[发明专利]所有车轮中的每一个均与至少一个旋转电机相连接的车辆的制动系统的低压供电级冗余硬件结构

说明书

技术领域

本发明涉及道路车辆。本发明特别地涉及使用电力牵引的道路车辆的 制动系统。

背景技术

电动车辆包括在其中必需用于其替换的电能存储在电池中的车辆，以 及在其中通过热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。 在现有技术中已经提出了许多电动车辆。例如，在US 5 418 437中描述了 系列混合型的四轮车辆，每个车轮由其自身的电机驱动，控制器控制车轮 马达并控制从交流发电机或电池向所述马达的电力供给。该专利没有提及 电力制动的控制。

但是，由于电机是可逆的，所以在车辆制动阶段期间其也可以用作发 电机，在这种情况下，其可选地通过热耗散而将机械制动能转化为车辆必 须吸收的电能。这种操作模式通常称作“电力制动”或“再生制动”。

在实际应用中，电机起到发电机的作用，以便于确保车辆适度的负加 速度，以尽量回收能量并将其存储在蓄电池中，或甚至为了减小车辆机械 制动器承受的应力而将其耗散。车辆的主要制动由液压控制的机械制动器 有效地保证，通常以辅助的方式进行，目前最常见地设有一般称为“ABS” 的防抱死功能。制动是关键的车辆安全性能。机械制动器具有相当大的力 量，结合最大的夹紧力足够使车轮抱死，所述力量由防抱死功能限制。要 确保乘客的安全，客运车辆的制动系统一般要能够保证1个“g”左右的负 加速度，g是加速度单位，其值为“1”时对应重力加速度。

因为安全操作是极其重要的，所以已经提出了许多用于控制传统机械 制动器的系统，例如专利申请EP 1 026 060中的系统，该专利申请描述了 冗余装置、择多判定控制、为了在许多电池失效时仍然保持完整可操作性 的多个向控制系统供电的低压供电器。还应提及专利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 失去作用，仍然可以对两个传感器供电并保持运作。

此外，在电力牵引车辆中，将电机结合在车轮中是尤其值得的，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。从现有技 术中已知有多种将电机结合到车轮中的布置。专利申请WO 2003/065546 提出布置四个电机，所述四个电机将它们的扭矩借助于行星齿轮系传递到 车轮。专利EP 0878332公开了一种地面接触系统，其结合有车轮内的车轮 垂直悬架和用于旋转电力牵引机。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，所述地面接触系统包括枢轴以便 允许车轮转向。因此，地面接触系统的所有机械功能均结合到了车轮中。

本发明涉及装备有车轮的道路车辆的电力制动系统，其中每个车轮与 至少一个旋转电机相连接以用于旋转，每个旋转电机与单个车轮协同工作。 利用这样的结构，就可以赋予所述电力制动系统在动力方面以及控制车辆 的稳定性(称作ABS和ESP的功能)方面的显著的作用，因为其可以通过 与其相结合的旋转电机的控制系统而选择性地控制各车轮处的车轮扭矩。 为此，电力制动还必须是极为可靠的。

本发明的目的是提高电力牵引车辆的电力制动系统的可靠性。特别地， 所述目的是提出一种用于电力制动系统的结构，所述结构可以免除机械制 动器并完全以电力确保常用制动功能。

发明内容

下面描述一种制动系统，其中可以区别的特征为：

·电力级(power stage)，在其中传输牵引所必需的电力和由电力制动 产生的电力，

·低压供电级(low-voltage electrical supply stage)，为控制并驱动动力 元件的电子器件供电，以及

·控制车辆制动的信号的传输级(flow stage)。

下面提出了一种结构，其中各级呈现出一定级别的冗余度。所提出的 各级的冗余度中的每一个均可以单独使用或者彼此结合使用。当然，通过 将所有的提出的冗余度加起来提高了安全水平。