ES2617087T3 - Un sistema de frenado eléctrico - Google Patents

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Abstract

Un sistema de frenado eléctrico para un vehículo eléctrico sobre rail que comprende una máquina eléctrica de imán permanente (1) configurada para ser conectada a una fuente de energía eléctrica (21) a través de un convertidor (3) configurado para controlar dicha corriente por Modulación de Ancho de Pulsos para propulsión del vehículo por transmisión de potencia a las ruedas del mismo, comprendiendo dicho sistema - un primer dispositivo de frenado eléctrico (4) que tiene un primer dispositivo de influencia de corriente (5) y una primera unidad de control (6) configurada para controlar dicho primer dispositivo para conducir corriente desde terminales eléctricos (28-30) de la máquina eléctrica a al menos una primera resistencia disipativa (66) para el frenado eléctrico del vehículo, y - un segundo dispositivo de frenado, siendo dicho segundo dispositivo de frenado un dispositivo de frenado eléctrico (7) que tiene un segundo dispositivo de influencia de corriente (8) y una segunda unidad de control (9) configurada para controlar dicho segundo dispositivo para conducir corriente desde terminales eléctricos de la máquina eléctrica a al menos una segunda resistencia disipativa (10) para el frenado eléctrico del vehículo, caracterizado porque el sistema comprende además medios (11) configurados para proporcionar a ambas unidades de control una misma señal de referencia (Iref) de una corriente total de frenado que debe ser conducida desde terminales eléctricos de la máquina eléctrica a dichas resistencias disipativas de los dos dispositivos, porque dichas unidades de control (6, 9) están configuradas, al recibir dicha señal de referencia de corriente total de frenado, para controlar dichos dos dispositivos para que funcionen en paralelo para compartir y suministrar conjuntamente dicha corriente total de frenado a dichas resistencias disipativas, y porque dichas dos unidades de control (6, 9) están configuradas para comunicarse entre sí para calcular y determinar la proporción de dicha corriente total de frenado a entregar a dicha al menos una resistencia disipativa (66, 10) de cada dispositivo de frenado.

Description

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DESCRIPCION
Un sistema de frenado electrico
CAMPO TECNICO DE LA INVENCION Y ANTECEDENTES DE LA TECNICA
[0001] La presente invencion se refiere a un sistema de frenado electrico para un vehfculo electrico sobre rail de acuerdo con el preambulo de la adjunta reivindicacion 1.
[0002] La razon para tener dos dispositivos de frenado en un sistema electrico de frenado de este tipo es que se tiene que asegurar que el frenado del vehfculo electrico sobre rail pueda ser siempre realizado, de manera que uno de dichos dispositivos de frenado debe ser considerado de hecho como redundante. Dicho primer dispositivo de frenado electrico sera normalmente el dispositivo de frenado utilizado para el frenado de servicio del vehfculo electrico sobre rail, en el que el frenado a traves del mismo se obtiene normalmente mediante el control de las valvulas de corriente asociadas con dicho convertidor para conducir una corriente desde la maquina electrica operando entonces como un generador principalmente a traves de diodos rectificadores del convertidor y a al menos una dicha primera resistencia disipativa o a una lfnea de suministro de energfa electrica a la que esta conectado el vehfculo.
[0003] El segundo dispositivo de frenado esta normalmente allf para conseguir frenado, es decir, asegurar un frenado fiable del vehfculo si el primer dispositivo de frenado electrico por cualquier razon no fuera capaz de ello. Un dispositivo de frenado mecanico ha sido elegido con este proposito para dicho segundo dispositivo de frenado, en el que el dispositivo de frenado mecanico ha supervisado el dispositivo de frenado electrico y anadido par de frenado mecanico al par de frenado generado por el primer dispositivo de frenado electrico, si aquel par de frenado disminuyera mucho o desapareciera totalmente. El uso de tal dispositivo de frenado mecanico como dicho segundo dispositivo de frenado significa que el freno mecanico de tal vehfculo electrico sobre rail tiene que dimensionarse en consecuencia dando como resultado un coste considerable, en particular su coste de vida util, especialmente debido al mantenimiento requerido para tales frenos y la considerable masa de los mismos resultando en un notable consumo extra de energfa, sin hablar de la contaminacion por partfculas de pastillas de freno de tales frenos mecanicos.
