JP2020503206A - 車両用の電気ブレーキシステム - Google Patents
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Abstract
Description
−少なくともキャパシタを備える電源に関して、電源は再充電特性が改善された状態(例えば、少なくともヒステリシスが低下した状態)で再充電可能である。
−キャパシタベース電源は、従来の化学的電力源よりも高速な特性(すなわち、高性能)で電気エネルギーを提供することが可能である場合がある。
−キャパシタを備える電源に関して、電源の充電レベルを監視することがとても簡単である場合がある。
−キャパシタベース電源は、コスト及び動作上の安全に関して、化学的電力源にわたって利点をもたらす場合がある。
−例えば、キャパシタベース電源の高速に減少する充電レベル、キャパシタプレートの間の大電流に基づいて、及び/またはキャパシタベース電源の不適切な再充電挙動に基づいて検出される場合があるキャパシタベース電源のキャパシタの故障を検出するとき、供給は開始する場合がある。
−また、再充電用電源から電気ブレーキデバイスまでの電力供給は、時間間隔毎にブレーキ作動の臨界範囲を検出するときに開始することが可能である。
−また、供給は、キャパシタベース電源の低エネルギーレベルを検出するときに及び/またはキャパシタベース電源のエネルギーレベルの臨界変化率を検出するときに開始することが可能である。
−正常動作モードでは、2つのキャパシタベース電源は、それぞれ、各々の車両軸ユニットの少なくとも1つの電気ブレーキデバイスと接続されるが、同時に、他の車両軸ユニットの電気ブレーキデバイス(複数可)から分離される。
−代わりに、故障モードでは、2つのキャパシタベース電源の少なくとも1つは、両方の車両軸ユニットの電気ブレーキデバイスに接続される。本実施形態に関して、例えば、キャパシタベース電源の一方の短絡に関して、他方のキャパシタベース電源は、故障したキャパシタベース電源によって事前に給電された電気ブレーキデバイスの電力供給を引き受けることが可能である可能性がある。
−通常モードでは、再充電用電源からキャパシタベース電源を装荷するための正常のブレーキ作動行程及び/または正常の装荷工程がある。キャパシタベース電源のエネルギーレベルが低くなるにつれて、再充電用電源(複数可)からの再装荷電流は増加するだろう。ここでは、再装荷電流は、任意の関数または経験的関数fによるicharge=f(Eactuator,Vuc)に従って、キャパシタベース電源のエネルギーレベル(及びブレーキアクチュエータの回収可能エネルギー)に依存する場合がある。
−動的モードでは、ブレーキシステムは、より高速に作動することが要求され、通常モードよりも多い電力消費をもたらす。制御論理は、具体的には、高速のブレーキ作動を要求する必要な非常ブレーキ作動の可能性を検出する場合、通常モードから動的モードに切り替わる場合がある。さらに、低摩擦の道路、氷、または雪に起因する、制限された利用可能である車輪と道路との間の摩擦力に関する場合にあり得る高頻度のブレーキ力変調が要求される場合に、動的モードはまた要求され得る。
−剰余モードでは、利用可能である再充填エネルギーがない、またはかなり制限されている。残りのいくつかのブレーキ作動に関する要求及び残りのキャパシタベースの電源エネルギーを保存するための要求を保証するために、保持デバイスは、事前に達成したブレーキ力を保持するために作動する。
−走行モード中に滑り止め機能を用いる、もしくは用いない車両車輪(複数可)のブロック、または
−駐車状況等での車輪(複数化)のブロック。
a)モジュールは、前述の電気キャパシタベース電源の1つ(または、また2つのキャパシタベース電源)を含有する場合がある。
b)モジュールは、少なくとも1つの制御ユニットを備える場合がある。
c)モジュールは、少なくとも1つの電圧変換デバイスを備える場合がある。
