[发明专利]用于制动其所有车轮均各与至少一个旋转电机连接的车辆的系统的控制信号级的冗余硬件结构

说明书

技术领域

本发明涉及道路车辆。其特别地涉及用于制动电力牵引的道路车辆的 系统。

背景技术

电动车辆包括在其中用于其运动所必需的电能存储在电池中的车辆， 以及在其中通过发动机驱动发电机或通过燃料电池而车载生成电能的车 辆。车辆的牵引由一个或多个电机保证。车辆的制动由传统的机械制动系 统保证。现有技术已经包含了非常多的电力牵引车辆的建议。可以引用例 如美国专利5,418,437，其描述了系列混合型的四轮车辆，每个车轮由其自 身专用的电机驱动，一控制器使其可以驱动车轮马达并且保证从交流发电 机或电池到马达的能量供给的控制。所述专利没有提及电力制动的控制。

然而，电机是可逆的，在车辆制动阶段期间其也可以用作发电机，并 且在这种情况下，其可选地通过热耗散而将机械制动能转变为车辆必须吸 收的电能。这种运行模式通常称作“电力制动”或“回收制动”。

在实际应用中，电机作为发电机运行以确保车辆适度的负加速度，从 而尽量回收能量并将其存储在蓄电池中，或甚至将其耗散以便减轻车辆的 机械制动器被启用的程度。车辆的主要制动实际上由液压控制的机械制动 器一般地以辅助的方式保证，并且现在通常设有一般表示为“ABS”的防 抱死功能。制动是车辆上最重要的安全功能。机械制动器具有能抱死车轮 的相当大的动力，动力的削减由防抱死功能保证，所述削减与夹紧力的极 限有关。为了确保乘客的安全，客运车辆的制动系统一般能够保证1个“g” 左右的负加速度，g是加速度单位，其值为“1”时对应地球重力加速度。

另外，在电力牵引车辆中，通过将电机结合在车轮中而产生了特别有 利的结构，因为这样免除了机械轴，并且提供了关于车辆总体结构的更大 范围。现有技术包含多种用于将电机结合到车轮中的设置。专利申请WO 2003/065546提出配置将其扭矩借助于行星齿轮系传递到车轮的四个电机。 专利申请EP 0878332公开了一种地面联接装置，其结合有车轮内的车轮垂 直悬架和旋转电力牵引机。在车轮与电机之间存在减速级，所述电机与和 车轮同轴的齿轮相啮合。当然，所述车轮包括盘式制动器以便确保常用制 动（service braking）功能。此外，地面联接装置包括枢轴以便可以偏转车 轮。因此，地面联接装置的所有机械功能均结合到车轮中。

运行安全性是最重要的，已经提出了许多传统的机械制动器控制系统、 例如专利申请EP 1026060中的系统，该专利申请描述了冗余装置、由择 多判定实现的驱动、用于在即使多个电池已经失效时仍保持完整可操作性 的控制系统的多个低压电源。让我们还引用美国专利US 6,244,675，其描 述了一种制动控制器，所述制动控制器的位置由三个传感器测量，所述三 个传感器由两个独立的电源供电：一个传感器由第一电源供电，另一个由 第二电源供电，而第三个由两个电源经由二极管供电；如果其中一个电源 无法运作，仍然可以对两个传感器供电并保持运作。

还可以引用美国专利6,476,515，其示出了测量不同的物理量的四个传 感器的用途。所述传感器根据测量的物理原理被分组，并且它们对于制动 力的常规计算来说全都是必须的。

本发明涉及装备有车轮的道路车辆的电力制动系统，所述车轮中的每 一个与至少一个旋转电机以旋转的方式相连接，每个旋转电机与单个车轮 协同工作。在这样的结构中，可以使所述电力制动在关于动力方面和关于 车辆稳定性的控制（被称作术语ABS和ESP的功能）方面实现优良的作用， 因为可以通过与其相关联的旋转电机的驱动而选择性地控制各车轮上的车 轮扭矩。同样出于此目的，电力制动还必须极为可靠。

本发明的目的是提高电力牵引车辆的电力制动系统的安全性。特别地， 该目的是提出一种电力制动系统的结构，以使得可以省去机械制动器并且 仅仅以电力方式确保常用制动功能。更准确地说，本发明的目的是，通过 冗余装置的特定结构，以实现在车辆驾驶员所要求的制动的检测和应用方 面极为安全的这样的系统。

发明内容

如下所述是一种制动系统，其中可以看出：

·电力级（power stage），牵引所必需的电力和由电力制动产生的电力 在其中流通，

·用于为动力元件提供电子指令和控制电路的低压供电级，以及

·用于流通车辆制动控制信号的级（stage）。