)于子系統(tǒng)A的任一個(gè)故障發(fā)生在子系統(tǒng)B中，由于對(duì)稱的原因，很清楚，電力制動(dòng)的安全條件是完全相同的。總之，通過(guò)在兩個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)中建立電力級(jí)，系統(tǒng)A和系統(tǒng)B中的每一個(gè)均通過(guò)其自身的電流過(guò)載保護(hù)裝置(裝置41A和41B)并通過(guò)在每個(gè)所述子系統(tǒng)上裝備其自身的電力耗散電阻而與車輛的中央輸電線路40相連接，從而形成雙硬件冗余，以使得可以為車輛的電力制動(dòng)確保最佳的安全條件。
電力耗散電阻6A和6B的耗散功率取決于所述冷卻系統(tǒng)的良好運(yùn)行。實(shí)際上，它們被浸沒(méi)在傳熱流體中。圖3是冷卻回路的示意圖?？梢钥闯鏊隼鋮s回路包括兩個(gè)泵8A和8B以及兩個(gè)散熱器80A和80B。所述兩個(gè)泵8A和8B串聯(lián)安裝，并且各自分別由自身的電動(dòng)馬達(dá)81A和81B控制。所述電動(dòng)馬達(dá)各自由其自身的控制電子器件82A和82B控制。所述散熱器80A和80B并聯(lián)安裝并且配備有閥83，這使得可以在其中一個(gè)散熱器泄漏的情況下使所述閥80選擇性地隔離每個(gè)散熱器。另一方面，所述泵和泵驅(qū)動(dòng)馬達(dá)組件以這樣的方式設(shè)計(jì)，以使得如果其中一個(gè)泵發(fā)生故障，則另一個(gè)泵仍然能夠確保傳熱流體的足夠流速，盡管所述另一個(gè)泵已經(jīng)不再起作用。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3來(lái)描述各種控制電子器件和各種輔助裝置的低壓供電器。圖3示出了兩個(gè)電力耗散電阻6A和6B的電子耗散模塊60A和60B、各自與四個(gè)電機(jī)2之一相關(guān)聯(lián)的電子車輪控制模塊23以及與超級(jí)電容器組5相關(guān)聯(lián)的電子再生模塊50。還示出了中央單元3、冷卻回路的其中一個(gè)泵的控制電子器件82A以及冷卻回路的另一個(gè)泵的控制電子器件82B。假設(shè)制動(dòng)踏板由于其結(jié)構(gòu)所以是足夠安全的，因此沒(méi)有印出。兩個(gè)位置傳感器C1和C2中的每一個(gè)均與制動(dòng)踏板相關(guān)聯(lián)，并且每一個(gè)均提供表示車輛司機(jī)所需命令的信號(hào)。
低壓供電器的冗余性設(shè)計(jì)如下。因?yàn)橐环矫嬖O(shè)置有與輸電線路40相連接并供給12伏特直流電壓的電壓轉(zhuǎn)換器41,而另一方面設(shè)置有同樣供給12伏特直流電壓的電池42，所以某些元件將與所述電壓轉(zhuǎn)換器41相連接，而其它的元件將與所述的12伏特電池相連接，如下所述。線路43確保所述電壓轉(zhuǎn)換器41與所述電池42之間的互連。所述線路43包括第一段43A和第二段43B，所述第一和第二段通過(guò)裝置430相連接，所述裝置430在其中一段電壓不足或者電流過(guò)載的情況下將所述兩段電隔離。因此，可以看出，在本發(fā)明的非限制性實(shí)施方式的說(shuō)明中，以相同電壓對(duì)所述兩段43A和43B供電。某些元件各自通過(guò)電流過(guò)載保護(hù)裝置434A與所述第一段43A相連接。某些元件各自通過(guò)電流過(guò)載保護(hù)裝置434B與所述段43B相連接。例如要確保所述冷卻回路的泵的良好運(yùn)轉(zhuǎn)，將其中一個(gè)馬達(dá)81A通過(guò)其控制電子器件82A與所述第一段43A相連接。而另一個(gè)馬達(dá)81B通過(guò)其控制電子器件82B與所述第二段43B相連接。子系統(tǒng)A的控制電子器件，即與右側(cè)前輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)2相關(guān)聯(lián)的電子車輪控制模塊23、與左側(cè)后輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)2相關(guān)聯(lián)的電子車輪控制模塊23以及耗散電阻6A的電子耗散模塊60A與所述第二段43B相連接，而子系統(tǒng)B的相同電子器件與所述第一段43A相連接。