[0004] Cuando hablamos aquf de primer dispositivo de frenado electrico, no consideramos la opcion de utilizar el control PWM del convertidor conectado a dicha maquina electrica para frenar el vehfculo. Esta opcion puede elegirse y se elige normalmente cuando existe la posibilidad de alimentar energfa de dicha maquina de retorno a una red de suministro. Cuando esta posibilidad existe, este control PWM puede hacerse cargo de todo el frenado electrico. Sin embargo, esta posibilidad no existe si ningun otro consumidor esta conectado a dicha red o si el vehfculo esta dentro de una seccion muerta de la red. El control PWM puede en tal caso ser combinado con el control del sistema de frenado electrico de acuerdo con la invencion. Por ello es importante medir la tension continua del lado de tension continua de dicho convertidor para controlar dispositivos de frenado electrico del sistema para mantener esta tension continua a un nivel que no destruya los dispositivos semiconductores de dicho convertidor.
[0005] Un sistema de frenado electrico segun la introduccion se conoce a traves de DE 10 2006 051317 A1. RESUMEN DE LA INVENCION
[0006] El objeto de la presente invencion es proporcionar un sistema de frenado electrico del tipo definido en la introduccion que esta mejorado en al menos algun aspecto con respecto a tales sistemas de frenado ya conocidos.
[0007] Este objeto se obtiene de acuerdo con la invencion proporcionando un sistema que se caracteriza ademas porque el sistema comprende ademas medios configurados para proporcionar a ambas dichas unidades de control una misma senal de referencia de una corriente total de frenado a conducir desde terminales electricos de la maquina electrica a dichas resistencias disipativas de los dos dispositivos, porque dichas unidades de control estan configuradas, a la recepcion de dicha senal de referencia de corriente total de frenado, para controlar dichos dos dispositivos para que funcionen en paralelo para compartir y suministrar conjuntamente dicha corriente total de frenado a dichas resistencias disipativas y porque dichas dos unidades de control estan configuradas para comunicarse entre sf para calcular y determinar la proporcion de dicha corriente total de frenado a suministrar a dicha al menos una resistencia disipativa de cada dispositivo de frenado.
[0008] Por el hecho de que dichas unidades de control recibiran dicha senal de referencia de la corriente total de frenado y controlaran los dos dispositivos para que operen en paralelo para compartir y suministrar conjuntamente la corriente total de frenado, cada unidad de control puede supervisar automaticamente el otro dispositivo de frenado. De este modo, dicha primera unidad de control descubrira un posible fallo del segundo dispositivo de frenado electrico y viceversa. Ademas, dichas unidades de control pueden controlar los dos
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dispositivos para compartir dicha corriente total de frenado de acuerdo con las condiciones establecidas. Por el hecho de que dichas dos unidades de control estan configuradas para comunicarse entre si para calcular y determinar la proporcion de dicha corriente total de frenado a suministrar a dicha al menos una resistencia disipativa de cada dispositivo de frenado, dichos dispositivos pueden compartir la corriente de frenado y por ello los dispositivos de frenado electrico comparten el par de frenado de una manera favorable.
[0009] De acuerdo con una realizacion de la invencion, cada uno de dichos dispositivos de frenado esta configurado para suministrar el solo dicha corriente total de frenado ordenada a dicha al menos una resistencia disipativa del mismo cuando se produce un fallo del otro dispositivo de frenado. Por lo tanto, en caso de fallo de uno de los dispositivos de frenado electrico, el otro dispositivo de frenado electrico asumira toda la potencia de frenado para la parte restante de la distancia de frenado y asegurara que el vehfculo sigue siendo frenado apropiadamente.
[0010] De acuerdo con otra realizacion de la invencion, cada uno de dichos dispositivos de frenado comprende un elemento configurado para medir la corriente que fluye a traves de dicha al menos una resistencia disipativa del dispositivo al frenar y enviar informacion sobre la intensidad de la corriente medida a la unidad de control del dispositivo para comprobar la funcion del dispositivo. Dicho bucle de retroalimentacion permite un control fiable de la funcion del dispositivo de frenado electrico en cuestion.
[0011] Segun otra realizacion de la invencion que es un desarrollo adicional de la ultima realizacion mencionada, dicho elemento o unidad de control de cada dispositivo de frenado esta configurado para enviar informacion sobre dicha intensidad de la corriente medida a la unidad de control del otro dispositivo de frenado para supervisar cada dispositivo de frenado por la unidad de control del otro dispositivo de frenado. Se puede obtener por esto una supervision mutua fiable de los dispositivos de frenado electrico del sistema de frenado. Dicha informacion se utiliza preferentemente entonces por las unidades de control de los dos dispositivos de frenado determinando AI como Iref / 2 -h, (siendo Ii e I2 las intensidades de las corrientes a las unidades de control del primer y segundo dispositivos de frenado, respectivamente) y si AI>0 I2 es incrementado en AI y correspondientemente para Ii.
