TWI393642B - 電動車制動之方法 - Google Patents

Description

電動車制動之方法

本發明係一種電動車之制動方法，尤其是以永磁式的同步電機驅動的有軌電動車輛之制動方法。

現有技術是利用電動氣動制動裝置將有軌電動車輛制動。這種電動氣動制動裝置是以假設車輛在最大載重及最不利的環境條件(例如摩擦系數)下的情況作為設計基礎。

在車輛僅為部分載重的情況下，未經調整的制動可能導致制動造成的車速減緩程度超出所需要的程度。機械式制動裝置的設定/調整通常是透過隨載動變化的制動壓力來達成。

車輛製造技術最新的發展趨勢是以具有分離式電動制動回路的永磁式的同步電機作為車輛的驅動裝置，尤其是作為有軌電動車輛的驅動裝置。

德國專利DE 10 2004 032 680 A1提出一種電動車(尤其是有軌電動車輛)用的引擎制動裝置，這種引擎制動裝置具有一個以永磁式的同步電機，這個同步電機的端子經由開關與產生制動轉矩的裝置連接。同時至少有一個產生制動轉矩的裝置是與一個電容器並聯，以便能夠經由改變同步電機的工作點提高制動功率。

例如經由產生制動轉矩的裝置可以產生不同的制動阻力。

將以永磁式的同步電機與電阻(R)或電阻及電容器組合(RC)連接，可以使引擎制動裝置的作用配合同步電機的轉數被最佳化，並能夠達到更可靠電動制動效果，尤其是可以使有軌電動車輛達到更可靠電動制動效果。

由於車輛的邊界條件變化非常大，例如車輛的承載狀態及引擎的溫度(尤其是磁鐵的溫度)、以及其他需符合的要求，因此上述以永磁式的同步電機若與一個固定尺寸的電阻(R)或電阻及電容器組合(RC)連接，並不能在所有的制動情況下都能夠保證車輛的減速程度不會超過駕駛人或規範規定的極限值。

如果同時啟動所有可供使用的制動裝置，也就是說沒有對制動裝置進行任何控制，則會有一系列的系統狀態會超出減速程度的極限值。

這樣的制動反應是無法被駕駛人接受的，而且會妨礙設計人員將更安全可靠的電動制動裝置裝設在有軌電動車輛上的意願。

本發明的目的是提出一種使制動系統直接根據系統狀態(也就是根據前面提及的車輛邊界條件)作出最佳制動反應的方法，以取代現今普遍裝置在車輛內的機械制動裝置(不包括停車用的機械式手剎車)。

採用具有申請專利範圍第1項之特徵的方法即可達到上述目的。其他附屬於申請專利範圍第1項之附屬申請項目的內容均為本發明其他相關的有利實施方式。

本發明的電動車制動方法是經由一個控制裝置或調整裝置依據車輛真實的操作情況(制動情況)及所要求的制動值逐一啟動車輛的儲能彈簧摩擦制動裝置及每一個引擎制動，本發明的電動車制動方法尤其適用於配備有儲能彈簧摩擦制動裝置且是以永磁式的同步電機(同步電機的端子經由開關與產生制動轉矩的裝置連接)驅動的有軌電動車輛。

每一個引擎的制動功率及儲能彈簧摩擦制動裝置的制動功率都可以單獨被啟動，以達到所需的總制動功率。

為了掌握車輛的系統狀態，可以測量車輛的下列操作參數，以作為控制/調整車輛的總制動功率的輸入端參數：

-- 以適當的感測器測量減速情況。

-- 測量及依車型計算引擎電流。

-- 測量引擎電壓的過零點及經由方差分析測出減速情況。

-- 測量引擎電路功率或中間電路功率。

-- 測量制動阻力位置的功率。

-- 測量轉數。

-- 測量溫度。

-- 負載循環記錄及空氣彈簧壓力記錄。

根據所測得的操作值即可繪出實際的特徵曲線，並與符合所要求的制動值的額定曲線作一比較。只要發現額定值與實際值之間的差異是負的，也就是說當實際值低於額定值時，就會在顧及容許偏差帶的情況下依序將引擎與電阻(R)接線或電阻及電容組合(RC)接線接通，以啟動引擎制動，或是啟動儲能彈簧摩擦制動裝置。

