(57)【要約】【課題】各車輪1に回転電気機械2が回転接続し、各回転電気機械2は一つの車輪のみと連結し、電気機械を制御する車輪の電子的制御モジュールは同じ一つの車輪23を制御し、各電子制御モジュールは所定の振幅と符号とを有する制御トルクを各車輪に選択的に与え、各車輪は所定の制御トルクに応じて車両に縦方向駆動力または縦方向制動力を与え、車両の縦方向移動を管理する中心ユニット3が車輪の電子制御モジュール23の全てを制御する道路走行車両用の電気ブレーキシステム。【解決手段】中心ユニットが、車両に望まれる全制動力を表す所定の振幅を有する車両の制動指令信号によって活性化される制動機能モードと、制動指令信号の振幅とは無関係な制動モードとを有し、中心ユニットは、車輪全体の縦方向の力の合計が回転電気機械によって出されるように上記制動指令信号の振幅の関数で車輪の全ての電子的制御モジュール全体を制御する。
2009531008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各車輪（1）に少なくとも一つの回転電気機械（2）が回転接続し、各回転電気機械（2）は一つの車輪のみと連結し、電気機械を制御する車輪の電子的制御モジュールは同じ一つの車輪（23）を制御し、各電子制御モジュールは所定の振幅と符号とを有する制御トルクを各車輪に選択的に与え、各車輪は所定の制御トルクに応じて車両に縦方向駆動力または縦方向制動力を与え、さらに、車両の縦方向移動を管理する中心ユニット（3）を有し、この中心ユニット（3）が車輪の上記電子制御モジュール（23）の全てを制御する、道路走行車両用の電気ブレーキシステムにおいて、
中心ユニット（3）が、車両に望まれる全制動力を表す所定の振幅を有する車両の制動指令信号によって活性化される制動機能モードを有し、制動モードでは制動指令信号の振幅とは無関係に中心ユニット（3）が、車輪(1)全体の縦方向の力の合計が回転電気機械によって出されるように、上記制動指令信号の振幅の関数で車輪の全ての電子的制御モジュール（23）全体を制御し、さらに、車両１トン当り350ｋＷ以上のパワーで電気エネルギーを熱で放散する手段を有し、全ての回転電気機械（2）が車両１トン当り350ｋＷ以上のピークパワーを出力できることを特徴とする電気ブレーキシステム。
【請求項２】
上記の制動指令信号の振幅の関数が比例関数である請求項1に記載のブレーキシステム。
【請求項３】
少なくとも一つの車輪と組合された機械的ブレーキ装置（71）を有し、この機械的ブレーキ装置（71）は制動指令装置によって制御される電気アクチュエータ（7）によって制御され、上記制動指令装置は車両の縦方向速度の限界値以下でのみ活性化され、この限界値が10km／時以下である請求項1に記載のブレーキシステム。
【請求項４】
少なくとも一つの車輪と組合された、駐車ブレーキ（35）の指令のみによって作動される車輪の機械的ブレーキ装置（71）を有する請求項1に記載のブレーキシステム。
【請求項５】
機械的サービスブレーキのない請求項1に記載のブレーキシステム。
【請求項６】
制動モードでスリップ制御デバイスが車輪のスリップを検出したときに車輪の制御トルクを減少させる各車輪のスリップ制御装置を有する請求項1に記載のブレーキシステム。
【請求項７】
各車輪の回転速度信号の導関数をリアルタイムで計算して各車輪の加速／減速を表す信号を求め、それを縦方向加速度センサー（34）から得られる車両の実際の加速／減速信号と比較する、請求項6に記載のブレーキシステム。
【請求項８】
牽引用電気機械（2）がリソルバータイプの角度位置センサーを備えている請求項6または7に記載のブレーキシステム。
【請求項９】
電気エネルギーを熱的に放散させる手段が一つまたは複数の放散用電気抵抗器（6）から成る請求項1〜8のいずれか一項に記載のブレーキシステム。
【請求項１０】
各車輪が車輪内部にビルトインされた回転電気機械を有する請求項1に記載のブレーキシステム。
【請求項１１】
