CN116238459A - 用于制动的车辆布置和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了用于制动的车辆布置和方法。具体地，本发明涉及一种用于制动的车辆布置，包括：至少第一电动马达，第一电动马达包括第一轴，第一轴被布置成经由齿轮箱机械地连接到车辆的驱动轴；以及制动压缩机，制动压缩机包括压缩机轴，压缩机轴被布置成经由压缩机离合器机械地连接到第一电动马达的第一轴，使得第一轴驱动压缩机轴，其中第一轴经由第一马达离合器和第一齿轮箱轴连接到齿轮箱，所述布置进一步包括质量流率控制装置，质量流率控制装置被布置成用于控制流经压缩机的空气质量流率。本发明还涉及一种用于控制车辆布置的方法、一种用于制动电动马达的轴的方法、一种控制单元、一种车辆、一种计算机程序和一种计算机可读介质。

Description

用于制动的车辆布置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于制动的车辆布置，该车辆布置包括至少一个电动马达。本发明进一步涉及一种控制用于制动的车辆布置的方法、一种用于制动马达轴的方法、一种控制单元、一种车辆、一种计算机程序，以及一种计算机可读介质。
本发明可以应用于重型车辆，诸如卡车、公共汽车和建筑设备，以及轻型车辆，诸如乘用车。虽然将关于卡车描述本发明，但是本发明不限于这种特定车辆，而是也可以用于其它车辆，诸如乘用车。
背景技术
在车辆中，诸如在重型车辆中，通常需要耗散能量的制动，例如，以在需要长时间和/或剧烈制动的制动情况下补充摩擦制动。
在电动车辆中，诸如包括一个或多个电动马达的车辆，例如，使用电池和/或燃料电池系统进行推进的车辆，已知使用不同类型的缓速器或电阻器以在制动时耗散能量，和/或使用任何电池来储存这样的能量。
然而，在制动情况下，如果在相当长的时间段内需要相对高的制动功率，则可能会在制动情况结束之前达到电池的蓄能极限。因而，使用电池来蓄能的制动能力有限。
因此，需要提供可替选或补充解决方案，以在车辆制动期间耗散能量，以便替换和/或补充电动车辆的电池中的制动能量储存。
已知的制动能量耗散设备是各种类型的缓速器和/或电阻器，它们可以被布置成例如用于缓速车辆的驱动轴。缓速器和电阻器通常利用车辆冷却系统的冷却液来耗散制动能量。因此，使用缓速器和/或电阻器来耗散制动能量可能意味着需要对车辆的冷却系统进行尺寸设计以应对这种能量，导致对冷却系统中散热器面积和风扇性能等方面的需求相对较大。
因此，需要提供用于耗散制动能量的可替选或补充解决方案，而不必使用冷却系统来耗散制动能量。
此外，对于重型车辆，要求提供制动的制动系统应在达到制动情况之前(诸如在车辆到达下坡之前)接合以备使用。
因此，需要提供可替选或补充解决方案，以在制动期间耗散制动能量，使得在达到制动情况之前能够接合制动系统。
此外，通常要求提供平稳、安全的制动，并限制所涉及的组件的磨损或破损风险。
因此，需要为制动期间的能量耗散提供可替选或补充解决方案，这在磨损、组件损坏风险方面和/或提供平稳、安全的制动方面都是有利的。
发明内容
本发明的目标在于在一个或多个上述需求方面提供一种替选方案或改进。
根据本发明的第一方面，通过根据本发明的方法实现了至少一个目标。
因而，提供了一种用于制动的车辆布置，包括：
至少第一电动马达，至少第一电动马达包括第一轴，第一轴被布置成经由齿轮箱机械地连接到车辆的驱动轴，以及
制动压缩机，该制动压缩机包括压缩机轴，该压缩机轴被布置成经由压缩机离合器机械地连接到第一电动马达的第一轴，使得第一轴驱动压缩机轴。
第一轴经由第一马达离合器和第一齿轮箱轴连接到齿轮箱。车辆布置进一步包括质量流率控制装置，该质量流率控制装置被布置成用于控制流经制动压缩机的空气质量流率。
因此，提供了一种布置，其中，两个离合器，即，第一马达离合器和压缩机离合器，允许第一轴与第一齿轮箱轴的可选接合或分离，以及制动压缩机与第一轴的可选接合或分离。因此，在车辆制动期间，第一马达离合器和压缩机离合器都可以接合，使得能量可以经由齿轮箱从驱动轴传递到第一齿轮箱轴，经由第一马达离合器传递到第一轴。能量可以经由压缩机离合器从第一轴传递到压缩机轴，以便驱动制动压缩机。制动压缩机利用能量来压缩空气。
当压缩机离合器接合时，制动压缩机将以压缩机速度旋转，压缩机速度由第一轴的速度以及设置在第一轴与压缩机之间的任何齿轮装置确定。因此，压缩机轴可能会受到很大的扭矩。此外，为了实现驱动轴经由齿轮箱和第一齿轮箱轴与第一轴以及进一步与制动压缩机的机械接合，需要控制每个机械连接中涉及的扭矩。
