JP2009192531A - 自動ブレーキ検査システム - Google Patents

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Abstract

【課題】 駆動系構成部品を監視しながら、駆動系に荷重を付加することによって車両のブレーキ装置を自動的に検査するシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】 トラクションモータ(22)に連結された少なくとも1つの牽引要素(23)を備える、車両(V)の駆動系(10)内のブレーキ装置(31)を検査する方法を提供する。この方法は、(a)ブレーキ装置(31)を車両(V)の牽引要素(23)に作動させるステップと、(b)電子制御装置(26)を用いて、トラクションモータ(22)に所定の力を牽引要素(23)へ付加させるステップと、(c)該制御装置(26)を用いて、力を付加しながら牽引要素(23)の動きを監視するステップとを含む。発電制動すなわち「リターダ」機能も検査することができる。また、この方法を実行するシステムも提供する。
【選択図】 図3

Description

本発明は概して電動車両に関し、より詳細には、そのような車両における制動性能の検査に関する。
採掘トラック等のオフハイウェイ車両は、一般的に、内燃機関が1つ以上のトラクションモータに電流を供給する発電機を駆動する駆動系を備えている。オフハイウェイ車両は一般的に、油圧または機械作動式の常用摩擦ブレーキに加えて、発電すなわち電気制動も利用する。
そのような大型車両のブレーキ装置は非常に重要であり、作動前に検査する必要がある。従来のブレーキ装置は、手動で検査しなければならない。発電制動機能を検査するためには、車両は動いていなければならない。常用ブレーキを検査するためにも、車両は動いていなければならない。駐車ブレーキを検査するためには、荷を積載した状態でトラックを勾配に配置しなければならない。そのような検査は、時間を要する上、オペレータの判断に依存しているため一貫性に欠けている。
従来技術のこれらおよびその他の欠点は本発明によって解決されており、その実施形態は、駆動系構成部品を監視しながら、駆動系に荷重を付加することによって車両のブレーキ装置を自動的に検査するシステムおよび方法を提供する。
本発明の一態様において、トラクションモータに連結された少なくとも1つの牽引要素を備える、車両の駆動系内のブレーキ装置を検査する方法を提供する。この方法は、該ブレーキ装置を該車両の牽引要素に作動させるステップを含む。この方法はさらに、電子制御装置を用いて、該トラクションモータに所定の力を該牽引要素へ付加させるステップを含む。この方法はさらに、該制御装置を用いて、力を付加しながら該牽引要素の動きを監視するステップを含む。
本発明の別の態様において、電気トラクションモータに連結された少なくとも1つの牽引要素と、該トラクションモータに連結された少なくとも1つの電気エネルギー吸収装置と、該トラクションモータに連結されて原動機によって駆動される少なくとも1つの電源とを備える、車両の駆動系内のリターダ機能を検査する方法を提供する。この方法は、(a)ブレーキ装置を該車両の牽引要素に作動させるステップと、(b)電子制御装置を用いて、所定の力を該牽引要素に付加するように該トラクションモータに命令するとともに、該牽引要素の力の存在を監視するステップと、(c)該電子制御装置を用いて、該電気エネルギー吸収装置を該電源に連結するとともに、該電気エネルギー吸収装置内の電流の流れを監視するステップと、(d)ステップ(b)において該牽引要素に付加力が存在するとともに、ステップ(c)において該電気エネルギー吸収装置内に電流が存在する場合、リターダ機能が使用可能であると断定するステップとを含む。
本発明の別の態様において、電気トラクションモータに連結された少なくとも1つの牽引要素を備える、車両の駆動系内のブレーキ装置を検査する方法を提供する。この方法は、(a)該ブレーキ装置を該牽引要素に作動させるステップと、(b)測定された制動パラメータに基づいて該牽引要素に付加される目標制動力を算定するステップと、(c)車両減速度に基づいて該牽引要素に付加されている実制動力を計算するステップと、(d)制動効果を決定するために実制動力を目標制動力と比較するステップとを含む。