[0012] De acuerdo con otra realizacion de la invencion, dicho primer dispositivo de frenado electrico tiene valvulas de corriente controladas a traves de una unidad de control del convertidor para conducir corriente a dicha al menos una resistencia disipativa del mismo para el frenado electrico del vehfculo cuando dicha maquina y convertidor estan conectados a un suministro de energfa electrica. Esto da como resultado un control adecuado de la corriente de frenado y por ello par de frenado de dicho primer dispositivo de frenado electrico.
[0013] De acuerdo con otra realizacion de la invencion, dicho segundo dispositivo de frenado electrico comprende una trayectoria de corriente desde dichos terminales electricos a traves de diodos rectificadores de dicho convertidor y medios configurados para variar la resistencia de dicha trayectoria, estando separada dicha segunda unidad de control de una unidad de control de convertidor configurada para controlar dicho convertidor por Modulacion de Ancho de Pulsos, operable independientemente de la existencia de un suministro de energfa electrica a dicho convertidor y la unidad de control del convertidor y configurada para controlar dichos elementos de resistencia para mantener dicha resistencia infinitamente alta cuando no se frena mediante dicho segundo dispositivo y para realizar el frenado a traves de dicho segundo dispositivo variando esta resistencia para controlar la intensidad de la corriente desde la maquina electrica a traves de dichos diodos del convertidor a traves de dicha conexion y por ello el par de frenado aplicado a dichas ruedas a traves del dispositivo y dicho elemento de variacion de resistencia es controlable para variar la resistencia de dicha conexion hasta un cero teorico permitiendo un paso en bypass de dicha al menos una resistencia disipativa por dicha corriente. La presencia de dicha segunda unidad de control y de dicho elemento permite una operacion de seguridad electrica que da como resultado un frenado de control tambien en condiciones de emergencia, ya que dicha resistencia de dicha trayectoria y por ello la intensidad de la corriente desde la maquina electrica se puede variar. Esto significa que se puede obtener una accion de frenado de control en condiciones de emergencia sin necesidad de un freno mecanico con grandes dimensiones para ello. Ademas, por el hecho de que dichos medios son controlables para variar la resistencia de la conexion hasta un cero teorico, la intensidad de dicha corriente puede mantenerse a un nivel deseado tambien cuando la velocidad del vehfculo sobre rail ha disminuido a un valor bastante bajo para garantizar un frenado considerable tambien a esta velocidad y hasta una velocidad muy baja, de modo que solo se requiere un pequeno freno mecanico para detener el vehfculo y mantener el vehfculo en una posicion de estacionamiento. "Cero Teorico" significa que la resistencia es despreciable respecto a la resistencia de dicha al menos una resistencia disipativa, tal como en cualquier caso inferior al 1% de la misma, pero puede por supuesto no ser cero, puesto que dicha conexion tendra una resistencia, no al menos causada por dichos diodos y posiblemente otros dispositivos semiconductores en ella incluso si estan en un estado encendido.
[0014] Segun otra realizacion de la invencion, el sistema de frenado electrico comprende una fuente de energfa electrica que comprende al menos una baterfa electrica configurada para proporcionar energfa electrica a dicha segunda unidad de control de dicho segundo dispositivo de frenado electrico. Esto significa que dicho segundo dispositivo de frenado electrico puede funcionar de forma totalmente independiente de las perturbaciones de
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cualquier suministro de energfa electrica al vehfculo y/o cualquier mal funcionamiento de cualquier equipo, especialmente de los equipos electricos o electronicos del vehfculo.
[0015] De acuerdo con otra realizacion de la invencion, dicho segundo dispositivo de frenado electrico comprende un elemento configurado para medir la tension continua de un enlace intermedio de tension continua de dicho convertidor y enviar informacion sobre ella a dicha segunda unidad de control, y dicha segunda unidad de control esta configurada para controlar dichos medios de variacion de resistencia para variar dicha resistencia para obtener una intensidad sustancialmente constante de dicha corriente y por ello de un par de frenado durante el frenado del vehfculo mediante este segundo dispositivo. Esto significa que se puede obtener una potente accion de frenado sustancialmente constante incluso si dicho primer dispositivo de frenado electrico fallara hasta una velocidad muy baja del vehfculo, lo que tambien puede entonces alcanzarse en un corto perfodo de tiempo. Esto puede compararse con el caso de una dicha resistencia constante como de una cierta velocidad, lo que darfa como resultado un par de frenado decreciendo sustancialmente con la velocidad.