第一马达离合器和压缩机离合器的设置为通过选择性接合和分离离合器来应对扭矩提供了第一系列措施。
此外，如上所述，该布置包括质量流率控制装置，该质量流率控制装置被布置成用于控制流经制动压缩机的空气质量流率。通过控制流经制动压缩机的质量流率，压缩机功率以及因此压缩机轴上的扭矩可以被控制用于特定压缩机速度。该控制提供了第二系列措施来应对扭矩。
因而，第一马达离合器、压缩机离合器与质量流率控制装置组合的设置，提供了可以被控制成提供制动的车辆布置，如下文进一步所述的。
可选地，压缩机轴被布置成经由一个或多个齿轮机械地连接到第一轴，该一个或多个齿轮在第一轴与压缩机轴之间提供齿轮比。
设置一个或多个齿轮意味着与第一轴的速度相比，压缩机轴的速度可能会显著增大。压缩机轴的速度更高意味着制动压缩机的扭矩更高。如下文进一步所述的，质量流率控制装置被布置成用于控制流经制动压缩机的空气质量流率，可以使用该质量流率控制装置以便来控制这些相对高的扭矩。
例如，齿轮比可以为至少3，诸如至少4，诸如至少6。例如，齿轮比可以在3至9之间，诸如在4至8之间。
例如，齿轮比可以为固定的齿轮比。换言之，齿轮比是不可调的。
质量流率控制装置可以将质量流率至少控制为最小质量流率与最大质量流率之间的范围内的多个可选质量流率。
质量流率控制装置可以在最小质量流率与最大质量流率之间提供对质量流率的连续控制。
可选地，质量流率控制装置包括用于控制流入制动压缩机的空气入流的装置。通过控制空气入流，可能改变空气流率，以便实现对压缩机扭矩的期望控制。
可选地，质量流率控制装置包括节气门，该节气门被布置成控制流入压缩机的空气入流。
节气门可以实现在节气门的完全关闭与完全打开位置之间连续控制空气入流。
可选地，车辆布置可以进一步包括制动电阻器。除了制动压缩机之外，还可以布置这样的制动电阻器，以便在制动情况下从驱动轴耗散进一步的制动能量。
例如，车辆布置可以包括制动电阻器，以耗散缓速电动马达的电能。
可选地，制动电阻器可以被布置成由来自制动压缩机的排气冷却。因此，制动压缩机用来压缩空气的制动能量可以被用于进一步促进制动情况下能量的高效耗散，因为来自压缩机排气的压缩空气被用于冷却制动电阻器。
可选地，该布置可能包括第二电动马达，第二电动马达包括第二轴，第二轴经由齿轮箱机械连接至车辆的驱动轴。当该布置包括第二电动马达时，该第二电动马达可以用于通过连接到齿轮箱的第二轴推进或制动车辆，而第一轴通过分离第一马达离合器而与齿轮箱分离。
此外，该布置可以包括另外的电动马达，例如，车辆布置可以包括三个或四个电动马达。
可选地，第一电动马达连接到电池。可选地，当车辆布置包括多个电动马达，诸如两个、三个或四个电动马达时，所有两个、三个或四个电动马达都可以连接到电池。
在第二方面中，提供了一种用于控制根据第一方面所述的用于制动的车辆布置的方法。
因此，提供了一种用于控制根据第一方面的用于制动的车辆布置的方法，该方法包括：
-检测即将发生或当前的制动情况；
-确保第一马达离合器分离；
-确保压缩机离合器接合；
-使第一电动马达的第一轴的速度与第一齿轮箱轴的速度同步，同时控制制动压缩机的质量流率，以便将压缩机轴上的压缩机扭矩保持在预定的最大扭矩极限以下；以及
-接合第一马达离合器，使得第一轴经由齿轮箱轴和齿轮箱联接到齿轮箱，并且制动压缩机经由一个或多个齿轮联接到第一轴。
因而，根据所提出的方法，在第一马达离合器接合之前，第一轴的速度与第一齿轮箱轴的速度同步。因此，第一马达离合器的接合可以在不突然抖动或不对第一马达离合器施加过大扭矩的情况下进行，因而减少了过度磨损和/或断裂的风险。
此外，该方法涉及在控制制动压缩机的质量流率的同时执行同步，以便将压缩机轴上的压缩机扭矩保持在预定的最大扭矩极限以下。因此，当第一马达离合器接合时，压缩机离合器已接合，这意味着制动压缩机通过接合第一马达离合器以受控扭矩机械地连接到齿轮箱轴。
可选地，该方法包括检测即将发生的制动情况，并且在到达即将发生的制动情况之前，进行接合第一马达离合器的步骤。因此，该方法可以用于满足在即将发生的制动情况之前已经施加制动的要求。
可选地，当车辆布置进一步包括具有第二轴的第二电动马达时，可以在第二轴与齿轮箱接合的情况下执行上述方法步骤。因此，可以使用第二电动马达推进或缓速车辆，同时执行下列步骤：通过分离第一马达离合器分离第一电动马达，同步和控制质量流率。同样地，这使得将使用的方法能够满足在到达即将发生的制动情况之前已经施加制动的要求，而不影响在到达即将发生的制动情况之前推进车辆的能力。
可选地，该方法进一步包括以下步骤：在接合第一马达离合器之前控制制动压缩机的质量流率，以便在接合第一马达离合器时将压缩机轴上的压缩机扭矩保持在预定接合扭矩极限以下。
