JPH05236604A - 電気的に駆動される車両の、損失の少ない制動法 - Google Patents

電気的に駆動される車両の、損失の少ない制動法

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JPH05236604A
JPH05236604A JP4320109A JP32010992A JPH05236604A JP H05236604 A JPH05236604 A JP H05236604A JP 4320109 A JP4320109 A JP 4320109A JP 32010992 A JP32010992 A JP 32010992A JP H05236604 A JPH05236604 A JP H05236604A
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Harald Konrad
コンラート ハラルト
Siegfried Puschel
ピューシェル ジークフリート
Gerald Stein
シュタイン ゲラルト
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Linde GmbH
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 モータにおける高い発熱を回避し、エネルギ
ーの節約できる制動法を提供する。 【構成】 それぞれ車両側に配属され互いに並列に接続
され、パルス制御装置により制御される2つの電気モー
タ1,2を備えた、電気的に駆動される車両の、損失の
少ない制動法において、一方では次の構成が提案されて
いる。即ち電気モータ1,2の回転数に対する所定の閾
値を上回わると有効電流制動を用いて車両を制動し、該
閾値を下回わると逆電流制動を用いて車両を制動する。
他方では、回転数閾値ではなく、電池22の電流も、両
方の異なる制動動形式の1つのための尺度として用いら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、それぞれ車両側に配属
され互いに並列に接続され、パルス制御装置により制御
される2つの電気モータを備えた、電気的に駆動される
車両の損失の少ない制動法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来は前述の形式の駆動装置を有する車
両は逆電流制動により制動される。この場合この制動過
程は運転者により例えば2ペダル制御の場合は逆ペダル
の操作により開始され、1ペダル制御の場合は手動スイ
ッチによる走行方向の切り換えにより開始される。次に
制動がペダル位置に比例して行われる。
【0003】制動トルクを発生させる目的で電気回路を
用いて、電気モータを励磁する磁界の極性を反転させる
か、または電気モータを流れる電流の方向を反転する。
【0004】逆電流制動の場合、両方の並列に接続され
ている電気モータを反転回転方向へ電気的に切り換え
る。しかし他方、モータは車両の車輪によりなおもとの
回転方向に駆動される。この場合、両方のモータの電機
子はそれぞれ電機子ダイオードを用いて短絡され、さら
に励磁磁界が、十分に高い制動トルクを発生する目的
で、電流パルスにより励磁される。短絡電流は電機子ダ
イオードを介して、各々の電機子の内部抵抗にジュール
損失を生ぜさせる。制動過程の際に現われる電流の強さ
は残りの走行作動に比較して高く、さらに数秒以内に各
々のモータの電機子を流れる。そのためここでジュール
損失にもとづいて高い熱の発生が生じこれが電気モータ
の寿命を著しく低下させる。
【0005】
【発明が解決すべき課題】本発明の課題は、発生するジ
ュール熱損失およびこれに伴う欠点を回避した、冒頭に
述べた形式の駆動装置を有する車両のための制動法なら
びにこの方法に適した装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明により
次のようにして解決されている。即ち電気モータの回転
数に対する所定の閾値を上回わると有効電流制動を用い
て車両を制動し、該閾値を下回わると逆電流制動を用い
て車両を制動する。
【0007】回転数測定器により検出される回転数に対
する所定の閾値を上回わると、制動過程の開始時に両方
の電気モータの各々が有効電流制動により制動される。
この種の制動の場合、モータの力学的回転エネルギーの
一部が電気エネルギーへ変換され、これが電流の形式で
電圧源(電池)へ再び帰還される。
【0008】有効電流制動は、運動エネルギーが電気エ
ネルギーへの変換のために十分に供給される限り、すな
わち電気モータの回転数が所定の値を上回わらない限
り、有効である。モータ回転数が小さすぎると、制動ト
ルクはもはや形成されない。