本発明の別の態様によれば、車両の駆動系内のブレーキ装置を検査するシステムは、(a)電源に連結された原動機と、(b)少なくとも1つの牽引要素に連結されており、該電源に電気的に連結された少なくとも1つの電気トラクションモータと、(c)該牽引要素に作動するように配置された少なくとも1つのブレーキ装置と、(d)該トラクションモータに動作可能に接続された電子制御装置とを備えている。この制御装置は、(i)該ブレーキ装置を該牽引要素に作動させながら、該トラクションモータに所定の力を該牽引要素へ付加させ、(ii)力を付加しながら該牽引要素の動きを監視するようにプログラムされている。
本発明は、添付図面と併せて以下の説明を参照することにより最もよく理解されるであろう。
本発明の一態様に従って構成された車両の駆動系のブロック図である。 図1の駆動系の運転者制御盤の概略図である。 本発明の一態様に従ったブレーキ検査手順を示すフローチャートである。 別のブレーキ検査手順を示すフローチャートである。 また別のブレーキ検査手順を示すフローチャートである。 駆動系のリターダ機能の動作を検査する手順を示すフローチャートである。
各図を通して同じ参照番号が同じ要素を示す図面を参照すると、図1は、車両「V」で用いる例示的な駆動系10を図示する。駆動系10は、オルタネータ14を駆動するディーゼル機関等の原動機12を備えている。オルタネータ14の出力は、整流バンク16を介して直流に変換される。直流電力は、DCバス18を介してインバータユニット20へ供給される。インバータユニット20は既知のタイプの直流−交流変換回路を備えており、パルス幅変調器(図示せず)として機能して、減速ギヤ(図示せず)を介して車輪23に連結されるトラクションモータ22に交流電力を供給する絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)またはサイリスタ等の構成部品も利用する。車両Vが複数のインバータユニット20によって駆動される複数のトラクションモータ22を備えてもよいことを理解した上で、図示を簡単にするために、1つのインバータユニット20およびトラクションモータ22のみが示されている。
本明細書では交流−直流−交流システムを説明しているが、本発明の原理は、例えば、電源としてオルタネータまたは直流発電機を用いたものや、ACまたはDCトラクションモータを用いたものなど、その他の駆動系構成に適用してもよい。さらにまた、本発明の原理は、鉄道車両または道路車両等のその他のタイプの車両に適用することもできる。車両Vは、牽引力を及ぼすようになっている任意のタイプの要素を利用してもよい。牽引要素の例としては、車輪、車軸、並進または往復構造などが挙げられる。「トラクションモータ」という用語は、例えば、電気または油圧リニアモータまたはアクチュエータを包含し得る。
グリッド抵抗器24の1つ以上の連鎖が、DCバス18に接続される。グリッド抵抗器24はDCバス18に選択的に連結されて、トラクションモータ22によって発生する電力を拡散することによって、発電制動をもたらすことができる。これは「リターダ」機能と呼ばれる。発生した電力を拡散および/または使用するために、例えば、バッテリー、再生システム、または補助システムや付属品のような電力を使用する装備品など、その他の電気エネルギー吸収装置をグリッド抵抗器24の代わりに用いてもよい。
車両Vは、既知のタイプの少なくとも1つのブレーキ装置31を備えている。ブレーキ装置31は常用、駐車、または非常ブレーキであってよく、油圧、機械、または電気作動式であってよい。最も一般的には、車両Vは常用ブレーキ装置に加えて、非常または駐車ブレーキ装置を備えている。
マイクロプロセッサベースの制御装置26は、原動機12、グリッド抵抗器24、インバータユニット20、および駆動系内の多数のセンサ、例えば車輪23に連結された既知のタイプの車輪速度センサ28などと作用接続されている。その他の機能の中で特に、制御装置26は、原動機12の速度を制御する機能、電流を印加して、トラクションモータ22を正または逆方向に駆動するようにインバータユニット20に命令する機能、トラクションモータ22に供給された電流レベルを調整する機能、およびインバータユニット20を介してグリッド抵抗器24にトラクションモータ22を接続してリターダ機能を達成する機能を有する。さまざまな個別センサに加えて、制御装置26はインバータユニット20からのフィードバックを備えており、トラクションモータ22に付加されているトルクの大きさを表している。