d)モジュールは、少なくとも1つの出口ポートを備える場合がある。
e)さらに、モジュールが、常用ブレーキ作動ユニット(例えば、ブレーキペダル)及び/またはパーキングブレーキ作動ユニット(例えば、ハンドブレーキ作動ユニット)からのブレーキ信号、車両電源(すなわち、車両蓄電池及び/または発電器)からの電力供給、第1のブレーキアクチュエータ及び/または第2のブレーキアクチュエータのための制御信号、及び/または第1のブレーキアクチュエータ及び/または第2のブレーキアクチュエータのための電力供給のための少なくとも1つの入口ポートを備えることが可能である。
−正確に1つの電気ブレーキデバイス、電気ブレーキアクチュエータ、もしくは制御ユニットが存在する、または
−2つ以上の電気ブレーキデバイス、電気ブレーキアクチュエータ、もしくは制御ユニットが存在するようなことであると理解されたい。
−車両の車軸の各側の車輪、
−同じ車両側の車輪、または
−全く同一のブレーキディスクに累積的に作用するブレーキデバイス2a、2b[または、2c、2d]を伴う1つの単一ブレーキ。
a)2つの異なる制御回路をブレーキデバイス2のブレーキアクチュエータ3を駆動するために使用することが可能である。電力供給を一方のキャパシタベース電源9Aから他方のキャパシタベース電源9Bに切り替えるとき、制御ユニット10A、10Bは、キャパシタベース電源9Aによる給電の準備のために使用される一方の制御回路から、キャパシタベース電源9Bからの電力供給のために使用される制御回路の使用への切り替えを生じさせる。制御回路は、制御回路16A、16B内の同じ制御信号によって、同じブレーキ力を発生させるような方法で、ブレーキアクチュエータ3の通電を修正することが可能である。しかしながら、また、制御回路16A、16Bの制御方針は切り替えられる、または、2つの制御回路の切替状態に依存する可能性もある。
b)また、冗長電力供給回路8A、8B及び制御回路16A、16Bは、ブレーキアクチュエータ3の異なる巻線51、52と協働することが可能である。したがって、第1のキャパシタベース電源9A、第1の電力供給回路8A、及び第1の制御回路16Aを使用するとき、ブレーキアクチュエータ3の第1の巻線51を使用する。電力供給をキャパシタベース電源9Bに切り替えるとき、電力供給回路8B及び第1の制御回路16Bは、ブレーキアクチュエータ3の他の第1の巻線52と一緒に使用される。ここでは、巻線51、52の巻線数及び断面積は、キャパシタベース電源9A、9Bの異なる定格供給電圧に適合することができる。
c)また、DC/DCコンバータのような電圧変換ユニットによって、キャパシタベース電源9A、9B(制御ユニット10A、10Bの上流または下流にある)の少なくとも1つの電圧を変換するとき、ブレーキアクチュエータ3の同じ巻線は、異なる定格電圧でキャパシタベース電源9A、9Bからの電力供給で使用されることが可能である。
a)キャパシタベース電源9は、少なくとも、電力効率の増加をもたらす蓄電池よりも小さいヒステリシスを有する。
b)キャパシタベース電源の電圧の測定は、特性56の使用の下で、キャパシタベース電源によって蓄積されたエネルギーの判定を可能にする。したがって、監視デバイスは、キャパシタベース電源の充電レベルを監視することがとても簡単になる。代わりに、蓄電池に関して、供給される電圧の測定に基づいて、単純方式で蓄電池の充電レベルを判定することが可能ではない。
a)「ブレーキ作動モード」中、ブレーキ力を増加させる。
b)「保持モード」中、事前に達成したブレーキ力を一定に保持する。
c)「解除モード」中、ブレーキ力を減少させる。
a)正常のブレーキ制御モード、
b)動的ブレーキ制御モード及び
c)剰余ブレーキ制御モード。
a)再充電用電源32は、いくつかの動作状態では、電気ブレーキデバイス2に直接接続されることができる可能性がある。
b)電気ブレーキシステム1は、キャパシタベース電源9の充電レベルを監視する監視デバイスを備える場合がある。