【0009】そのため回転数に対する所定の閾値を下回
わると、本発明により自動的に逆電流制動へ切り換えら
れ、これにより車両が最終的に静止へ移行される。
【0010】この場合、2つの実施例が考えられる。即
ち第1は、相応の走行方向発信器(ペダルまたは手動ス
イッチ)が操作されている限り車両が加速される。第2
は、制動後に両方のモータに電流を流さないようにし
て、車両を停止させる。後者の実施例の場合は相応の走
行方向保護装置の開放により回転数のゼロ通過の際にモ
ータを電流ゼロへ移行させる。
【0011】この場合、有利は構成として、制動過程の
後に外部から駆動トルクが作用すると、電気モータの相
応の逆トルクにより車両が停止されるこの場合、相応の
調整が、ゼロ点からの両方向(上昇または低下)への偏
差の補償を引き受ける。これにより車両が斜面上でも停
止できる。
【0012】走行状態を特徴づける重要な量の連続的な
検出と並んで、本発明によれば、制動過程を定める値を
常時検出して論理結合する。
【0013】この種の論理結合の結果は、本発明により
簡単に技術的に変換する目的で用いられる。
【0014】制動過程を定める量として両方の電気モー
タの回転数と走行方向発信器の位置が用いられる。
【0015】次に2ペダル制御のための論理結合則を示
す。手動スイッチによる1ペダル制御に対しては同様の
結合則が形成される。
【0016】本発明によれば回転数測定器から供給され
る信号が閾値スイッチを用いて2進信号へ変換される。
この場合、論理“1”は、回転数に対して本発明により
設けられる閾値を上回わる回転数を表わし、論理“0”
はそれを下回わる回転数を表わす。
【0017】さらに走行方向発信器の両方の信号がその
都度に2進信号へ変換される。この場合、論理“1”は
操作されたペダルを表わし、論理“0”は操作されない
ペダルを表わす。
【0018】本発明によれば、これから形成される3つ
の2進信号が論理結合回路へ導びかれ、その出力側が2
進信号を供給する。例えば制動時にはこの出力信号の論
理“0”は有効電流制動を表わし、他方、論理“1”は
逆電流制動を表わす。走行時には出力信号は論理“1”
を供給し、停止時には論理“0”を供給する。
【0019】前記の課題は次の方法によっても解決され
ている。即ち、車両を電池電流に依存して、有効電流制
動によりまたは逆電流制動により制動する。
【0020】この構成においては、制動過程のために両
方の電気モータの回転数を検出するのではなく、電池電
流の大きさと方向を連続的に検出する電流検出器を用い
て電池電流の測定だけが必要とされる。
【0021】逆電流制動の際のように走行作動時には、
電池から時間平均において正の方向へ電流が供給され
る。この場合、逆方向制動時には電池電流は時間平均に
おいて著しくわずかである。有効電流制動時には、電池
への電池電流の帰還給電の歳に電池電流の流れ方向は逆
になる。
【0022】そのため走行状態および制動状態における
電池電流のこの異なる特性が、車両をこの電池電流に依
存して制動可能にする。
【0023】損失の少ないこの方法の場合、回転数測定
器が完全に省略される、しかし少なくとも、車両の制動
のための回転数閾値の検出が必要なくなる。
【0024】制動過程のための回転数閾値は本発明の第
1の方法により十分正確には選定されないと例えば、帰
還給電のためにまだ十分な制動電流が電池へ供給される
にもかかわらず、有効電流制動から逆方向制動への早期
化された切り換えが行われる。しかし遅延化された切り
換えも行われ、これにより有効電流制動時相の終わり
に、小さすぎる制動モーメントにより動作される。有効
電流制動から逆電流制動へのこのような誤調整された切
り換えは、衝撃的な制動経過により見立つ。
【0025】本発明による第2の方法の場合、車両が電
池電流に対する所定の閾値を上回わる時は有効電流制動
により制動し、この閾値を下回わる時は逆方向電流制動
により制動すると有利である。
【0026】この場合、車両の走行時に電池から正の方
向で供給される電流は電流検出器により検出されて、さ
らに適切な回路において所定の閾値と比較される。
【0027】この閾値を下回わると有効電流制動がもは
や作動される、何故ならば車両は、有効電流制動よりな
お十分に高い制動トルクを発生するためには、走行が遅
すぎるからである。この場合、制動過程の始動の際に直
ちに逆電流制動へ切り換えられる。この目的のために、
電流検出器により検出される電池電流−これは有効電流
制動時には電池へ逆方向へ案内される−が、第2の所定
の閾値と比較される。電池へ帰還給電される制動電流が
この所定の閾値を下回わり、さらにその都度に絶対値が
互いに比較されると、有効電流制動によりまだ小さすぎ
る制動トルクが発生される。そのため本発明により、車
両をさらに効果的に制動するために逆電流制動へ切り換
えられる。