因此，在第一马达离合器接合的瞬间，制动压缩机可以被布置成提供相对低的功率。一旦接合，可以通过调节制动压缩机的质量流率来调节制动压缩机功率。
可选地，该方法包括以下步骤：在接合第一马达离合器后控制压缩机的质量流率，以便在制动情况的整个持续时间段期间将压缩机轴上的压缩机扭矩保持在预定最大扭矩极限以下。
可以根据车辆布置的机械连接的组件的要求设定预定最大扭矩极限，以便免除机械连接过度磨损或断裂风险。例如，这样的机械连接器可以是压缩机离合器和/或压缩机与第一轴之间的一个或多个齿轮。
将压缩机扭矩限制在预定最大扭矩极限以下意味着制动压缩机提供的制动功率受到限制。应理解的是，本文所述的布置和方法可以与其它制动方法组合使用，诸如与涉及在一个或多个电池中储存能量的方法、使用电阻器等组合使用，以吸收鉴于预定的最大扭矩极限而不易驱动制动压缩机的制动能量。
在本发明的第三方面中，提供了根据本发明的方法。因此，提供了一种制动电动马达的马达轴的方法，该马达轴被布置成可操作地机械连接到车辆的车辆布置中的驱动轴，该车辆布置包括压缩机，压缩机包括被机械地连接到马达轴的压缩机轴，该方法包括：
-使用指示压缩机的压缩机速度的信息，以及
-使用指示根据压缩机速度和通过压缩机的质量流率而变化的压缩机扭矩的信息，以及
-控制压缩机的质量流率，以便保持压缩机轴上的压缩机扭矩不大于预定的最大扭矩极限。
当与本发明的第二方面结合使用时，这暗示着马达轴是关于第二方面所述的第一轴。
因此，根据本发明第三方面的方法可以用于限制压缩机扭矩以及因而限制在制动期间从压缩机接收的制动功率。例如，如果在制动期间发生齿轮变化，这意味着马达轴速度和压缩机扭矩可能迅速增大或减少。按照根据第三方面的方法，控制压缩机的质量流率，以便将压缩机轴上的压缩机扭矩保持在预定的最大扭矩极限以下，使得压缩机和/或齿轮装置不会在例如换档时有过度磨损和/或破损的危险。
因此，该方法可以用于控制制动压缩机的压缩机扭矩并且包括：
-接收压缩机扭矩请求；和
-使用指示压缩机的压缩机速度的信息，和
-使用指示根据压缩机速度和通过压缩机的质量流率而变化的压缩机扭矩的信息；
-当压缩机扭矩请求低于预定的最大扭矩极限时，
-控制压缩机的质量流率，使得压缩机扭矩满足所述压缩机扭矩请求，
或者
-当压缩机扭矩请求高于或等于预定的最大扭矩极限时，
-控制压缩机的质量流率，使得压缩机扭矩处于所述预定的最大扭矩极限。
可选地，压缩机扭矩请求可以源自车辆的制动所需的制动扭矩请求或制动功率请求。
因而，当制动扭矩请求暗示高于预定的最大扭矩极限的压缩机扭矩请求时，可以应用车辆的其它制动装置以实现足够的制动。
可选地，压缩机扭矩请求可以源自排气温度请求，以提供来自压缩机的排气的期望温度。
本发明的第三方面的方法不限于与本发明的第二方面或第一方面一起使用。然而，通过以下描述应理解的是，第三方面的特征和优点有利地适用于本发明的第二方面和/或第一方面。
可选地，控制质量流率包括将质量流率控制到在最小质量流率与最大质量流率之间的范围内的至少多个可选质量流率中的一个。
可选地，控制质量流率包括在最小质量流率与最大质量流率之间连续地控制质量流率。
可选地，该方法进一步包括通过控制对压缩机的进气而控制质量流率。通过控制进气，即空气的入流，可能调节质量流率，以便实现对压缩机扭矩的期望控制。
可选地，该方法进一步包括通过控制被布置在压缩机上游的节气门控制对压缩机的进气。
因此，节气门可以实现在节气门的完全关闭位置与完全打开位置之间连续地控制进气。
可选地，指示压缩机扭矩的信息包括指示根据压缩机速度和通过压缩机的质量流率而变化的压缩机功率的信息。因此，例如根据压缩机速度和通过压缩机的质量流率而变化的压缩机功率的映射，可以被用于提供指示压缩机扭矩的信息。例如，这样的映射可以是根据压缩机速度和对压缩机的进气而变化的压缩机功率的映射，诸如根据压缩机速度和压缩机的进气孔径而变化的压缩机功率的映射。
可选地，指示压缩机速度的信息包括马达轴的旋转速度的信息。
压缩机可以可选地经由齿轮布置机械地连接到轴，该齿轮布置在轴与压缩机之间提供齿轮比。例如，齿轮比可以为至少3，诸如至少4，诸如至少6。例如，齿轮比可以从3至9，诸如从4至8。
因此，可选地，指示压缩机速度的信息包括齿轮比布置的信息。
在本发明的第四方面中，提供了根据本发明的控制单元。因此，提供了一种用于操作车辆布置的控制单元，该车辆布置包括压缩机，该压缩机包括被机械地连接到车辆布置(诸如根据第一方面的车辆布置)中的第一轴的压缩机轴，其中，控制单元被配置成执行根据第二方面所述的方法和/或根据第三方面所述的方法。