「運転者情報ディスプレイ」とも呼ばれる制御盤30は、制御装置26に連結されている。図2に示すように、制御盤30は、運転者に情報を表示するディスプレイ32と、車両Vを操作する1つ以上の制御ボタン34とを備えている。図示の例では、ディスプレイ32はマルチラインLEDであり、制御ボタン34は固定式の設定可能なキーとして構成されている。制御盤30は異なる方法で構成することができ、例えばタッチスクリーンインタフェースという形をとり得ることがわかるであろう。
図3は、車両Vの制動機能を検査する例示的手順を示す。本例では、この手順は制御装置26で動作するソフトウェアとして実行される。この手順は、制御装置26および/または駆動系10に連結された1つ以上の別個の装置で実行することもできる。ブロック100において、例えば、運転者がスイッチを操作すること、または制御盤30のメニュー選択を行なうことによって、検査が開始される。運転者は、例えばディスプレイ32のメッセージによって、ブレーキをかけるように促される(ブロック102を参照のこと)。制御装置26は任意で、車両Vのブレーキ装置とのインタフェースを有してもよく、その場合、制御装置26はブレーキをかけるように命令を送ることになる。本明細書で説明するすべての検査手順に関して用いる「ブレーキ」という用語は、その作動方法にかかわりなく、常用、駐車、または非常ブレーキを指す可能性がある。2種類以上のブレーキ装置が存在する場合、それらのブレーキ装置を別々または集合的に検査し、2つ以上の車輪23が駆動している場合、それらの車輪は別々または集合的に検査することができる。
このシステムは任意で、さらに進む前に、ブレーキがかかっているかどうかを確認することができる(ブロック104を参照のこと)。ブレーキのかかりが確認された時点で、ブロック106において、トラクションモータ22によって選択トルクが付加される。トラクションモータ22がリニア装置である場合、トルクの代わりに所定の力が付加されることがわかるであろう。(「所定の力」は、その大きさまたは大きさの範囲が既知であるか、決定可能であるか、または別の方法で制御される力を指す。本出願の文脈の中で、トルクは一種の力であり、すなわち、特に明記しない限り、「所定の力」は選択トルクを包含する。)運転者が操作しなくても、制御装置26によってトルクを制御することができる。システムによるトルクの付加を許可するために、このシステムは任意で、運転者に車両のアクセルペダルを踏むように促すことができる。これにより、運転者が予想外の動作において困惑することを避けることができる。トルクの大きさは、車両の車輪23が回転しない程度である。牽引要素が車輪ではない場合、回転ではなく移動が監視される。例えば、選択トルクは、ブレーキをかけられるトルクを最大として設定されていてよく、これにより安全性が高まる。トルクが付加されている間、ブロック108において、車輪23の回転が監視される。運転者がアクセルを踏むように促されている場合、このシステムは、照明を点灯したり、ディスプレイ32に運転者へのメッセージを表示したりして、目標のトルクレベルに達したことを示すことができ、車両Vが動いているかどうかを運転者が評価することができる。車輪23がトルクの付加によって静止している場合、ブロック110においてトルクが除去され、ブロック112においてシステムは検査が「合格」であったことを断定する。車輪23が回転している場合、ブロック114においてトルクが除去され、ブロック116において検査が「不合格」であったと断定される。検査が完了すると、例えばディスプレイ32のメッセージによって、運転者に検査結果が通知される。後の参考のために、時間、日付、および検査パラメータを保存することができる。
図4は、図3のものと同様の検査手順を示す。ブロック200において、例えば、運転者がスイッチを操作すること、または制御盤30のメニュー選択を行なうことによって、検査が開始される。運転者は、例えば図2に示すディスプレイ32のメッセージによって、ブレーキをかけるように促される(ブロック202を参照のこと)。制御装置26は任意で、車両のブレーキ装置とのインタフェースを有してもよく、その場合、制御装置26はブレーキをかけるように命令を送ることになる。