[0016] De acuerdo con otra realizacion de la invencion, dicho segundo dispositivo de frenado electrico comprende un elemento configurado para medir la intensidad de dicha corriente y enviar informacion sobre ella a dicha segunda unidad de control y la segunda unidad de control esta configurada para controlar dichos medios de variacion de resistencia para variar dicha resistencia para obtener una intensidad sustancialmente constante de dicha corriente y por ello de un par de frenado durante el frenado del vehfculo mediante dicho segundo dispositivo. Esta es otra opcion favorable de realizar frenado eficiente ya a traves de solo dicho segundo dispositivo de frenado electrico.
[0017] Segun otra realizacion de la invencion, el sistema de frenado electrico comprende un condensador separado conectado a cada terminal electrico de dicha maquina electrica por un elemento de conmutacion y dicha segunda unidad de control esta configurada para controlar estos elementos de conmutacion para que esten abiertos mientras dicho convertidor y por ello la maquina electrica esta conectada a una fuente de energfa electrica y estos elementos de conmutacion para cerrar cuando se interrumpe la alimentacion electrica al convertidor y se debe llevar a cabo frenado de seguridad a traves de dicho segundo dispositivo de frenado electrico para aumentar el par de frenado obtenido. En consecuencia, tales condensadores pueden usarse para aumentar el par de frenado cuando se realiza frenado mediante el sistema de frenado electrico.
[0018] La invencion se refiere tambien a un dispositivo de vehfculo sobre rail que comprende un sistema de frenado electrico de acuerdo con la presente invencion, asf como un vehfculo unido sobre rail que tiene un sistema de frenado electrico de acuerdo con la presente invencion. Las ventajas de tales dispositivo de accionamiento y vehfculo respecto a la reduccion de coste, peso e influencia negativa sobre el ambiente al llevar a cabo el frenado aparecen claramente a partir de la descripcion anterior de diferentes realizaciones de un sistema de frenado electrico de acuerdo con la presente invencion.
[0019] Un vehfculo sobre rail tiene segun una realizacion de la invencion un sistema de frenado electrico separado para cada eje de rueda del mismo. Esto garantizara un frenado eficiente y fiable para un vehfculo que tenga todos los ejes de ruedas accionados.
[0020] Otras ventajas, asf como caracterfsticas ventajosas de la invencion, apareceran a partir de la siguiente descripcion.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
[0021] Con referencia a los dibujos adjuntos, sigue a continuacion una descripcion especffica de un sistema de frenado electrico de acuerdo con una realizacion de la invencion citada como ejemplo.
[0022] En los dibujos:
Figura 1 es un diagrama de circuito muy simplificado que ilustra un sistema de frenado electrico de
acuerdo con una realizacion de la invencion, y
Figura 2 es un diagrama de circuito algo mas detallado de un sistema de frenado electrico del tipo
mostrado en la figura 1.
DESCRIPCION DETALLADA DE UNA REALIZACION DE LA INVENCION
[0023] La construccion general de un sistema de frenado electrico para un vehfculo electrico sobre rail de acuerdo con una realizacion de la presente invencion se ilustra en la figura 1. El vehfculo tiene una maquina electrica de iman permanente 1 configurada para ser conectada a una fuente de energfa electrica 2 a traves de un convertidor 3 configurado para controlar la maquina 1 mediante Modulacion de Ancho de Pulsos para la propulsion del vehfculo por transmision de potencia a las ruedas del mismo.
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[0024] El sistema de frenado electrico comprende un primer dispositivo de frenado electrico 4 que tiene un primer dispositivo de influencia de la corriente 5 y una primera unidad de control 6 configurada para controlar dicho primer dispositivo para conducir corriente h desde los terminales electricos de la maquina electrica 1 a al menos una primera resistencia disipativa 66 para el frenado electrico del vehfculo.
[0025] El sistema de frenado electrico tiene tambien un segundo dispositivo de frenado electrico 7 que tiene un segundo dispositivo de influencia de corriente 8 y una segunda unidad de control 9 configurada para controlar dicho segundo dispositivo para conducir corriente I2 desde los terminales electricos de la maquina electrica hasta al menos una segundo resistencia disipativa 10 para el frenado electrico del vehfculo.
[0026] El sistema comprende ademas medios 11 configurados para proporcionar a ambas unidades de control 6, 9 una misma senal de referencia Iref de una corriente total de frenado a ser conducida desde terminales electricos de la maquina electrica 1 a dichas resistencias disipativas 66, 10 de los dos dispositivos. Estos medios son accionados preferentemente por el conductor del vehfculo. Dichas unidades de control tambien reciben una senal de freno 12 que informa que es el momento de frenar el vehfculo. Las unidades de control 6, 9 estan configuradas, a la recepcion de dicha senal de referencia de la corriente total de frenado Iref, para controlar dichos dos dispositivos 5, 8 en paralelo para compartir y suministrar conjuntamente dicha corriente total de frenado a dichas resistencias disipativas. Por consiguiente, las unidades de control 6, 9 controlan los dispositivos
5, 8 para suministrar corrientes I1 e I2 a traves de las resistencias de frenado 6 y 10, respectivamente, que conjuntamente son Iref. Cada unidad de control comienza a intentar entregar Iref/2 y considera despues de un retardo una desviacion de la respectiva corriente I1 o I2 de la misma para obtener esto.