c)電圧変換デバイス25、26、27、35、36は、
−再充電用電源32とキャパシタベース電源9との間に、
−キャパシタベース電源9と、少なくとも1つの電気ブレーキデバイス2との間に、及び/または
−再充電用電源(9)と、少なくとも1つの電気ブレーキデバイス2との間の接続部の間に、
介在され得る。
d)電気ブレーキシステム1では、再充電用電源32とキャパシタベース電源9との間の電線路は、キャパシタベース電源9と電気ブレーキデバイス2との間の電線路よりも低性能を有する可能性がある。
e)電気ブレーキシステム1では、電気ブレーキデバイス2は、ブレーキ作動が一定に保持される低電力モードで動作できる可能性がある。
f)電気ブレーキシステム1では、キャパシタは、複数の単体サブキャパシタのパッケージである可能性がある。
g)電気ブレーキシステム1では、通常モード、動的モード、及び/または剰余モードを切り替えるために、制御論理を提供することが可能である。
h)電気ブレーキシステム1では、再充電用電源32は、バッテリ、燃料電池、または外部の主電力供給線である可能性がある。
i)電気ブレーキシステム1では、電力は、少なくとも1つの発電器によって、キャパシタベース電源9及び/または再充電用電源32に供給されることが可能である。
j)電気ブレーキシステム1では、モジュール39は、2つの冗長制御デバイス10Aa、10Ab、10Ba、10Bbを含有することが可能である。
k)電気ブレーキシステム1では、車軸ユニット59A、59Bの電気ブレーキデバイス2A、2Bは、別の車輪軸ユニット59Cのブレーキアクチュエータ2Cのブレーキ作動を制御する制御デバイス10Cとマスタースレーブ相互作用で協働する制御デバイス10A、10Bによって制御されることが可能である。
l)電気ブレーキシステム1では、キャパシタベース電源9A、9Bが異なる定格電圧を有することが可能である。
m)電気ブレーキシステム1では、電気ブレーキデバイス2は機械的自己執行型機構を備えることが可能である。
n)電気ブレーキシステム1では、電気ブレーキデバイス2は、ブレーキ要素4を付勢させるために、ブレーキ要素4に機械的に接続されるプランジャを備え、電気ブレーキアクチュエータ3は、回転ブレーキレバーを介してプランジャを付勢する。
o)電気ブレーキシステム1では、または制御デバイス10A、10Bはバーストモードをアクティブにするための少なくとも1つの制御回路16A、16Bを制御するための制御論理を備え、バーストモードでは、同時に、
−第1のキャパシタベース電源9Bは、電気ブレーキアクチュエータ3の第1の巻線51;53に電力を供給し、及び
−第2のキャパシタベース電源9Aは、電気ブレーキアクチュエータ3の第2の巻線52;54に電力を供給することが可能である。
p)電気ブレーキシステム1では、再充電用電源は、電力を、車両を移動させるための駆動集合体に供給するために使用されることもある電源である可能性がある。
2 ブレーキデバイス
3 ブレーキアクチュエータ
4 ブレーキ要素
5 制御ユニット
6 センサ
7 グループ
8 電力供給回路
9 キャパシタベース電源
10 制御ユニット
11 供給線
12 供給線
13 分岐点
14 供給線分岐
15 供給線分岐
16 制御回路
17 制御線
18 分岐点
19 制御線分岐
20 制御線分岐
21 作動線
22 常用ブレーキ作動ユニット
23 作動線
24 パーキングブレーキ作動ユニット
25 電圧変換デバイス
26 電圧変換デバイス
27 電圧変換デバイス
28 ダイオード
29 分岐点
30 供給線分岐
31 供給線分岐
32 再充電用電源
33 供給線分岐
34 供給線分岐
35 電圧変換デバイス
36 電圧変換デバイス
37 ウルトラキャパシタ
38 ウルトラキャパシタ
39 モジュール
40 入力ポート
41 入力ポート
42 出力ポート
43 出力ポート
44 出力ポート