確保車輛位移的控制的中央單元3由于其控制所有的電子車輪控制模塊23，所以受益于雙重電連接。其通過(guò)一對(duì)將所述第一與第二段隔離開(kāi)的二極管與所述第一段43A和第二段43B相連接。所述中央單元3每次通過(guò)二極管435連接，以便于確保所述中央單元3的供電的連續(xù)性，甚至是在其中一個(gè)低電壓源發(fā)生故障的情況下。此外，適當(dāng)?shù)碾娐?36監(jiān)控每條輸電線路上的電壓的存在，以便于在兩個(gè)供電器中的一個(gè)發(fā)生故障的情況下發(fā)送故障信號(hào)。與超級(jí)電容器組5相關(guān)聯(lián)的電子再生模塊50僅與所述第一段43A相連接。應(yīng)該指出的是，這種類型的雙重連接還可以用于所有的電子器件，特別是用于所述的電子車輪控制模塊23。
在電壓不足或電流過(guò)載的情況下，所述電力分離裝置430中斷所述兩段43A和43B之間的連接，以便于保護(hù)無(wú)故障段的功能，其中所述電壓不足或電流過(guò)載的情況例如由于所述兩段43A或43B中的一個(gè)短路或者直接在所述供電器41或42中的一個(gè)內(nèi)部的短路而引起。因此可以看出，如果由于某些原因，電壓轉(zhuǎn)換器41的重大故障使所述電力分離裝置430中斷了所述電壓轉(zhuǎn)換器41與所述電池42之間的互連，那么所述電池42可以繼續(xù)對(duì)與子系統(tǒng)A相關(guān)聯(lián)的控制電子器件和中央單元以及所述液壓冷卻回路的兩個(gè)泵的其中一個(gè)進(jìn)行低壓供電。相反，在電池42處發(fā)生重大故障的情況下，電力分離裝置430可中斷所述互連，并且電壓轉(zhuǎn)換器41可繼續(xù)對(duì)子系統(tǒng)B、中央單元以及所述液壓冷卻回路的其中一個(gè)泵供電。因此，可以看出所描述的結(jié)構(gòu)可以維持兩個(gè)子系統(tǒng)A或B中的一個(gè)的運(yùn)作，并且因此一半的車輛制動(dòng)力仍然是可用的。當(dāng)然，對(duì)所有的電子器件使用低壓供電器的雙重連接意味著甚至在所述故障情形中，全制動(dòng)力仍然能夠保持可用。
下面將描述制動(dòng)傳感器Cl和C2的供電，所述傳感器是制動(dòng)控制系統(tǒng)中的第一環(huán)節(jié)。應(yīng)該記得，本發(fā)明的系統(tǒng)包括控制所有電子車輪控制模塊23的中央單元3。另一方面，本發(fā)明的所述系統(tǒng)包括司機(jī)可用的制動(dòng)控制器32，所述控制器與至少第一傳感器Cl和第二傳感器C2機(jī)械地相連接，所述第一傳感器Cl輸出具有表示車輛所需總制動(dòng)力的給定幅值的車輛制動(dòng)控制信號(hào)，所述第二傳感器C2輸出具有表示車輛所需總制動(dòng)力的給定幅值的車輛制動(dòng)控制信號(hào)。
本發(fā)明的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)對(duì)傳感器C1和C2已經(jīng)分配了不同的職能。傳感器C1由中央單元3提供低壓電能。所述傳感器C1向所述中央單元3輸出控制信號(hào)，而所述中央單元3僅從傳感器Cl接收制動(dòng)控制信號(hào)，以形成整個(gè)車輛制動(dòng)控制信號(hào)的第一級(jí)。應(yīng)該指出，所述中央單元3包括適當(dāng)?shù)碾娐罚糜诒O(jiān)視向傳感器C1供電的線路上的電壓存在以及線路30F上控制信號(hào)的完整性，以便于控制與傳感器C1的條件電路上的故障有關(guān)的故障信息。
所述第二傳感器C2由與每個(gè)電機(jī)相關(guān)聯(lián)的電子車輪控制模塊23供電。所述第二傳感器C2向每個(gè)電子車輪控制模塊23輸出其控制信號(hào)。當(dāng)然，在每個(gè)控制電子器件23與傳感器C2之間的供電線路中嵌入了二極管230。此外，處于每個(gè)所述車輪控制模塊23中的適當(dāng)電路231監(jiān)視四條供電線路中每條上的電壓的存在，以便于在四個(gè)供電器中的一個(gè)發(fā)生故障的情況下發(fā)送故障信號(hào)。在下面的段落中，可以看出傳感器C2與車輪控制電子器件23直接關(guān)聯(lián)并且僅與所述車輪控制電子器件23直接關(guān)聯(lián)。