在本发明的第五方面中，提供了根据本发明的车辆。因此，提供了一种车辆，该车辆包括根据本发明的第一方面所述的车辆布置和/或与根据第四方面所述的控制单元通信。
在本发明的第六方面中，提供了根据本发明的计算机程序。因此，提供了一种包括程序代码装置的计算机程序，当程序在第四方面的控制单元上运行时，该程序代码装置执行本发明的第二方面和/或第三方面所述的方法。
在本发明的第七方面中，提供了根据本发明的计算机可读介质。因此，提供了一种携载计算机程序的计算机可读介质，该计算机程序包括程序代码装置，当程序产品在第四方面的控制单元上运行时，该程序代码装置执行本发明的第二方面和/或第三方面所述的方法。
本发明的第四、第五、第六和第七方面的优点和效果在很大程度上类似于本发明的第一、第二和第三方面的优点和效果。此外，本发明的第四、第五、第六和第七方面的所有实施例与本发明第一、第二和第三方面的所有实施例可组合，反之亦然。
本发明的进一步优点和有利特征在以下描述中以及在从属权利要求中公开。
附图说明
参考附图，下面是对作为示例引用的本发明的实施例的更详细描述。
在附图中：
图1是根据本发明的示例实施例的车辆的侧视图，
图2是根据本发明的第一方面的示例实施例的用于制动的车辆布置的示意图，
图3是根据本发明的第一方面的另一示例实施例的用于制动的车辆布置的示意图，
图4是根据本发明的第二方面的示例实施例的方法的流程图，
图5是可以与第二方面一起使用的、根据本发明的第三方面的示例实施例的方法的流程图，
图6是处于不同车辆速度和不同齿轮下的制动压缩机的速度的示例曲线图，
图7是由于进气门的变化直径而处于不同压缩机速度下的压缩机功率的示例曲线图，
图8是示例制动压缩机的压力比与校正的质量流率的关系图。
具体实施方式
图1描绘了根据本发明的示例实施例的车辆1000的侧视图。这里的车辆1000是卡车，更具体地是用于牵引一个或多个挂车(未示出)的重型卡车。虽然示出了重型卡车1000，但应注意的是，本发明不限于这种类型的车辆而是可以用于任何其它类型的车辆，诸如公共汽车、建筑设备，例如，轮式装载机和挖掘机，以及乘用车。本发明也适用于与车辆无关的其它应用，只要利用了一个电动马达或多个电动马达。
车辆1000包括车辆布置1。车辆布置1包括用于向车辆1000产生推进力的一个或多个电动马达(图1中未示出)。
车辆1000进一步包括根据本发明的示例实施例的控制单元100。因而，控制单元100被用于操作车辆布置1。虽然示出了车载控制单元100，但是应理解的是，控制单元100也可以是遥控单元100，即车外控制单元，或者是车载和车外控制单元的组合。控制单元100可以被配置成通过发出控制信号和通过接收与车辆布置1有关的状态信息来控制车辆布置1。
控制单元100是电子控制单元并且可以包括处理电路，处理电路适于运行本文公开的计算机程序。控制单元100可以包括用于执行根据本发明所述的方法的硬件和/或软件。在实施例中，控制单元100可以被表示为计算机。控制单元100可以由一个或多个单独的子控制单元构成。另外，控制单元100可以通过使用有线和/或无线通信装置进行通信。
图2描绘了根据本发明的示例实施例的车辆布置1的示意图，其中，车辆布置1被布置成用于推进车辆，诸如图1中所示的车辆1000。
车辆布置1包括至少一个电动马达，可选地包括多个电动马达。例如，并如图2中所示，车辆布置1可以包括第一电动马达10和第二电动马达20。然而，设想在车辆布置1中可以包括三个、四个或更多的电动马达。
例如，一个或多个电动马达10、20可以连接到蓄电系统，诸如包括一个或多个电池的系统，和/或连接到燃料电池系统。
每个电动马达10、20包括机械连接到齿轮箱50的轴12、22，齿轮箱50又连接到车辆1000的驱动轴55，以将功率从一个或多个电动马达10、20传递到车辆1的牵引系统，例如车辆1000的牵引车轮。
因而，如图2中所示，车辆布置1可以包括具有第一轴12的第一电动马达10，以及具有第二轴22的第二电动马达20。第一轴12经由第一马达离合器14和第一齿轮箱轴13连接到齿轮箱50。此外，制动压缩机30被布置成经由压缩机离合器35机械地连接到第一轴12，使得当压缩机离合器35接合时，第一轴12驱动压缩机轴32。因此，当第一马达离合器14和压缩机离合器35两者接合时，制动压缩机30可以在车辆1的制动情况下，用于耗散从驱动轴55经由齿轮箱50、第一齿轮箱轴13和第一轴12传递到制动压缩机30的能量。制动压缩机30将利用该能量来压缩空气，该压缩空气可以用于车辆1000中的各种目的，诸如冷却。