【0028】この本発明の構成は、本発明の第1の方法
の構成と類似に実施できる。
【0029】例えば種々の2進信号の論理結合が形成さ
れ、この場合、この論理結合の結果が有効電流制動また
は逆電流制御を決定する。
【0030】例えば、電池電流用の電流検出器から供給
される信号は、2つの閾値スイッチを用いて2進信号へ
変換される。
【0031】正の方向へまたは負の方向へ流れる電池電
流に応じて、電池電流の絶対値が、それぞれ1つの所定
の閾値と比較される。この場合、論理“1”はこの閾値
を上回わる電池電流を表わし、論理“0”は下回わる電
池電流を表わす。
【0032】さらに走行方向発信器の両方の信号はそれ
ぞれ1つの2進信号へ変換される。この場合、例えば論
理“1”は走行方向発信器のペダルの操作されたことを
示し、論理“0”はペダルの操作されないことを示す。
【0033】そのため例えば前進方向への直線走行の場
合は、制動過程を開始する目的で後退方向ペダルが操作
される。さらに正方向へ流れる電流が所定の閾値を上回
わると、3つの2進値が、即ち電池電流を表わす論理
“1”、前進ペダルを表わす論理“0”および後退ペダ
ルを表わす論理“1”が形成される。
【0034】これらの3つの2進信号は論理結合回路へ
導びかれる。この場合それの出力側は例えば論理“0”
を供給する。この場合はこの論理“0”は有効電流制動
を表わす必要がある。
【0035】有効電流制動中は論理結合回路へ、第2の
閾値スイッチにより供給される2進信号が導びかれる。
このスイッチは負方向へ導びかれる電池電流(電池へ帰
還される電池電流)が所定の閾値と比較される。この2
進値が“1”から“0”へ変化すると、それに応じて論
理回路の出力が“0”から“1”へ変化し、これにより
逆電流制動が開始される。
【0036】この論理結合の出力信号は前述の両方の本
発明による方法を実施する装置へ導びかれる。この場合
この装置は両方の電気モータが励磁磁界のために設けら
れている電機子において、第1の電気接点と接続されて
おり、さらに第2の電機接点が、両方の電気モータへの
給電線路の一方において取り付けられており、該第2の
接点は第1の接点と作用接続されている。
【0037】これらの両方の接点の作用接続は、一方の
接点が開くと他方の接点が閉じる。
【0038】両方の電気モータの電機子側をそれぞれ接
続する第1の電気接点の使用は、ドイツ連邦共和国特許
出願公開公報第2139571号に提案されている。こ
の接点は両モータの両方の電機子側の間の電圧差の除去
を引き受ける。この種の例えば逆電流制御の際に現われ
る電圧差は、両方のモータの間にループ電流が生じてこ
れにより一方のモータが他方のモータを駆動する時に、
一方のモータを阻止する。
【0039】さらにこの種の接点がカーブ走行の際の車
両の安定性を高める。調整電流が、カーブ内側のモータ
の電機子における電流の強さを高めることができる。こ
れによりこのモータの回転数が、通常の制御−および調
整特性により定められるよりも、一層強く低下させる。
【0040】さらにカーブ内側のモータの所定のハンド
ル旋回角度の場合に完全に電流がゼロにされる。さらに
相応の走行方向保護装置と第1接点が開かれる。並列の
カーブ内側のモータへのカーブ外側のモータの反作用
は、第1接点が開かれると除去される。
【0041】一方の接点へ電気抵抗が並列に接続されて
いると有利である。第1接点が開かれると調整電流がこ
の抵抗を介して、励磁磁界方向へ設けられている、両方
のモータの電機子側の間を流れる。例えば逆電流制動の
場合、このことは前述の利点を生ぜさせる。
【0042】本発明による方法は次のように有利に実現
される。即ち論理結合回路の出力側を第1の電気接点と
作用接続し、該論理結合回路の入力側に制動過程を定め
る量を作用させる。
【0043】そのため結合回路の入力側に加えられる、
制動過程を表わすデータが、第1電気接点の開閉を作動
し、これによりさらに第2の接点の特性が前もって与え
られる。この場合たとえば前述の論理結合側が適する。
この論理結合回路の2進出力側が両方の電気スイッチの
位置を定め、この位置が有効電流制動から逆電流制動へ
の移行を可能にする。
【0044】
【実施例】次に本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
【0045】図面に本発明の電気的に駆動される車両の
損失の少ない制動に適した装置が示されている。
【0046】電気モータ1および2は走行方向保護装置
12〜19と並列に接続されている。保護装置14およ
び15が閉じられるとそれぞれの相応の装置13および
12が自動に開かれる。同様のことが走行方向保護装置
に16〜19に対して当てはまる。電気モータ1および
2はそれぞれ電機子ダイオード11,10、磁界コイル
7,6および磁界ダイオード9,8を有する。第1電気