剛才已經(jīng)看出所述低壓供電級(jí)包括第一供電器和至少一個(gè)第二供電器，所述第一供電器和第二供電器由包括第一段43A和第二段43B的輸電線路43互連，所述第一和第二段由在其中一段發(fā)生電壓不足或者電流過(guò)載的情況下將所述兩段電隔離的裝置430相連接。所述第一傳感器Cl由與中央單元3相同的段供電，所述第二傳感器C2通過(guò)一對(duì)隔離所述供電器的二極管由其中一個(gè)子系統(tǒng)(A)的車輪控制電子器件23和另一個(gè)子系統(tǒng)(B)的車輪控制電子器件23供電。
在圖4中，可以看出中央單元3通過(guò)CAN總線⑧(控制器局域網(wǎng)絡(luò)，由附圖標(biāo)記30A表示)與每個(gè)電子車輪控制模塊23和電子再生模塊50互連，所述CAN總線⑧可以實(shí)現(xiàn)控制指令計(jì)算機(jī)化形式的傳輸。所述中央單元3寫(xiě)入有適用于能夠?qū)⑺械乃鑵?shù)考慮在內(nèi)的軟件，以便于形成發(fā)送到各個(gè)電子器件的制動(dòng)控制信號(hào)，所述電子器件根據(jù)用于通過(guò)所述CAN總線30A的循環(huán)的所需協(xié)議控制所述電機(jī)。所述中央單元3以約10-20ms的周期有節(jié)奏地在所述總線30A上發(fā)送所述信號(hào)，每個(gè)電子車輪控制模塊23監(jiān)視該周期。如果因?yàn)镃AN總線、中央單元3或者嵌入軟件，或者由于某些其它原因引起的故障，使得該周期改變，則生成CAN通信故障數(shù)據(jù)項(xiàng)目。每個(gè)電子車輪控制模塊23另外還通過(guò)模擬線路300直接接收由傳感器輸出的模擬信號(hào)。同樣應(yīng)該指出的是，每個(gè)車輪控制模塊23包括合適電路，用于監(jiān)視所述線路300上控制信號(hào)的完整性，以便于在用于傳感器C2的條件電路上發(fā)生故障的情況下來(lái)控制故障信息。
最后，控制線路30B將電子再生模塊50與電子耗散模塊60A和60B相連接。在所述控制線路30B上或者在所述電子再生模塊50處發(fā)生故障的情況下，所述電子耗散模塊60A和60B保持耗散制動(dòng)力的可能性，所述制動(dòng)力在沒(méi)有接收到線路30B上的命令的情況下自動(dòng)回到輸電線路40。因此,子系統(tǒng)A和B對(duì)于制動(dòng)來(lái)說(shuō)是保持完全運(yùn)作的，但是由于所述電子再生模塊50失效而無(wú)法儲(chǔ)能。
回到制動(dòng)扭矩由電機(jī)2的形成上，所述電機(jī)2的控制由專用于每個(gè)電機(jī)2的電子車輪控制模塊23直接確保。所述模塊寫(xiě)入有適用于根據(jù)所接收到的控制信號(hào)在扭矩方面控制每個(gè)電機(jī)的軟件。每個(gè)電子車輪控制模塊23一方面接收總線30A上的制動(dòng)信號(hào)，另一方面接收模擬線路300上的制動(dòng)信號(hào)，所述模擬線路供給來(lái)自于傳感器C2的信號(hào)。每個(gè)電子車輪控制模塊23因此可以隨時(shí)比較總線30A上供給的控制信號(hào)和由模擬線路300供給的控制信號(hào)，并且在例如實(shí)驗(yàn)性確定的約10-20%的一定公差范圍內(nèi)優(yōu)先考慮來(lái)自于總線30A的制動(dòng)控制信號(hào)。這是正常運(yùn)行方式。
另一方面，如果由于中央單元3或者安裝在中央單元3中的軟件的故障，則由所述總線30A所發(fā)送的制動(dòng)控制信號(hào)比以模擬的方式直接來(lái)自于傳感器C2的制動(dòng)控制信號(hào)低得多，可以優(yōu)先考慮來(lái)自于傳感器C2的控制信號(hào)以在制動(dòng)車輛時(shí)確保操作的安全性?？梢钥闯?，所提出的結(jié)構(gòu)不同地使用由每個(gè)傳感器Cl和C2所提供的信號(hào)。傳感器Cl與中央單元3相關(guān)聯(lián)并且可以計(jì)算第一級(jí)整體制動(dòng)信號(hào)。另一方面，由傳感器C2所提供的控制信號(hào)由適當(dāng)?shù)木€路以模擬方式直接供給到電子車輪控制模塊23中。整體一致性通過(guò)比較各個(gè)信號(hào)來(lái)確保。然后在選定的公差極限內(nèi)優(yōu)先考慮與最高負(fù)加速度需求對(duì)應(yīng)的信號(hào)。這樣，甚至在所述總線30A、或者總線的一段、或者模擬線路300或30F中任一個(gè)發(fā)生故障的情況下，制動(dòng)控制安全性也能得到保證。