如图2中所示，压缩机轴32可以被布置成经由一个或多个齿轮40机械地连接到第一轴12，一个或多个齿轮40在第一轴12与压缩机轴32之间提供齿轮比。
通常，这样的齿轮比可以是固定的齿轮比。例如，齿轮比可以在从6至8的范围内，诸如8。因而，通过齿轮比，第一轴12的旋转速度可以引起压缩机轴的更高旋转速度。
在包括被机械地连接到齿轮箱50的制动压缩机30的车辆布置中，诸如在图1和图2的示例布置中，制动压缩机30将经历高的压缩机速度(即压缩机的旋转速度)并且还可能经受压缩机速度的突然变化。
马达轴速度(即轴的旋转速度)将根据车辆速度和齿轮箱中应用的齿轮装置的变化而变化。因此，第一电动马达10的第一轴12和第二电动马达20的第二轴22的速度将在不同的车辆速度下和在齿轮箱50中的不同齿轮装置下变化。
图6是用于示出当压缩机离合器35通过提供齿轮比的齿轮装置40接合到第一轴12时，制动压缩机30的压缩机轴32的速度的示例曲线图。应理解的是，由于第一轴12与压缩机轴32之间的齿轮装置40的齿轮比，压缩机轴32的速度可以大大高于第一轴12的速度。例如，压缩机速度可以在20000至60000rpm的范围内。曲线图示意性地示出了压缩机轴32在不同车辆速度下以及在齿轮箱50中的不同齿轮装置(G1、G2、G3)下的速度。
压缩机轴32的增大速度暗示着由制动压缩机30产生的增大功率，并且还暗示着经由该轴并提供给一个或多个齿轮40的增大扭矩。
在现有技术布置中，相应地存在这样的风险，即高扭矩暗示着参与第一齿轮箱轴13、第一轴12和压缩机轴32之间的连接的机械组件(诸如一个或多个齿轮40)过载，导致机械组件迅速磨损或断裂。
如下文将进一步描述的，目前提出的车辆布置1和方法利用第一马达离合器14和压缩机离合器35的控制来部分地缓解这一问题。
另外，车辆布置1包括质量流率控制装置60，质量流率控制装置60被布置成用于控制通过制动压缩机30的空气质量流率。通过提供质量流率控制装置60，可能控制制动压缩机30的功率，因而控制由压缩机30在压缩机轴32的不同速度下产生的扭矩。因而，质量流率控制装置60使得能够保持压缩机扭矩(即压缩机轴32上的扭矩)低于预定的最大扭矩极限。
如图2中所示，质量流率控制装置60可以是用于控制流入制动压缩机30的空气入流的装置。对空气入流的控制使得能够进行精确控制。
例如，质量流率控制装置60可以是节气门60，节气门60被布置成控制流入制动压缩机30的空气入流。节气门60是气门的示例，气门可以实现连续控制进气，并因而使得能够实现最小质量流率和最大质量流率之间的质量流率。
图7示出了由处于四种不同的压缩机速度下的示例压缩机产生，并根据压缩机的节气进气门的孔径而变化的压缩机功率(与扭矩成比例)的示例。如图8中所示，通过减小节气进气门的孔径，即减小压缩机的质量流率，可以减小功率并因而减小扭矩。因此，为了在压缩机速度由于第一轴的速度增大而增大时保持压缩机扭矩低于预定的扭矩极限，节气进气门的孔径可以减小。
图8示出了校正的质量流率与压缩机的压力比的映射的示例。在该示例中，通过使用具有可控孔径的节气门在不同的压缩机速度下控制对压缩机的进气来改变质量流率。图8示出了在应用节气时压缩机操作点在图中如何移动。如图所示，操作点暗示着压缩机的泵送极限可以被避免。
通过控制压缩机扭矩以保持在预定的最大扭矩值之下，由制动压缩机30产生的功率并且因而来自驱动轴55的由制动压缩机使用的制动能量的量也将被限制。可以设想本文所述的车辆布置1可以包括用于耗散制动能量的一个或多个附加制动元件，这些制动元件可以补偿由压缩机提供的制动中的限制。
例如，车辆布置1可以包括一个或多个传感器，以感测对质量流量控制装置60下游的压缩机30的进气中的空气压力。因此，来自传感器的信息可以被用于导出压缩机扭矩。质量流量控制装置60可以被调整，以便通过朝着来自一个或多个传感器的期望空气压力信号来控制该控制装置60而获得期望的压缩机扭矩。
如图2中所示，车辆布置1可以进一步包括流量限制器70，流量限制器70被布置在制动压缩机30下游。流量限制器70可以是可控的，如本领域中已经已知。因此，流量限制器70可以对通过压缩机30的质量流率产生影响。然而，据信，该质量流率的初级调节可以有利地通过控制到压缩机30的进气来进行。
图3示出了制动布置1的第二示例。制动布置1包括如图2中所示的制动布置1的所有特征，其中添加了附加元件作为示例。
例如，并且与图3中所示的示例布置相同，车辆布置1可以进一步包括制动电阻器72。除了制动压缩机30之外，可以布置这样的制动电阻器72，以便在制动情况下进一步耗散来自驱动轴55的制动能量。