接点3が、両方の電気モータの、励磁磁界へ設けられて
いる電機子側を接続する。この接点3は、両方の電気モ
ータへの電流案内線路の一方における第2の電気接点4
へ作用接続されている。接点3が閉じられると接点4が
自動的に開き、接点3が開かれると接点4が自動的に閉
じられる。接点3へ電気抵抗5が並列に接続されてい
る。
【0047】サイリスタ21は直流調整器を形成する。
帰還給電ダイオード20と抵抗24は有効電流制動の際
に必要とされる。ヒューズ23が電流ピークから保護す
る。電池22が車両駆動装置に給電する。電流検出器2
5がモータ電流を測定し、電流検出器26が電池電流を
測定する。
【0048】図示されていない論理結合回路へ3つの2
進信号が導びかれる。そのうちの2つは走行方向発信器
から送出され、どちらの走行方向が作動されているかを
示す。3番目の信号は閾値スイッチから取り出される。
このスイッチは、両方の本発明による方法のうちの第1
の実施例の場合は、回転数測定器から供給される信号
を、回転数のための所定の域値と比較する。
【0049】例えば前進運転の場合は論理結合回路の出
力信号により接点4が閉じられてそのため接点3が開か
れる。走行方向保護装置14と15ないし16と17が
閉じられ、これにより、サイリスタ21が、閉じると電
流が両方の電気モータ1と2の中を流れる。サイリスタ
21が開くと電流がそれぞれ電機子ダイオード11,1
0の中を流れ、さらに両方の電気モータ1および2の磁
界ダイオード9と8の中を流れる。
【0050】抵抗5の両端の補償電流が両方の並列の電
気モータの相互の不利な影響を阻止する。
【0051】制動時には逆の走行方向が作動される。走
行方向保護装置12,13および18,19が閉じて、
これによりその対応の装置14,15および16,17
が開かれる。両方の電気モータ1および2を流れる電流
方向が逆になる。論理結合回路の出力が、所定の閾値を
上回わる回転数の場合に、接点4が開かれることを即ち
接点3が閉じられることを、作動する。これにより車両
が有効電流制動により制動される。サイリスタ21が閉
じられると抵抗24を介して電流が両方のモータ1およ
び2と磁界7および6の中を流れる。さらにいわゆる制
動電流が形成される。この電流は帰還給電ダイオード2
0を介して、両方のモータ1および2と磁界コイル7お
よび6を流れる。励磁磁界方向に存在する、両方の電気
モータ1および2の電機子側では、閉じた接点3を介し
て電流が流れない。
【0052】制動電流が所定の高さを上回わると、サイ
リスタ21が開かれて制動電流が逆方向へ、帰還給電ダ
イオード20,両方のモータ1および2,磁界コイル7
および6,磁界━および電機子ダイオード9および8な
いし11および10を介して、電池22へ還流する。
【0053】閾値スイッチへ前もって与えられている回
転数閾値は、この実施例においては200rpmであ
る。この値を下回わると回転エネルギーは、十分に強い
制動電流を発生するにはもはや十分ではない。それにも
かかわらず効果的な制動を可能にするために、この閾値
を下回わると逆電流制動へ切り換えられる。
【0054】この目的で論理出力結合回路の出力によ
り、接点4の閉成と接点3の開放が作動される。車両保
護装置12〜19は変化されない。サイリスタ21が閉
じられると電流が磁界コイル7および6により発生さ
れ、これにより磁界が励磁されて制動モーメントが適切
に維持される。サイリスタ21が開かれると励磁除去に
もとづき磁束が低減して電気モータ1および2の電機子
を流れる電流が還流する。
【0055】回転数測定器により最終的に装置におい
て、0へ戻る回転数が検出されると走行方向保護装置1
2,14,16および18ならびに接点3が開いて、外
部から駆動力が作用しない時は車両は停止する。
【0056】前述の本発明による方法の実施例と同様に
車両は電池電流に依存して有効電流制動によりまたは逆
電流制動により制動される。この目的で電流検出器26
により測定される信号が電池電流に対して例えば2つの
閾値スイッチへ導びかれる。さらに電流検出器25の信
号も両方の制動形式のうちの一方のための尺度として用
いられる。電池22が電流を電気モータ1および2へ供
給し、電池電流が正の方向へ流れると、電流が電池22
へ帰還給電されて電流が負の方向へ流れる。
【0057】有効電流制動から逆電流制御への切り換え
は、電池の中へ帰還給電される電池電流が所定の閾値を
下回わると、行なわれる。この場合、切り換えの尺度は
電池電流により即ち帰還給電される制動電流により、モ
ータ回転数に依存せずに与えられる。この帰還給電され
る制動電流は有効電流制動の効率に対する直接の尺度で
ある。これが低すぎる制御トルクを形成すると、本発明
により、はじめて回転数に依存せずに逆電流制動へ切り
換えられる。