最后，如果車輪控制電子模塊23檢測(cè)到CAN通訊故障，或者如果所述中央單元3檢測(cè)到傳感器Cl或者其條件電路的故障，則再一次優(yōu)先考慮源自于傳感器C2的控制信號(hào)以便于確保在制動(dòng)下安全的車輛運(yùn)行。
除了上面的所有內(nèi)容之外，可以建立形成制動(dòng)信號(hào)的可能性，所述制動(dòng)信號(hào)由例如借助于司機(jī)的控制面板處的緊急狀況按鈕產(chǎn)生的緊急命令預(yù)先確定。這類制動(dòng)命令由中央單元3考慮在內(nèi)，更確切地，由安裝在中央單元3內(nèi)的軟件考慮在內(nèi)，并由CAN總線30A發(fā)送到每個(gè)電機(jī)的控制電子器件23。這樣在制動(dòng)期間即使制動(dòng)踏板折斷也可以確保操作的安全性。同樣地，這樣在制動(dòng)期間兩個(gè)傳感器損壞或者兩個(gè)制動(dòng)傳感器Cl和C2的固定裝置損壞的情況下也可以確保操作的安全性。如果只是兩個(gè)傳感器Cl或C2中的一個(gè)的機(jī)械連接或者兩個(gè)傳感器中的一個(gè)發(fā)生故障，則在制動(dòng)期間操作的安全性毫無(wú)疑問(wèn)如前一段落中所說(shuō)明的那樣可得以保證。但是，在這種情況下例如可以使得行程結(jié)束，從而一旦車輛已經(jīng)停止即防止其再次啟動(dòng)。
最后，應(yīng)該指出的是，剛剛已經(jīng)說(shuō)明的硬件冗余優(yōu)選地與軟件冗余結(jié)合使用，有利地關(guān)于寫(xiě)入在中央單元3中和寫(xiě)入在電子車輪控制模塊23中的軟件。這樣，對(duì)于全電動(dòng)車輛制動(dòng)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)高度的安全性。
權(quán)利要求
1. 一種用于道路車輛的電力制動(dòng)系統(tǒng)，所述道路車輛的至少一個(gè)車輪與至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)相連接以用于旋轉(zhuǎn)，至少一個(gè)電子車輪控制模塊(23)控制同一個(gè)車輪的電機(jī)，所述電力制動(dòng)系統(tǒng)包括確保對(duì)車輛位移的控制的中央單元(3)，所述中央單元控制所述電子車輪控制模塊(23)，包括司機(jī)可用的制動(dòng)控制器，所述控制器至少與第一傳感器(C1)和第二傳感器(C2)機(jī)械地相連接，所述第一傳感器輸出具有表示車輛所需總制動(dòng)力的給定幅值的車輛制動(dòng)控制信號(hào)，所述第二傳感器輸出具有表示車輛所需總制動(dòng)力的給定幅值的車輛制動(dòng)控制信號(hào)，在所述系統(tǒng)中，所述第一傳感器(C1)將其控制信號(hào)輸出給所述中央單元(3)，而所述第二傳感器(C2)將其控制信號(hào)輸出給所述電子車輪控制模塊或者每個(gè)電子車輪控制模塊(23)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括至少兩個(gè)子系統(tǒng)(A 和B)，每個(gè)所述子系統(tǒng)包括至少一個(gè)電子車輪控制模塊(23)，所述系統(tǒng) 包括用于向控制和驅(qū)動(dòng)動(dòng)力元件的電子器件供電的低壓供電級(jí)，所述低壓 供電級(jí)包括第一供電器和至少一個(gè)第二供電器，所述第一供電器和第二供 電器通過(guò)包括第一段(43A)和第二段(43B)的輸電線路(43)互連，所 述第一和第二段通過(guò)將所述兩段電隔離的裝置(430)連接，在其中一段電 壓不足或者電流過(guò)載的情況下，所述裝置能夠按要求斷開(kāi)所述互連，所述 第一傳感器(Cl)由與中央單元(3)相同的段供電，所述第二傳感器(C2) 經(jīng)由一對(duì)將所述供電器隔離的二極管由其中一個(gè)子系統(tǒng)(A)的車輪控制電 子器件(23)和另一個(gè)子系統(tǒng)(B)的車輪控制電子器件(23)供電。