可选地，这样的附加制动元件(例如，制动电阻器72)可以被布置成由来自制动压缩机30的排气来冷却。因此，通过将来自压缩机排气的压缩空气用于冷却制动电阻器，制动压缩机用来压缩空气的制动能量可以用于进一步促进在制动情况下的能量的高效耗散。
如图1中所示，制动布置1可以进一步包括一个或多个电池80。
如上所述，一个或多个电动马达可以由用于提供电能的任何布置驱动，诸如一个或多个电池和/或燃料电池系统。而且，不使用电池来提供车辆推进的车辆可以包括一个或多个电池来储存对其它目的有用的能量。
在制动情况下，可以使用电池80来储存来自驱动轴55的能量，使用例如为此布置的电阻器和/或缓速器实现。
制动布置1可以进一步包括用于第一电动马达10的第一牵引逆变器16，以及用于第二电动马达20的第二牵引逆变器26。该制动布置可以进一步包括与第一牵引逆变器16和第二牵引逆变器26连通的接线盒85。接线盒85在本示例中进一步与电池80连通。
制动电阻器72可以经由被布置在制动压缩机30下游(诸如流量限制器70下游)的空气冷却电阻器元件进行空气冷却。此外，例如如图3中所示，车辆布置1可以包括消声器74，消声器74被布置在包括空气冷却电阻器元件的制动电阻器72的下游。制动电阻器72可以电连接到车辆中的任何电气系统，诸如连接到制动布置1的合适组件。
图1是流程图，示出了用于控制车辆布置1(诸如关于图2或图3所述的车辆布置1)的方法。
该方法包括下列步骤：
-检测即将发生或当前的制动情况S10；
-确保第一马达离合器14分离S20；
-确保压缩机离合器35接合S30；
-使第一电动马达10的第一轴12的速度与第一齿轮箱轴13的速度同步，同时控制制动压缩机30的质量流率，以便将压缩机轴上的压缩机扭矩保持在预定的最大扭矩极限以下S40；以及
-接合第一马达离合器14S50，使得第一轴12经由齿轮箱轴13和齿轮箱50联接到齿轮箱50，并且制动压缩机30经由一个或多个齿轮40联接到第一轴12。
因此，对即将发生的制动情况的检测可以基于以下输入中的一个或多个来进行：当前或预测的地理数据，例如GPS(全球定位系统)数据、当前或预测的地形数据、当前或预测的环境条件，例如，天气条件，诸如环境温度和/或风条件、车辆的毛重、车辆的路线、车辆的设定或预测的速度、当前或预测的交通条件。
当压缩机离合器35接合时，该方法包括下列步骤：
使第一电动马达10的第一轴12的速度与第一齿轮箱轴13的速度同步，同时控制压缩机30的质量流率，以便保持压缩机轴上的压缩机扭矩低于预定的最大扭矩极限；S40。因而，该方法允许第一轴12获得与第一齿轮箱轴13的速度同步的速度，制动压缩机30与第一轴12机械接合。因而，该方法允许制动压缩机30在第一马达离合器14接合时处于施加状态，并且具有与第一齿轮箱轴13同步的速度的第一轴12被连接到第一齿轮箱轴13。因而，制动压缩机30可以与驱动轴55机械连接来应用，使得能够在没有突然的抖动或施加到机械连接上的过大扭矩的情况下实现接合。
而且，同步使得能够使用相对简单的离合器设备来形成第一马达离合器14，诸如爪式离合器。
此外，该方法允许制动压缩机在即将发生的制动情况之前已经与驱动轴55机械连接地应用，如某些安全法规所要求的。
因此，当该方法包括检测即将发生的制动情况时，接合第一马达离合器14的步骤可以在到达即将发生的制动情况之前进行。
当车辆布置1进一步包括具有第二轴22的第二电动马达20时，如上所述的方法步骤可以在第二轴22接合到齿轮箱50的情况下执行。因此，车辆可以使用第二电动马达20来推进，同时执行如上所述的方法。
该方法可以包括在接合第一马达离合器14之前，控制制动压缩机的质量流率，以便在接合第一马达离合器14时将压缩机轴32上的压缩机扭矩保持在预定的接合扭矩极限以下。这样的预定的接合扭矩极限例如可以是在相关压缩机速度下使用质量流量控制装置可获得的最小扭矩。因而，在第一马达离合器14接合时，制动压缩机30可以提供最小扭矩，即，最小功率。例如从该状态起，一旦存在制动情况，质量流量可以鉴于当前制动情况的需求而被连续地增大以便增大制动功率。
质量流率可以被控制，以便在压缩机离合器35接合时始终保持压缩机轴32上的压缩机扭矩低于预定的最大扭矩极限。因此，可以确保压缩机30与第一轴12之间的机械连接不会过载。如上所述，预定的最大扭矩极限可以鉴于车辆布置的机械连接的组件的要求而设定，以便使机械连接免于过度磨损或免于断裂的风险。这种机械连接器可以是例如压缩机离合器35和/或压缩机30与第一轴12之间的一个或多个齿轮40。
因而，该方法可以例如涉及以下步骤：控制压缩机的质量流率，以便在制动情况的整个持续时间期间保持压缩机轴32上的压缩机扭矩低于预定的最大扭矩极限。