45 入力ポート
46 出力ポート
47 出力ポート
48 固定子
49 回転子
50 コア
51 巻線
52 巻線
53 巻線
54 巻線
55 再充電及び無負荷特性
56 再充電及び無負荷特性
57 電圧
58 蓄積エネルギー
59 車軸ユニット
60 車軸筐体
61 車軸
62 制御ユニット
63 ハブ発生器
64 エネルギー管理ユニット
65 制御ユニット
66 ソフトウェアループ
67 ソフトウェアループ
68 ソフトウェアループ
69 電力線
70 電力線
Claims (17)
- 車両用の電気ブレーキシステム(1)であって、
a)少なくとも1つの電気ブレーキデバイス(2)であって、ブレーキ力は電気ブレーキアクチュエータ(3)によって発生する、少なくとも1つの電気ブレーキデバイス(2)と、
b)キャパシタベース電源(9)であって、
ba)キャパシタによって形成される、または、キャパシタを備える、
bb)電力を前記電気ブレーキアクチュエータ(3)に供給する、キャパシタベース電源(9)と、
c)再充電用電源(32)と、
d)前記再充電用電源(32)から前記キャパシタベース電源(9)への電気エネルギーの流量を制御するための制御論理を備える、少なくとも1つの制御デバイスと、
e)前記電気ブレーキデバイス(2)が、所望のブレーキ力を発生するように制御され、増加したブレーキ力を発生する、及び/または事前に発生したブレーキ力を維持する、ブレーキ作動モードと、を含み、
f)前記ブレーキ作動モードは、
fa)前記電気ブレーキデバイス(2)の事前に発生したブレーキ力が一定に保たれる、保持サブモードと、
fb)前記ブレーキ力が実際のブレーキ力要求に基づいて制御される、ブレーキ力制御サブモードと、を含む、電気ブレーキシステム(1)。 - 前記制御論理は、
a)前記キャパシタベース電源(9)の前記キャパシタの故障と、
b)時間間隔あたりのブレーキ作動の臨界範囲と、
c)前記キャパシタベース電源(9)の低充電レベルと、
d)前記キャパシタベース電源(9)の充電レベルの臨界変化率と、を検出する場合、前記再充電用電源(32)から前記電気ブレーキデバイス(2)まで電力供給を開始するように提供される、請求項1に記載の電気ブレーキシステム(1)。 - 前記制御論理は、前記キャパシタベース電源(9)の監視された充電レベルに依存する、前記再充電用電源(32)から前記キャパシタベース電源(9)までの前記エネルギーの流量を制御するように提供される、請求項1または2に記載の電気ブレーキシステム(1)。
- 制御論理は、前記キャパシタベース電源(9)を再充電するために、ブレーキ解除中、前記キャパシタベース電源(9)への、前記電気ブレーキデバイス(2)によって回収される電気エネルギーの戻り流量を制御するように提供される、請求項1から3のいずれか1項に記載の電気ブレーキシステム(1)。
- 制御論理は、前記電気ブレーキシステム(2)に、
a)前記電気ブレーキデバイス(2)は所望のブレーキ力を発生するように制御され、増加したブレーキ力を発生し、及び/または事前に発生したブレーキ力を維持する、前記ブレーキ作動モードと、
b)前記電気ブレーキデバイス(2)の解除中、エネルギーは前記電気ブレーキデバイス(2)によって回収され、前記回収エネルギーは、前記キャパシタベース電源(9)を再充電するために、前記キャパシタベース電源(9)に移送される、回復モードと、を切り替えさせるように提供される、請求項1から4のいずれか1項に記載の電気ブレーキシステム(1)。 - 前記キャパシタベース電源(9)の前記キャパシタの容量は、前記電気ブレーキデバイス(1)の8回のフルストローク作動後、前記キャパシタの前記充電レベルが、9回目のブレーキ作動における所定の安全ブレーキ性能を得ることが要求される前記充電レベル以上になるようにサイズ決定される、請求項1から5のいずれか1項に記載の電気ブレーキシステム(1)。