このシステムは任意で、さらに進む前に、ブレーキがかかっていることを確認することができる(ブロック204を参照のこと)。ブレーキのかかりが確認された時点で、トラクションモータ22に選択トルクが付加される(ブロック206)。トルクの大きさは、たとえブレーキが劣化した状態であっても、車輪23の回転を引き起こすトルクよりも実質的に低いものである。トルクが付加されている間、車輪23の回転が監視される(ブロック208)。トルクが付加された状態で車輪23が静止している場合、車輪の回転の監視を続けながら、ブロック210においてトルクを増加させる。最終的に、ブレーキ状態に関係なく、車輪23を回転させるのに十分なトルクになる。この値は「始動」トルクと呼ばれる。ブロック212において始動トルクが記録された後、ブロック214においてトルクを停止する。検査が完了すると、例えばディスプレイ32のメッセージによって、運転者に検査結果が通知される。その結果、運転者は、このブレーキ装置が運転に適しているかどうかを評価することができる。後の参考のために、時間、日付、および検査パラメータを保存することができる。
図5は、別の例示的検査手順を示す。ブロック300において、例えば、運転者がスイッチを操作すること、または制御盤30のメニュー選択を行なうことによって、検査が開始される。運転者は、例えばディスプレイ32のメッセージによって、ブレーキをかけるように促される(ブロック302)。制御装置26は任意で、車両Vのブレーキ装置とのインタフェースを有してもよく、その場合、制御装置26はブレーキをかけるように命令を送ることになる。
このシステムは任意で、さらに進む前に、ブレーキがかかっていることを確認することができる(ブロック304を参照のこと)。ブレーキのかかりが確認された時点で、ブロック306において、トラクションモータ22に選択トルクが付加される。トルクの大きさは、たとえブレーキが劣化した状態であったとしても、車輪23の回転を引き起こすトルクよりも実質的に低いものである。トルクが付加されている間、ブロック308において、車輪23の回転が監視される。トルクが付加された状態で車輪23が静止している場合、車輪の回転の監視を続けながら、ブロック310においてトルクを増加させる。最終的に、ブレーキ状態に関係なく、車輪23を回転させるのに十分なトルクになる。この値は「始動」トルクと呼ばれる。始動トルクは、ブロック312において記録される。
次に、ブロック314において、一定の角速度で車輪23を駆動するために、トルクが調整される。定常トルクは、始動トルク未満となる。これは「ドライブスルー(drive−through)」トルクと呼ばれる。ブロック316において定常トルクが記録された後、ブロック318においてトルクを停止する。検査が完了すると、例えばディスプレイ32のメッセージによって、運転者に検査結果が通知される。その結果、運転者は、このブレーキ装置が運転に適しているかどうかを評価することができる。後の参考のために、時間、日付、および検査パラメータを保存することができる。
図6は、リターダ機能を検査する手順を示す。ブロック400において、例えば、運転者がスイッチを操作すること、または制御盤30のメニュー選択を行なうことによって、検査が開始される。運転者は、例えばディスプレイ32のメッセージによって、ブレーキをかけるように促される(ブロック402を参照のこと)。制御装置26は任意で、車両のブレーキ装置とのインタフェースを有してもよく、その場合、制御装置26はブレーキをかけるように命令を送ることになる。
このシステムは任意で、さらに進む前に、ブレーキがかかっていることを確認することができる(ブロック404を参照のこと)。ブレーキのかかりが確認された時点で、トラクションモータ22に選択トルクが付加される(ブロック406)。トルクの大きさは、この検査では重要ではないが、便宜上、ブレーキ状態に関係なく、車両の車輪が回転することのないように選択してもよい。トルクが付加されている間、ブロック408においてインバータユニット20からのフィードバックを監視して、トラクションモータ22が実際にトルクを発生させていることを確認する。トルクの存在により、DCバス18、インバータユニット20、およびトラクションモータ22の正常動作が証明される。トラクションモータ22によって発生したトルクは、任意で、車両Vが動いている間に監視および検査することができる。
トルクが存在しない、またはトルクが実質的に命じられたトルクに満たない場合、ブロック410においてトルクが除去され、ブロック412においてシステムは検査が「不合格」であったと断定する。目標トルクが存在する場合、この検査は、ブロック414においてトルクの除去を断定する。