[0027] Cada dispositivo de frenado comprende un elemento 13, 14 configurado para medir la corriente que fluye a traves de dicha al menos una resistencia disipativa del dispositivo al frenar y enviar informacion sobre la intensidad de la corriente medida a la unidad de control del dispositivo para comprobar la Funcion del dispositivo. Se muestra como la unidad de control de cada dispositivo de frenado esta configurada para enviar informacion sobre dicha intensidad de la corriente medida a la unidad de control del otro dispositivo de frenado (una alternativa es enviar dicha informacion directamente desde un sensor de corriente a la otra unidad de control ) Para supervisar cada dispositivo de frenado por la unidad de control del otro dispositivo de frenado, que se muestra a traves de las flechas 15, 16. El bucle de realimentacion desde los miembros 13, 14 a las unidades de control 6, 9 proporciona a la unidad de control respectiva una evidencia De la buena funcion del dispositivo de frenado electrico en cuestion.
[0028] La figura 2 ilustra mas detalladamente como puede realizarse un sistema de frenado electrico de acuerdo con la presente invencion con la estructura general mostrada en la figura 1. El sistema de frenado electrico se aplica a un vehfculo sobre rail 20 indicado esquematicamente. Se muestra como el vehfculo tiene una maquina electrica de iman permanente 1 configurada para ser conectada a una fuente de energfa electrica 21, aquf en forma de una lfnea de corriente continua, a traves de un convertidor 3 que tiene valvulas de corriente 22 de al menos un dispositivo semiconductor 23 de tipo desconexion, en este caso un IGBT, conectado en antiparalelo con un diodo rectificador 24. El convertidor esta configurado para controlar la maquina electrica 1 mediante Modulacion de Ancho de Pulsos para propulsion del vehfculo por transmision de potencia a las ruedas del mismo. Las valvulas de corriente 22 del convertidor 3 estan controladas por una unidad de control de convertidor
6. Esta unidad de control de convertidor 6 esta configurada para controlar tambien otras valvulas de corriente 25, 26 conectadas a un enlace intermedio de corriente continua 27 del convertidor 3 para obtener frenado electrico de servicio del vehfculo. Las valvulas de corriente 25, 26 estan para ello conectadas a las primeras resistencias disipativas de frenado 66. Cuando debe tener lugar el frenado electrico a traves de dicho primer dispositivo de frenado electrico, una corriente electrica generada por la rotacion de la maquina 1 fluira desde los terminales 2830 de la misma a traves de los diodos 24 del convertidor ya a traves de las valvulas de corriente 25, 26 a las resistencias disipativas 66, 66' o a la lfnea de corriente continua 21 cuando esto es posible, es decir, ningun otro vehfculo esta cerca del vehfculo electrico sobre rail en cuestion.
[0029] Se describira ahora un segundo dispositivo de frenado electrico del sistema de frenado electrico de acuerdo con la invencion, y tal como se explica a continuacion tambien se puede utilizar para el frenado cuando el frenado no se puede llevar a cabo a traves del primer dispositivo de frenado electrico descrito anteriormente, lo que puede ser el caso, por ejemplo, cuando se interrumpe la alimentacion electrica al convertidor y/o a la unidad de control del convertidor. El segundo dispositivo de frenado electrico comprende un conjunto de produccion de par de frenado resistivo que comprende una trayectoria 31 de los terminales electricos 28-30 de la maquina electrica 1 a traves de los seis diodos rectificadores 24 del convertidor 3 que incluye al menos una resistencia disipadora 10. Este dispositivo de frenado comprende medios configurados para variar la resistencia de la trayectoria 31 y comprenden una conexion en serie, cono se ve en una trayectoria de dicha corriente (flechas 32) desde dicha maquina y dicho convertidor, de un primer conmutador reductor 33 en forma de una valvula de corriente que tiene un dispositivo semiconductor 34 de tipo de desconexion, tal como un IGBT, y un diodo rectificador 35 conectado en antiparalelo con el mismo y luego un conmutador elevador 36 en forma de una valvula de corriente que tiene un dispositivo semiconductor 37 de tipo de desconexion, como por ejemplo un IGBT, y un diodo rectificador 38 conectado en antiparalelo con el mismo. Una unidad de control 9 operable
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independientemente de la existencia del suministro de energfa electrica a dicho convertidor 3 y a la unidad de control del convertidor 6 por estar conectada a una fuente de energfa electrica que comprende al menos una baterfa electrica 39, esta configurada para proporcionar energfa electrica a y controlar unidades de accionamiento de compuerta no mostradas y configuradas para controlar los dispositivos semiconductores 34, 37 del conmutador reductor y el conmutador elevador para controlar la resistencia en dicha trayectoria 31.