- 前記キャパシタベース電源(9)と前記再充電用電源(32)との間の前記電気エネルギーの流量を制御するための制御論理は、作動した前記電気ブレーキデバイス(2)によって蓄積された回収可能エネルギーレベルを考慮する、請求項1から6のいずれか1項に記載の電気ブレーキシステム(1)。
- a)前記キャパシタベース電源(9)は、電力を、車両軸(61)の異なる車両側に位置する2つの電気ブレーキデバイス(2)に供給する、または
b)2つのキャパシタベース電源(9)は、電力を、2軸の4つの電気ブレーキデバイス(2)に供給する、請求項1から7のいずれか1項に記載の電気ブレーキシステム(1)。 - a)第1及び第2のキャパシタベース電源(9A,9B)が提供され、前記第1及び第2のキャパシタベース電源(9A,9B)のそれぞれは、各々の車両軸(61A,61B)の少なくとも1つの電気ブレーキデバイス(2A,2B)に関連付けられ、
b)正常動作モードでは、前記2つのキャパシタベース電源(9A;9B)は、それぞれ、前記各々の車両軸(61A;61B)の少なくとも1つの電気ブレーキデバイス(2A;2B)と接続されるが、前記他の車両軸(61B;61A)の前記電気ブレーキデバイス(複数可)(2B;2A)から分離され、
c)故障モードでは、前記2つのキャパシタベース電源の1つ(9A)は、両方の車両 軸(61A,61B)の電気ブレーキデバイス(2A,2B)に接続される、請求項1から8のいずれか1項に記載の電気ブレーキシステム(1)。 - 前記キャパシタベース電源(9)は、電力制御デバイス及び/またはブレーキ制御デバイスを介して、少なくとも1つのブレーキアクチュエータ(3)または電気ブレーキデバイス(2)に接続される、請求項1から9のいずれか1項に記載の電気ブレーキシステム(1)。
- a)前記キャパシタベース電源(9)、および、
b)電圧変換デバイス(25,26,27,35,36)、電力制御デバイス、システム制御デバイス、及び/または、前記制御デバイスは、
モジュール(39)と関連付けられる少なくとも1つの電気ブレーキデバイス(2)を制御するために、モジュール(39)に組み合わせられる、請求項1から10のいずれか1項に記載の電気ブレーキシステム(1)。 - 前記モジュール(39)は、
a)前記関連付けられる電気ブレーキデバイス(2)を備える車輪軸ユニット(59)に搭載される、
b)前記関連付けられる電気ブレーキデバイス(2)を備える車輪軸ユニット(59)に統合される、または
c)前記関連付けられる電気ブレーキデバイス(2)を備える前記車輪軸ユニット(59)の近くの領域内でシャーシに搭載される、請求項1から11のいずれか1項に記載の電気ブレーキシステム(1)。 - a)第1及び第2のキャパシタベース電源(9A,9B)と、
b)第1の制御回路(16A)及び第2の制御回路(16B)と、を備え、
c)前記第1ならびに前記第2のキャパシタベース電源(9A、9B)及び/または前記第1の制御回路(16A)ならびに前記第2の制御回路(16B)は、それぞれ、冗長電力供給及び/または冗長制御を提供するために、少なくとも1つの電気ブレーキアクチュエータ(3)に接続可能であり、
d)少なくとも1つの電圧変換デバイス(25;35,36)は、
da)前記キャパシタベース電源(9A,9B)の少なくとも1つを、前記再充電用電源に、及び/または
db)前記第1のキャパシタベース電源(9A)及び前記第2のキャパシタベース電源(9B)に、接続する、請求項1から12のいずれか1項に記載の電気ブレーキシステム(1)。 - a)通常モードで前記第1のキャパシタベース電源(9B)を使用するとき、前記第1のキャパシタベース電源(9B)は、前記関連付けられる電気ブレーキアクチュエータ(3)の第1の巻線(51;53)に電力を供給し、及び
b)前記第2のキャパシタベース電源(9A)を作動させるとき、
ba)前記第1のキャパシタベース電源(9B)の前記キャパシタの故障が検出され、
bb)時間間隔あたりのブレーキ作動の臨界範囲が検出され、及び/または