控制压缩机的质量流率的步骤可以由下列方法执行，该方法包括下列步骤：
-使用指示制动压缩机30的压缩机速度的信息S100，和
-使用指示根据压缩机速度和通过压缩机30的质量流率而变化的压缩机扭矩的信息S200，以及
-控制制动压缩机30的质量流率，以便保持压缩机轴32上的压缩机扭矩低于预定的最大扭矩极限S300。
因此，该方法可以用于制动电动马达的马达轴，该马达轴被布置成可操作地机械连接到车辆1000的任何车辆布置1中的驱动轴55，其中，车辆布置1包括制动压缩机30，制动压缩机30包括被机械地连接到马达轴12的压缩机轴32。
图5是示出用于制动马达轴的这样的方法的实施例的流程图。
在与如图2至图4中所述的布置或方法组合使用时，这暗示着马达轴为第一轴12。
因而，用于制动马达轴的方法可以与如上所述的特征一起使用。例如，该方法可以包括将质量流率控制到在最小质量流率与最大质量流率之间的范围内的至少多个可选质量流率中的一个。例如，该方法包括控制质量流率，包括在最小质量流率与最大质量流率之间连续地控制质量流率。
可选地，该方法进一步包括通过控制对压缩机的进气来控制质量流率。通过控制空气入流，可能调整质量流率，以便实现对压缩机扭矩的期望控制。因此，该方法可以包括通过控制被布置在压缩机30上游的节气门来控制对压缩机的进气。
可选地，指示压缩机扭矩的信息包括指示根据压缩机速度和通过压缩机的质量流率而变化的压缩机功率的信息。因此，例如根据压缩机速度和通过压缩机的质量流率而变化的压缩机功率的映射可以被用于提供指示压缩机扭矩的信息。
可选地，指示压缩机速度的信息包括马达轴的旋转速度的信息。
压缩机可以可选地经由齿轮布置40机械地连接到轴12，齿轮布置40在轴12与压缩机70之间提供齿轮比。例如，齿轮比可以为至少3，诸如至少4，诸如至少6。例如，齿轮比可以从3至9，诸如从4至8。
因此，可选地，指示压缩机速度的信息包括齿轮比布置的信息。
应理解的是，本发明不限于上文所述和附图中所示的实施例；相反，本领域技术人员应认识到，可以在所附权利要求的范围内做出许多变化和修改。例如，虽然附图描绘了包括两个电动马达的实施例，但是通过以上描述应理解，本发明的几个方面和特征也适用于仅包括一个电动马达的实施例，或适用于包括超过一个电动马达的实施例，诸如三个、四个或五个电动马达。

Claims (23)

1.一种用于制动的车辆布置，包括：
至少第一电动马达(10)，所述至少第一电动马达(10)包括第一轴(12)，所述第一轴(12)被布置成经由齿轮箱(50)机械地连接到所述车辆(1)的驱动轴(55)，以及
制动压缩机(30)，所述制动压缩机(30)包括压缩机轴(32)，所述压缩机轴(32)被布置成经由压缩机离合器(35)机械地连接到所述第一电动马达(10)的所述第一轴(12)，使得所述第一轴(12)驱动所述压缩机轴(32)，
其中，所述第一轴(12)经由第一马达离合器(14)和第一齿轮箱轴(13)连接到所述齿轮箱(50)，所述车辆布置进一步包括：
质量流率控制装置(60)，所述质量流率控制装置(60)被布置成用于控制流经所述压缩机(30)的空气质量流率。
2.根据权利要求1所述的车辆布置，其中，所述压缩机轴(32)被布置成经由一个或多个齿轮(40)机械地连接到所述第一轴(12)，所述一个或多个齿轮(40)在所述第一轴(12)与所述压缩机轴(32)之间提供齿轮比。
3.根据权利要求2所述的车辆布置，其中，所述齿轮比至少为4，诸如至少为6。
4.根据上述权利要求中的任一项所述的车辆布置，其中，所述质量流率控制装置(60)包括节气门(60)，所述节气门(60)被布置成控制流入所述制动压缩机(30)的空气入流。
5.根据上述权利要求中的任一项所述的车辆布置，进一步包括制动电阻器(72)。
6.根据权利要求5所述的车辆布置，其中，所述制动电阻器(72)被布置成由来自所述制动压缩机(30)的排气冷却。
7.根据上述权利要求中的任一项所述的车辆布置，其中，所述布置包括第二电动马达(20)，所述第二电动马达(20)包括第二轴(22)，所述第二轴(22)经由齿轮箱(50)机械连接至所述车辆(1)的驱动轴(55)。
8.根据上述权利要求中的任一项所述的车辆布置，其中，所述第一电动马达(10)连接到电池(80)，并且当从属于权利要求7时，其中，所述第二电动马达(20)连接到电池(80)。
9.一种用于制动电动马达(10)的马达轴(12)的方法，所述电动马达(10)的所述马达轴(12)被布置成可操作地机械连接到车辆(1)的车辆布置中的驱动轴(55)，所述车辆布置包括制动压缩机(30)，所述制动压缩机(30)包括被机械地连接到所述马达轴(12)的压缩机轴(32)，所述方法包括：