[0030] Un inductor 40 esta dispuesto entre el interruptor reductor 33 y el conmutador elevador 36 para reducir tanto las corrientes de pico del IGBT 34 del conmutador 33 como para actuar como inyector de corriente para elevar la tension 41 a traves de la resistencia de freno disipativa 10.
[0031] El segundo dispositivo de frenado electrico tiene tambien un elemento 42 configurado para medir la tension continua del enlace intermedio de tension continua 27 y enviar informacion sobre ella a la unidad de control 9, asf como un citado miembro 14 configurado para medir la intensidad de la corriente (flechas 32) en la trayectoria 31 y enviar informacion sobre ella a la unidad de control 9. La unidad de control 9 esta preferiblemente configurada para controlar los conmutadores 33 y 36 para variar la resistencia de la conexion 31 para obtener una intensidad sustancialmente constante de la corriente en dicha conexion y por ello de dicho par de frenado durante el frenado del vehfculo mediante este segundo dispositivo de frenado electrico.
[0032] En la figura 2 se muestra como el segundo dispositivo de frenado electrico, que gracias a la baterfa 39 puede funcionar como un dispositivo de frenado independientemente de la existencia de suministro de energfa electrica al convertidor 3 y a la unidad de control 6, puede comprender una resistencia 43 adicional conectada en paralelo con un conmutador elevador 36 y a la trayectoria entre el conmutador reductor y el conmutador elevador para reducir el tamano requerido del inductor 40.
[0033] Se ilustra como el segundo dispositivo de frenado electrico puede comprender un condensador separado 44-46 conectado a cada terminal electrico 28-30 de la maquina electrica 1 por un elemento de conmutacion 4749. Estos condensadores se pueden conectar cuando los iGBT 23 se apagan para aumentar el par de frenado.
[0034] Se explicara ahora el funcionamiento de un segundo dispositivo de frenado electrico mostrado en la figura 2. Este segundo dispositivo de frenado electrico funciona en paralelo con dicho primer dispositivo de frenado electrico para suministrar conjuntamente una corriente total de frenado ordenada a dichas resistencias disipativas 66, 66' y 10. Cuando se frena la energfa electrica fluira desde la maquina electrica de imanes permanentes 1 al enlace de corriente continua 27 a traves de los seis diodos rectificadores 24 del convertidor 3 y de acuerdo con las flechas 32 en la trayectoria 31 a la combinacion de los conmutadores reductores y elevadores 33, 36. El proposito de estos conmutadores es mantener un par de frenado resistivo alto constante aplicado sobre la maquina 1 independientemente de la velocidad de la maquina, es decir del vehfculo. Esto puede lograrse controlando la resistencia en dicha trayectoria 31 para disminuir gradualmente para mantener la intensidad de dicha corriente sustancialmente constante y por ello el par de frenado sustancialmente constante. Cuando los dispositivos semiconductores de los conmutadores 33 y 36 se apagan, dicha resistencia sera infinitamente alta,y la unidad de control 9 iniciara, al recibir una orden de frenado dada por el conductor del vehfculo junto con la unidad de control 5 del primer dispositivo de frenado, una accion de frenado encendiendo alternativamente el IGBT del conmutador reductor 33 en una parte creciente del tiempo para variar dicha resistencia desde infinito hasta ser la misma que la resistencia de dicha al menos una resistencia disipativa 10, cuando el IGBT 34 se activa continuamente. La unidad de control 9 esta configurada ademas para arrancar y encender el IGBT 37 del conmutador elevador 36 a partir de dicho instante en el que el IGBT 34 se conecta continuamente y para encender el IGBT 37 durante una parte creciente tiempo para disminuir dicha resistencia y conduciendo una parte creciente de la corriente a traves del IGBT 37 al tiempo que aumenta el cortocircuito de la resistencia disipativa 10 y reduciendo por ello dicha resistencia hacia cero teorico, cuando el IGBT 37 se activa continuamente. La corriente procedente del enlace intermedio de tension continua 27 puede por control apropiado de los IGBTs 34 y 37 a traves de la unidad de control 9 controlarse para que tenga una intensidad constante durante el procedimiento de frenado hasta que el numero de revoluciones de la maquina electrica 1 y por ello la velocidad del vehfculo es muy baja, tal vez menos de 5 km / hora o incluso menos de 3 km / hora. Un freno mecanico pequeno se puede utilizar entonces para detener el vehfculo y mantener el vehfculo en la posicion de estacionamiento.