另外也可以將一條根據引擎轉數及車輛的加速度繪出的實際特徵曲線與一條存放在非揮發性儲存器中的額定特徵曲線作一比較，如果發現額定值與實際值之間的差異是負的，就會啟動引擎制動或儲能彈簧摩擦制動裝置。

一種有利的方式是設置一個邏輯閉鎖機構，其作用是防止一個以上的制動構件被同時啟動。

另外一種作法是可以一起啟動所有的儲能彈簧制動裝置。

由於電動制動功率及機械制動功率能夠逐一被啟動，因此可以控制可供使用的制動力，也就是說可以經由控制抵銷視邊界條件(例如車輛的負載狀態、引擎溫度、磁鐵溫度)造成的影響。

制動過程是按照可設計的額定特徵曲線進行。在整個制動過程中都要遵守所要求的制動減速的極限值，同時也要將制動造成的衝擊限制在規定的程度內。

採用本發明的方法不但可以用安全可靠的電動制動裝置取代現今普遍裝置在車輛內的機械制動裝置，並能滿足電動車輛對於制動時的舒適度及減速效果的要求。

Claims (15)

1. 一種有軌電動車之制動方法，該有軌電動車配備有儲能彈簧摩擦制動裝置以及設置多個永磁式同步電機的電動機驅動裝置，該等同步電機的端子經由開關與產生制動轉矩的裝置連接，該方法包括：對下列複數個操作條件進行測量及評估之至少一者：經由至少一個感測器測量減速度；測量電動機電壓的過零點及經由判定方差來判定減速度；測量電動機電路功率或中間電路功率；測量制動阻力的功率；測量轉數；以及測量溫度；使用該複數個操作條件作為用於對該有軌電動車之全部制動功率進行控制及調整之至少一者的輸入變數，該控制及調整之至少一者包括：配合一儲存的特徵曲線使用該複數個操作條件以判定額定值/實際值之比較，該特徵曲線可利用於遵守由有軌電動車駕駛員及在標準中至少一者所規範的制動減速度極限值；經由至少一者控制裝置及調整裝置，該額定值/實際值之比較的變化將啟動該有軌電動車所配發的同步電機單獨地且逐一地以及該有軌電動車之儲能彈簧摩擦制動裝 置。
2. 如申請專利範圍第1項的方法，其中同步電機的制動功率及儲能彈簧摩擦制動裝置的制動功率彼此間以單獨被啟動。
3. 如申請專利範圍第1項的方法，其中根據所測得的操作值形成實際的特徵曲線，並與符合所要求的制動值的額定曲線作比較，及其中在顧及容許偏差帶的情況下，在制動之額定值與實際值之間有偏差時，啟動其他的引擎的制動裝置或儲能彈簧摩擦制動裝置。
4. 如申請專利範圍第1項的方法，其中由一邏輯閉鎖機構防止超過一個的制動構件同時啟動。
5. 如申請專利範圍第1項的方法，其中所有的儲能彈簧制動裝置一起啟動。
6. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該等同步電機之制動或彈簧儲能制動裝置以制動構成為可以被關閉的。
7. 如申請專利範圍第1項的方法，其中產生制動轉矩的裝置中的至少一者是與一電容器並聯。
8. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該方法係用於制動有軌電動車。
9. 如申請專利範圍第2項的方法，其中根據所測得的操作值形成實際的特徵曲線，並與符合所要求的制動值的額定曲線作比較，及其中在顧及容許偏差帶的情況下，在制動之額定值與實際值之間有偏差時，啟動其他的引擎的制動裝置或儲能彈簧摩擦制動裝置。
10. 如申請專利範圍第2項的方法，其中由一邏輯閉鎖機構，防止超過一個的制動構件同時啟動。
11. 如申請專利範圍第2項的方法，其中所有的彈簧儲能制動裝置一起啟動。
12. 如申請專利範圍第2項的方法，其中該等同步電機制動或彈簧儲能制動裝置之制動構成為可以被關閉的。
13. 如申請專利範圍第3項的方法，其中由一邏輯閉鎖機構，防止多於一個的制動構件同時啟動。
14. 如申請專利範圍第3項的方法，其中所有的儲能彈簧制動裝置一起啟動。
15. 如申請專利範圍第3項的方法，其中同步電機制動或彈簧儲能制動裝置之制動構成為可以被關閉的。