【0058】本発明により例えば約3秒間続く、逆電流
制動だけに起因する制動過程の場合に現われる、モータ
電機子中の500Aまでの電流値が効果的に低減され
て、さらに有効電流制動により部分的に電池へ帰還給電
される。そのため電気モータ1および2の電機子におけ
るジュール熱損失およびエネルギー消費は十分効果的に
回避される。回転数に対するおよび帰還給電される電池
電流に対する閾値を下回わると、従来のような熱的な大
きな損失が生ずることなく停止までの効果的な制動が可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の回路図である。
【符号の説明】
1,2 電気モータ、 3,4 接点、 5 抵抗、
6,7 界磁コイル、8,9 磁界ダイオード、 1
0,11 接極子ダイオード、 12,13,14,1
5,16,17,18,19 スイッチ、 20 帰還
給電ダイオード、 21 サイリスタ、 22 電池、
23 ヒューズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲラルト シュタイン ドイツ連邦共和国 ヘースバッハ アッフ ェルバッハシュトラーセ 6

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれ車両側に配属され互いに並列に
    接続され、パルス制御装置により制御される2つの電気
    モータを備えた、電気的に駆動される車両の、損失の少
    ない制動法において、電気モータ(1,2)の回転数に
    対する所定の閾値を上回わると有効電流制動を用いて車
    両を制動し、該閾値を下回わると逆電流制動を用いて車
    両を制動することを特徴とする、電気的に駆動される車
    両の、損失の少ない制動法。
  2. 【請求項2】 制動過程の後に外部から駆動トルクが作
    用すると、電気モータ(1,2)の相応の逆トルクにより
    車両が停止される、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 制動過程を定める値を常時検出して論理
    結合する、請求項1又は2記載の方法。
  4. 【請求項4】 制動過程を定める量として両方の電気モ
    ータ(1,2)の回転数と走行方向発信器の位置とが用
    いられる、請求項3記載の方法。
  5. 【請求項5】 それぞれ車両側に配属され互いに並列に
    接続され、パルス制御装置により制御される2つの電気
    モータを備えた、電気的に駆動される車両の、損失の少
    ない制動法において、車両を電池電流に依存して、有効
    電流制動によりまたは逆電流制動により制動することを
    特徴とする、電気的に駆動される車両の、損失の少ない
    制動法。
  6. 【請求項6】 電池電流の所定の閾値を上回わると有効
    電流制動を用いて車両を制動し、該閾値を下回わると逆
    電流制動を用いて車両を制動する請求項5記載の方法。
  7. 【請求項7】 有効電流制動中に、電池へ帰還給電され
    る電池電流の所定の閾値を下回わると、逆電流制動へ切
    り換える、請求項5又は6記載の方法。
  8. 【請求項8】 制動過程の後に外部から駆動トルクが作
    用すると、電気モータ(1,2)の相応の逆トルクによ
    り車両を停止する、請求項5から7までのいずれか1項
    記載の方法。
  9. 【請求項9】 制動過程を定める値を常時検出して論理
    結合する、請求項5から8までのいずれか1項記載の方
    法。
  10. 【請求項10】 制動過程を定める量として電池電流と
    走行方向発信器の位置を用いる、請求項9記載の方法。
  11. 【請求項11】 両方の電気モータ(1,2)が、励磁
    磁界のために設けられている電機子において、第1の電
    気接点(3)と接続されており、さらに第2の電気接点
    (4)が、両方の電気モータ(1,2)への給電線路の
    一方において取り付けられており、該第2の接点は第1
    の接点(3)と作用接続されている装置。
  12. 【請求項12】 第1の接点(3)へ電気抵抗(5)が
    並列に接続されている請求項11記載の装置。
  13. 【請求項13】 論理結合回路の出力側を第1の電気接
    点(3)と作用接続し、該論理結合回路の入力側に制動
    過程を定める量を作用させる、請求項11又は12記載
    の装置。
JP4320109A 1991-11-30 1992-11-30 電気的に駆動される車両の、損失の少ない制動法 Pending JPH05236604A (ja)

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