-使用指示所述制动压缩机(30)的所述压缩机速度的信息，以及
-使用指示根据所述压缩机速度和通过所述制动压缩机(30)的质量流率而变化的所述压缩机扭矩的信息，以及
-控制所述制动压缩机(30)的所述质量流率，使得保持所述压缩机轴(32)上的压缩机扭矩不大于预定的最大扭矩极限。
10.一种用于使用根据权利要求9所述的方法控制制动压缩机的压缩机扭矩的方法，所述方法包括：
-接收压缩机扭矩请求；并且
使用指示所述压缩机的所述压缩机速度的信息，和
使用指示根据所述压缩机速度和通过所述压缩机的质量流率而变化的所述压缩机扭矩的信息；
-当所述压缩机扭矩请求低于所述预定的最大扭矩极限时，
-控制所述压缩机的所述质量流率，使得所述压缩机扭矩满足所述压缩机扭矩请求，
或者
-当所述压缩机扭矩请求高于或等于所述预定的最大扭矩极限时，
-控制所述压缩机的所述质量流率，使得所述压缩机扭矩处于所述预定的最大扭矩极限。
11.根据权利要求9或10所述的方法，进一步包括通过控制对所述制动压缩机(30)的进气而控制所述质量流率。
12.根据权利要求11所述的方法，包括通过控制被布置在所述制动压缩机(30)上游的节气门，来控制对所述制动压缩机(30)的所述进气。
13.根据权利要求9至12中的任一项所述的方法，其中，指示所述压缩机扭矩的所述信息包括指示根据所述压缩机速度和通过所述制动压缩机(30)的所述质量流率而变化的所述压缩机功率的信息。
14.根据权利要求9至13中的任一项所述的方法，其中，指示所述压缩机速度的所述信息包括所述马达轴(12)的旋转速度的信息。
15.一种用于控制根据权利要求1至8中的任一项所述的用于制动的车辆布置的方法，所述方法包括：
-检测即将发生或当前的制动情况；
-确保所述第一马达离合器(14)分离；
-确保所述压缩机离合器(35)接合；
-使所述第一电动马达(10)的所述第一轴(12)的速度与所述第一齿轮箱轴(13)的速度同步；同时控制所述压缩机(30)的质量流率，以便将所述压缩机轴上的压缩机扭矩保持在预定的最大扭矩极限以下；
-接合所述第一马达离合器(14)，使得所述第一轴(12)经由所述齿轮箱轴(13)和所述齿轮箱(50)联接到所述齿轮箱(50)，并且所述制动压缩机(30)经由所述一个或多个齿轮(40)联接到所述第一轴(12)。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述方法包括检测即将发生的制动情况，并且在到达所述即将发生的制动情况之前，进行接合所述第一马达离合器(14)的所述步骤。
17.根据权利要求15至16中的任一项所述的方法，包括以下步骤：在接合所述第一马达离合器(14)之前，控制所述压缩机的质量流率，以便在接合所述第一马达离合器(14)时将所述压缩机轴(32)上的压缩机扭矩保持在预定的接合扭矩极限以下。
18.根据权利要求15至17中的任一项所述的方法，包括以下步骤：在接合所述第一马达离合器(14)之后，控制所述压缩机的质量流率，以便在所述制动情况的整个持续时间段期间将所述压缩机轴(32)上的压缩机扭矩保持在预定的最大扭矩极限以下。
19.根据权利要求15至18中的任一项所述的方法，其中，控制所述制动压缩机(30)的质量流率以便将所述压缩机轴上的压缩机扭矩保持在预定的最大扭矩极限以下的所述步骤通过根据权利要求9至14中的任一项所述的方法执行。
20.一种用于操作车辆布置的控制单元(100)，所述车辆布置包括压缩机(100)，所述压缩机(100)包括被机械地连接到车辆布置(100)中的第一马达轴(12)的压缩机轴(32)，所述车辆布置(100)是诸如根据权利要求1至8中的任一项所述的车辆布置(100)，其中，所述控制单元(100)被配置成执行根据权利要求9至19中的任一项所述的方法。
21.一种车辆，包括根据权利要求1至8中的任一项所述的和/或与根据权利要求20所述的控制单元(100)通信的车辆布置(1)。
22.一种包括程序代码装置的计算机程序，当所述程序在根据权利要求20所述的控制单元上运行时，所述程序代码装置执行根据权利要求9至18中的任一项所述的方法。
23.一种携载计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序包括程序代码装置，当所述程序产品在根据权利要求20所述的控制单元上运行时，所述程序代码装置执行根据权利要求9至19中的任一项所述的方法。
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