bc)前記キャパシタベース電源(9)の低充電レベルが検出される場合、
前記第2のキャパシタベース電力源(9A)は、前記電気ブレーキアクチュエータ(3)の第2の巻線(52;54)に電力を供給することを特徴とする、請求項1から13のいずれか1項に記載の電気ブレーキシステム(1)。 - 制御論理は、少なくとも1つの消費機器を非アクティブにするように提供され、前記少なくとも1つの消費機器は、また、少なくとも1つのキャパシタベース電源(9A,9B)によって電力が供給され、ブレーキ機能に影響を与えなく、前記少なくとも1つの消費機器は、
a)前記キャパシタベース電源(9A,9B)の少なくとも1つのエネルギーレベル、
b)前記第1のキャパシタベース電源(9B)の前記キャパシタの故障の検出、及び/または
c)時間間隔あたりのブレーキ作動の臨界範囲に応じて非アクティブになることを特徴とする、請求項1から14のいずれか1項に記載の電気ブレーキシステム(1)。 - a)前記第1のキャパシタベース電源(9B)は正常動作状態で使用され、
b)前記第1のキャパシタベース電源(9B)は、2つの並列の電力供給線(12A,12B)によって、ブレーキアクチュエータ(3a,3b;3c,3d)の2つの別個の電気ブレーキアクチュエータまたはグループ(7A,7B)に接続され、制御ユニット(10A,10B)及び選択的電圧変換器(26,27)は、前記2つの並列の電力供給線(12A,12B)のそれぞれに統合され、
c)前記第2のキャパシタベース電源(9A)は、異常の場合、前記第2のキャパシタベース電源(9A)が前記制御ユニット(10A,10B)及び前記ブレーキアクチュエータ(3a,3b;3c,3d)の2つの別個の電気ブレーキアクチュエータまたはグループ(7A,7B)に接続されるように使用されることを特徴とする、請求項1から15のいずれか1項に記載の電気ブレーキシステム(1)。 - モジュール(39)は、
a)キャパシタベース電源(9A)と、
b)制御ユニット(10A)と、
c)随意に、電圧変換デバイス(35)と、
d)少なくとも1つの出力ポート(42,43,44,46,47)であって、
da)ブレーキアクチュエータ(3a,3b)の第1のブレーキアクチュエータまたは第1のグループ(7A)用の制御信号と、
db)ブレーキアクチュエータ(3a,3b)の前記第1のブレーキアクチュエータまたは前記第1のグループ(7A)用の電力供給と、
dc)ブレーキアクチュエータ(3c,3d)の第2のブレーキアクチュエータまたは第2のグループ(7B)用の制御信号と、及び/または
dd)ブレーキアクチュエータ(3c,3d)の前記第2のブレーキアクチュエータまたは前記第2のグループ(7B)用の電力供給と、のための少なくとも1つの出力ポート(42,43,44,46,47)と、及び/または
e)少なくとも1つの入力ポート(40,41,45)であって、
ea)常用ブレーキ作動ユニット(22)及び/またはパーキングブレーキ作動ユニット(24)からのブレーキ信号と、
eb)前記車両の電力源(32)からの電力供給と、
ec)ブレーキアクチュエータ(3a,3b)の第1のブレーキアクチュエータまたは第1のグループ(7A)用の制御信号と、
ed)ブレーキアクチュエータ(3a,3b)の前記第1のブレーキアクチュエータまたは前記第1のグループ(7A)用の電力供給と、
ee)ブレーキアクチュエータ(3c,3d)の第2のブレーキアクチュエータまたは第2のグループ(7B)用の制御信号と、及び/または
ef)ブレーキアクチュエータ(3c,3d)の前記第2のブレーキアクチュエータまたは前記第2のグループ(7B)用の電力供給と、のための少なくとも1つの入力ポート(40,41,45)と、
を備えるように提供されることを特徴とする、請求項1から16のいずれか1項に記載の電気ブレーキシステム(1)。
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