次に、ブロック416において、オルタネータまたはその他の電源14がグリッド抵抗器24またはその他の電気エネルギー吸収装置に連結される。グリッド抵抗器24またはその他の吸収装置の連鎖の電流の流れが、ブロック418において検査される。電流が流れていない場合、ブロック420において検査が「不合格」であったと断定される。グリッド抵抗器24の連鎖に電流が流れている場合、ブロック422において検査が「合格」であったと断定される。車両Vはグリッド抵抗器24の複数連鎖を有してもよく、エネルギー散逸能力を確認するために、それらを個別に、同時に、または逐次組み合わせて、検査することができる。この手順は、車両Vが静止している間に、リターダの作動に必要な各構成部品(グリッド抵抗器24、DCバス18、インバータユニット20、およびトラクションモータ22)を検査する。これらの構成部品の各々が正常に機能している場合、リターダ機能は高い信頼性で使用できるとみなすことができる。
検査が完了すると、例えばディスプレイ32のメッセージによって、運転者に検査結果が通知される。後の参考のために、時間、日付、および検査パラメータを保存することができる。
リターダ機能の検査は任意で、別個の検査としてではなく、常用または駐車ブレーキの検査と並行して行なうことができる。原動機12およびオルタネータ14は、最大所望トルクをトラクションモータ22に付加するのに必要とされる以上の能力を有することになる。並行検査を行なうために、グリッド抵抗器24を単純にオルタネータ14に連結して、トルクをトラクションモータ22に付加しながら、上記のように電流の流れを検査することができる。
上記の手順は、作業シフトの「継続/中止」すなわち単純な開始の検査を説明した。しかしながら、車両Vの制動効果のより高度な評価を行なうために、本明細書に記載のシステムを用いることも可能である。例えば、車両Vの重量および車両Vを操作している勾配がわかっている場合、この情報は車両減速度とともに、ブレーキによって付加される実トルクを算出するために用いることができる。この値を、例えば、測定されたブレーキライン油圧から算出される目標ブレーキトルクと比較することができる。グリッド抵抗器24内の電流の流れを監視して、グリッド抵抗器をリターダ機能に用いる場合や、オルタネータ14に荷重をかけるのに用いる場合、目標電流と比較することができる。別の手法は、オペレータによってあらかじめ与えられたブレーキ装置の要請で生じた実減速度または電気制動トルクすなわち制動力を比較することである。この比較において、システム故障および/または既知または予想の供給停止(熱または漏れ電流制限など)を考慮に入れてもよい。別の手法は、運転および制動動作中(車両の重量や勾配に著しい変化がないと思われる、運転から制動への切り替えに必要な時間)の加速度変化を比較することである。これらの計算および比較を、繰り返し行なうことができ、前の有効性評価からの変化に基づく傾向を次の作業シフトの警告に用いることもできる。
前述の内容は、駆動系の制動機能の動作を検査する方法を説明した。本発明の特定の実施形態を説明したが、当業者には、発明の精神および範囲から逸脱することなくこれらの実施形態にさまざまな変更を加えられることが明らかであろう。従って、前述の発明の好適な実施形態および発明を実施するための最良の形態の説明は、例示のみを目的とするものであって、特許請求の範囲によって定義される本発明を限定することを意図したものではない。
10 駆動系
12 原動機
14 電源/オルタネータ
16 整流バンク
18 DCバス
20 インバータユニット
22 トラクションモータ
23 牽引要素/車輪
24 電気エネルギー吸収装置/グリッド抵抗器
26 電子制御装置
28 車両速度センサ
30 制御盤
31 ブレーキ装置
32 ディスプレイ
34 制御ボタン
V 車両

Claims (10)

  1. トラクションモータ(22)に連結された少なくとも1つの牽引要素(23)を備える、車両(V)の駆動系(10)内のブレーキ装置(31)を検査する方法であって、
    (a)該ブレーキ装置(31)を該牽引要素(23)に作動させるステップと、
    (b)電子制御装置(26)を用いて、該トラクションモータ(22)に所定の力を該牽引要素(23)へ付加させるステップと、
    (c)該制御装置(26)を用いて、力を付加しながら該牽引要素(23)の動きを監視するステップとからなる方法。
  2. (a)該ブレーキ装置(31)が正常に動作している場合、所定の力は、該ブレーキ装置(31)を作動させた時に該牽引要素(23)の動きを引き起こすことのない大きさであり、
    (b)該ブレーキ装置(31)は、検査中に該牽引要素(23)が動いていない場合、正常に動作していると断定される、請求項1に記載の方法。
  3. (a)該ブレーキ装置(31)を適用した時に該牽引要素(23)の動きを引き起こすことのない大きさの所定の力を初期設定するステップと、