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括用于每個(gè)子系統(tǒng)(A、 B)的至少一個(gè)電子耗散模塊(60)，其中所述電子耗散模塊(60)中的一 個(gè)(A)由所述第一段(43A)供電，而所述電子耗散模塊(60)中的另一 個(gè)(B)由所述第二段(43B)供電。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一供電器是 電池(42)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括中央輸電線路 (40)，在所述系統(tǒng)中，所述第二供電器采用與中央輸電線路(40)相連接的電壓轉(zhuǎn)換器(41)的形式。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2-5中任一項(xiàng)所述的車輛制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，對(duì) 于具有四個(gè)車輪的車輛，所述車輪中的每一個(gè)均與至少一個(gè)其專用的旋轉(zhuǎn)電機(jī)(2)相連接以用于旋轉(zhuǎn)，在所述系統(tǒng)中，每個(gè)所述子系統(tǒng)包括兩個(gè)所 述車輪。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2-6中任一項(xiàng)所述的車輛制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，每 個(gè)子系統(tǒng)將在車輛的相對(duì)角上對(duì)角布置的車輛的車輪組合到一起。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2-9中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述中央單 元(3)經(jīng)由一對(duì)將所述第一與第二段隔離的二極管由所述第一和第二段供 電。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3-8中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電子耗 散模塊(60)與耗散器關(guān)聯(lián)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，對(duì)于質(zhì)量為Mkg的車 輛，其中所述耗散器具有大于每個(gè)子系統(tǒng)250*M/1000 kW的功率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于道路車輛的電力制動(dòng)系統(tǒng)，所述道路車輛的至少一個(gè)車輪與至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)可旋轉(zhuǎn)地連接，至少一個(gè)電子車輪控制模塊控制一個(gè)車輪的電機(jī)，包括控制車輛位移且控制所述電子車輪控制模塊(23)的中央單元(3)，以及位于司機(jī)控制面板處的制動(dòng)控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)至少與第一傳感器(C1)和第二傳感器(C2)機(jī)械地相連接，所述第一傳感器輸出具有表示車輛所需總制動(dòng)力的給定幅值的車輛制動(dòng)控制信號(hào)，所述第二傳感器輸出具有表示車輛所需總制動(dòng)力的給定幅值的車輛制動(dòng)控制信號(hào)。所述第一傳感器(C1)將其控制信號(hào)輸出給所述中央單元(3)，而所述第二傳感器(C2)將其控制信號(hào)輸出給每個(gè)電子車輪控制模塊(23)。
文檔編號(hào)B60L7/00GK101505990SQ200780031738
公開(kāi)日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2007年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月26日
發(fā)明者F·丘德-莫魯, G·布爾吉, J-L·琳達(dá) 申請(qǐng)人:米其林技術(shù)公司;米其林研究和技術(shù)股份公司