(57)【特許請求の範囲】
【請求項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）運転者に前記ブレーキ装置（３１）をかけるように促すステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）に続いて、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、
（ｃ）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、
（ｄ）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、
を含む、方法。
【請求項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。
【請求項３】
（ｅ）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、
（ｆ）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、
（ｇ）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。
【請求項４】
（ｈ）ステップ（ｇ）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、
（ｉ）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。
【請求項５】
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）トラクションモータ（２２）に所定の力を牽引要素（２３）へ付加させる前に、運転者に前記ブレーキ装置（３１）をかけるように促し、
（ｉｉ）（ｉ）に続いて、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、
（ｉｉｉ）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、
を備えるシステム。
【請求項６】
（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５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
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。
【図１】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２】図１の駆動系の運転者制御盤の概略図である。
【図３】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。
【図４】別のブレーキ検査手順を示すフローチャートである。
【図５】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。
【図６】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。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
「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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【符号の説明】
【００３１】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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