[0035] El primer dispositivo de frenado electrico y el segundo dispositivo de frenado electrico en el sistema de frenado electrico segun la presente invencion trabajan en paralelo y cada unidad de control 5, 9 por dispositivo de frenado electrico supervisa el otro dispositivo de frenado electrico. En el caso de que un dispositivo de frenado electrico este fallando, el otro dispositivo de frenado electrico asume toda la potencia de frenado para el resto de la distancia del frenado.
[0036] Ademas, se senala que dicho vehfculo electrico sobre rail puede tener un sistema de frenado electrico de acuerdo con la figura 1 para cada eje de rueda accionado del vehfculo, lo que significa que dicho vehfculo puede tener hasta 16 sistemas de este tipo. Una unidad de control principal puede entonces decidir si el vehfculo puede todavfa ser conducido si algunos de tales sistemas electricos fallan.
[0037] Naturalmente, la invencion no esta de ninguna manera restringida a la realizacion descrita anteriormente, pero serfan evidentes muchas posibilidades de de la misma para una persona con conocimientos ordinarios en la tecnica sin apartarse del alcance de la invencion como se define en las reivindicaciones adjuntas.
5 [0038] Esta por supuesto dentro del alcance de la presente invencion dejar que las unidades de control de los
dos dispositivos de frenado electrico controlen la disposicion respectiva para obtener cualquier proporcion de esa corriente de freno respecto a la corriente de freno a traves del otro dispositivo.

Claims (13)

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    1. Un sistema de frenado electrico para un vehfculo electrico sobre rail que comprende una maquina electrica de iman permanente (1) configurada para ser conectada a una fuente de energfa electrica (21) a traves de un convertidor (3) configurado para controlar dicha corriente por Modulacion de Ancho de Pulsos para propulsion del vehfculo por transmision de potencia a las ruedas del mismo, comprendiendo dicho sistema
    • un primer dispositivo de frenado electrico (4) que tiene un primer dispositivo de influencia de corriente (5) y una primera unidad de control (6) configurada para controlar dicho primer dispositivo para conducir corriente desde terminales electricos (28-30) de la maquina electrica a al menos una primera resistencia disipativa (66) para el frenado electrico del vehfculo, y
    • un segundo dispositivo de frenado, siendo dicho segundo dispositivo de frenado un dispositivo de frenado electrico (7) que tiene un segundo dispositivo de influencia de corriente (8) y una segunda unidad de control (9) configurada para controlar dicho segundo dispositivo para conducir corriente desde terminales electricos de la maquina electrica a al menos una segunda resistencia disipativa (10) para el frenado electrico del vehfculo, caracterizado porque el sistema comprende ademas medios (11) configurados para proporcionar a ambas unidades de control una misma senal de referencia (Iref) de una corriente total de frenado que debe ser conducida desde terminales electricos de la maquina electrica a dichas resistencias disipativas de los dos dispositivos, porque dichas unidades de control (6, 9) estan configuradas, al recibir dicha senal de referencia de corriente total de frenado, para controlar dichos dos dispositivos para que funcionen en paralelo para compartir y suministrar conjuntamente dicha corriente total de frenado a dichas resistencias disipativas, y porque dichas dos unidades de control (6, 9) estan configuradas para comunicarse entre sf para calcular y determinar la proporcion de dicha corriente total de frenado a entregar a dicha al menos una resistencia disipativa (66, 10) de cada dispositivo de frenado.
  2. 2. Un sistema de frenado electrico de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque cada uno de dichos dispositivos de frenado esta configurado para suministrar el solo dicha corriente total de frenado ordenada a dicha al menos una resistencia disipativa (66, 10) del mismo al fallar el otro dispositivo de frenado.
  3. 3. Un sistema de frenado electrico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque cada dispositivo de frenado citado comprende un elemento (13, 14) configurado para medir la corriente que fluye a traves de dicha al menos una resistencia disipativa (66, 10) del dispositivo cuando frena y enviar informacion sobre la intensidad de la corriente medida a la unidad de control (6, 9) del dispositivo para comprobar la funcion del dispositivo.