    (b)該牽引要素(23)の動きが起こるまで、力を増加するステップと、
    (c)該牽引要素(23)の動きを起こす力の大きさを記録するステップとをさらに有する、請求項1に記載の方法。
  4. (a)ステップ(c)の後に、該牽引要素(23)がほぼ一定速度で駆動するように該牽引要素(23)に付加された力を調整するステップと、
    (b)該牽引要素(23)がほぼ一定速度で駆動するのに必要な力を記録するステップとをさらに有する、請求項3に記載の方法。
  5. 該所定の力を該牽引要素(23)に付加する前に、運転者に該ブレーキ装置(31)を作動するように促すステップをさらに有する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 電気トラクションモータ(22)に連結された少なくとも1つの牽引要素(23)と、該トラクションモータ(22)に連結された少なくとも1つの電気エネルギー吸収装置(24)と、該トラクションモータ(22)に連結されて原動機(12)によって駆動される少なくとも1つの電源(14)とを備える、車両(V)の駆動系(10)内のリターダ機能を検査する方法であって、
    (a)電子制御装置(26)を用いて、所定の力を該牽引要素(23)に付加するように該トラクションモータ(22)に命令するとともに、該牽引要素(23)の力の存在を監視するステップと、
    (b)該電子制御装置(26)を用いて、該電気エネルギー吸収装置(24)を該電源(14)に連結するとともに、該電気エネルギー吸収装置(24)内の電流の流れを監視するステップと、
    (c)ステップ(a)において該牽引要素(23)に付加力が存在するとともに、ステップ(b)において電気エネルギー吸収装置(24)内に電流が存在する場合、リターダ機能が使用可能であると断定するステップとからなる方法。
  7. 電気トラクションモータ(22)に連結された少なくとも1つの牽引要素(23)を備える、車両(V)の駆動系(10)内のブレーキ装置(31)を検査する方法であって、
    (a)該ブレーキ装置(31)を該牽引要素(23)に作動させるステップと、
    (b)測定された制動パラメータに基づいて該牽引要素(23)に付加される目標制動力を算定するステップと、
    (c)車両(V)減速度に基づいて該牽引要素(23)に付加されている実制動力を計算するステップと、
    (d)制動効果を決定するために該実制動力を該目標制動力と比較するステップとからなる方法。
  8. 請求項7のステップ(a)〜(d)を1回目に実行し、制動効果を記録するステップと、
    請求項7のステップ(a)〜(c)を1回目に続いて2回目に繰り返し、制動効果を記録するステップと、
    ステップ(a)と(b)の制動効果を比較して、制動効果が変化したかどうかを決定するステップとをさらに有する、請求項7に記載の方法。
  9. 車両(V)の駆動系(10)内のブレーキ装置(31)を検査するシステムであって、
    (a)電源(14)に連結された原動機(12)と、
    (b)少なくとも1つの牽引要素(23)に連結されており、該電源(14)に電気的に連結された少なくとも1つの電気トラクションモータ(22)と、
    (c)該牽引要素(23)に作動するように配置された少なくとも1つのブレーキ装置(31)と、
    (d)該トラクションモータ(22)に動作可能に接続された電子制御装置(26)であって、
    (i)該ブレーキ装置(31)を該牽引要素(23)に作動させながら、該トラクションモータ(22)に所定の力を該牽引要素(23)へ付加させ、
    (ii)力を付加しながら該牽引要素(23)の動きを監視するように構成された制御装置とからなるシステム。
  10. (a)該ブレーキ装置(31)が正常に動作している場合、所定の力は、該ブレーキ装置(31)を作動させた時に該牽引要素(23)の動きを引き起こすことのない大きさであり、
    (b)該制御装置(26)は、検査中に該牽引要素(23)が動いていない場合、該ブレーキ装置(31)が正常に動作していると断定するようにプログラムされている、請求項9に記載のシステム。
JP2009023185A 2008-02-06 2009-02-04 自動ブレーキ検査システム Expired - Fee Related JP5547897B2 (ja)

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