  4. 4. Un sistema de frenado electrico de acuerdo con la reivindicacion 3, caracterizado porque dicho elemento (13, 14) o unidad de control (6, 9) de cada dispositivo de frenado esta configurado para enviar informacion sobre dicha intensidad de la corriente medida a la unidad de control del otro dispositivo de frenado para supervisar cada dispositivo de frenado por la unidad de control del otro dispositivo de frenado.
  5. 5. Un sistema de frenado electrico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicho primer dispositivo de frenado electrico (4) tiene valvulas de corriente (22) controladas a traves de una unidad de control de convertidor (6) para conducir corriente a dicha al menos una resistencia disipativa (66) del mismo para frenado electrico del vehfculo cuando dicha maquina y convertidor estan conectados a una fuente de alimentacion electrica.
  6. 6. Un sistema de frenado electrico segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicho segundo dispositivo de frenado electrico (7) comprende una trayectoria de corriente desde dichos terminales electricos (28-30) a traves de diodos rectificadores (24) de dicho convertidor (3) y medios (8) configurados para variar la resistencia de dicha trayectoria, porque dicha segunda unidad de control (9) esta separada de una unidad de control de convertidor (6) configurada para controlar dicho convertidor por Modulacion de Ancho de Pulsos, operable independientemente de la existencia de un suministro de energfa electrica a dicho convertidor y a la unidad de control del convertidor y configurada para controlar dichos medios de resistencia (8) para mantener dicha resistencia infinitamente alta cuando no se frena a traves de dicho segundo dispositivo y para realizar el frenado a traves de dicho segundo dispositivo por variacion de esta resistencia para controlar la intensidad de la corriente desde la maquina electrica a traves de dichos diodos (24) del convertidor (3) a traves de dicha conexion y por ello el par de frenado aplicado a dichas ruedas a traves del dispositivo, y porque dichos
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    medios de variacion de resistencia (8) son controlables para disminuir la resistencia de dicha conexion hasta un cero teorico permitiendo cortocircuitar dicha al menos una resistencia disipativa (10) por dicha corriente.
  7. 7. Un sistema de frenado electrico de acuerdo con la reivindicacion 6, caracterizado porque comprende una fuente de energfa electrica que comprende al menos una baterfa electrica (39) configurada para proporcionar energfa electrica a dicha segunda unidad de control (9) de dicho segundo dispositivo de frenado electrico.
  8. 8. Un sistema de frenado electrico segun la reivindicacion 6 o 7, caracterizado porque dicho segundo dispositivo de frenado electrico (7) comprende un elemento (42) configurado para medir la tension continua de un enlace intermedio de tension continua (27) de dicho convertidor (3) y enviar informacion sobre ella a dicha segunda unidad de control (9), y porque dicha segunda unidad de control esta configurada para controlar dichos medios de variacion de resistencia (8) para variar dicha resistencia para obtener una intensidad sustancialmente constante de dicha corriente y por ello de un par de frenado durante el frenado del vehfculo a traves de este segundo dispositivo.
  9. 9. Un sistema de frenado electrico segun cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque dicho segundo dispositivo de frenado electrico (7) comprende un elemento (14) configurado para medir la intensidad de dicha corriente y enviar informacion sobre ella a dicha segunda unidad de control ( 9), y porque la segunda unidad de control esta configurada para controlar dichos medios de variacion de resistencia (8) para variar dicha resistencia para obtener una intensidad sustancialmente constante de dicha corriente y por ello de un par de frenado durante el frenado del vehfculo a traves de dicho segundo dispositivo .
  10. 10. Un sistema de frenado electrico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque comprende un condensador separado (44-46) conectable a cada terminal electrico (28-30) de dicha maquina electrica (1) mediante un elemento de conmutacion (47-49), y porque dicha segunda unidad de control (9) esta configurada para controlar estos elementos de conmutacion para que esten abiertos mientras dicho convertidor (3) y por ello la maquina electrica esta conectada a una fuente de energfa electrica (21) y para que estos elementos de conmutacion se cierren cuando se interrumpe la alimentacion electrica al convertidor y debe llevarse a cabo frenado de seguridad a traves de dicho segundo dispositivo de frenado electrico para aumentar el par de frenado obtenido.
  11. 11. Una disposicion de accionamiento de vehfculo sobre rail, caracterizada porque comprende un sistema de frenado electrico segun cualquiera de las reivindicaciones 1 - 10.
  12. 12. Un vehfculo sobre rail, caracterizado porque tiene un sistema de frenado electrico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-10.
  13. 13. Un vehfculo de acuerdo con la reivindicacion 12, caracterizado porque tiene un dicho sistema de frenado electrico separado para cada eje de rueda del mismo.
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