上記車輪（1）の一方と、この一方の車輪と組合された電子制御モジュールと、電子的放散モジュール（60）から供給される放散装置とを有する、中心電気ライン（40）に接続された、少なくとも２つのサブシステム（A、B）を有する請求項１〜１つのいずれか一項に記載のブレーキシステム。
【請求項１２】
４輪を有する車両の各車輪が少なくとも一つの回転電気機械（2）に回転連結し、この回転電気機械（2）は２つのサブシステムを有し、各サブシステムは２つの車輪を有し、各サブシステムは車両の反対側の斜め角度の所にある車輪をクループ化する請求項11に記載のブレーキシステム。
【請求項１３】
２つのサブシステムを有し、各サブシステムの放散装置は車両１トン当り250ｋＷ以上のパワーを有し、全ての回転電気機械（2）は車両１トン当り500ｋＷ以上のピークパワーを出力する請求項11または12に記載のブレーキシステム。
【請求項１４】
各サブシステム（A、B）が過電流保護装置（41A、41B）を介して中心電気ライン（40）に接続され、この中心電気ライン（40）に電気エネルギー供給手段が接続している請求項11〜13のいずれか一項に記載のブレーキシステム。
【請求項１５】
パワー要素を制御し、駆動するための電気を給電する低電圧給電段を有し、この低電圧給電段は第１給電装置と少なくとも１つの第２給電装置とから成り、第１給電装置および第２給電装置は第１セクション（43A）と第２セクション（43B）とを有する低電圧電気ライン（43）を介して互いに接続され、第１セクションおよび第２セクションは必要に応じて相互連結を切ることできる上記２つのセクションを絶縁するガルバニック絶縁器（430）に接続され、その一方が電圧不足になった場合には、サブシステムの一方(A)の各車輪の電子制御モジュール（23）および電子放散モジュール（60）に第１セクションから給電され、サブ-システムの他方（B）の各車輪の電子制御モジュール（23）および電子放散モジュール（60）へは第２セクションから給電される請求項11〜14のいずれか一項に記載のブレーキシステム。
【請求項１６】
車両の縦方向移動を管理し、全ての車輪の電子制御モジュール（23）を制御する中心ユニット（3）を有し、この中心ユニット（3）は、ドライバが利用できるブレーキ制御装置（32）を有し、このブレーキ制御装置（32）は少なくとも一つの第１センサー（C1）と第２センサー（C2）に機械的に接続し、この第１センサー（C1）は車両に要求される全制動力を表す所定の振幅を有する制動制御信号を出し、第２センサー（C2）は車両に要求される全制動力を表す所定の振幅を有する制動制御信号を出し、第１センサー（C1）は上記中心ユニット（3）にその制御信号を出力し、第２センサー（C2）は各車輪の電子制御モジュール（23）にその制御信号を出力する請求項11〜15のいずれか一項に記載のブレーキシステム。
【請求項１７】
パワー要素を制御し、駆動する電気を供給する低電圧供給段を有し、この低電圧供給段は第１給電装置と第２給電装置とから成り、この第１給電装置および第２給電装置は第１セクション（43A）と第２セクション（43B）とから成る電気ライン（43）を介して互いに接続しており、第１セクション（43A）および第２セクション（43B）は必要に応じてこれら２つのセクション相互連結を切ることができるガルバニックアイソレータ（430）を介して互いに接続され、これらセクションの一方が電圧不足になった場合には、上記第１センサー（C1）に中心ユニット(23）と同じセクションから給電され、センサー（C2）は給電を遮断する一組のダイオードを介してサブ-システム(A)の一方の車輪制御電子工学（23）と他方のサブ-システム（B）の車輪制御電子工学（23）との両方から給電される請求項16に記載のブレーキシステム。
【請求項１８】
減速比が10以上である請求項10に記載の車両に電力を供給するシステム。
【請求項１９】
減速比が15以上である請求項10に記載の車両に電力を供給するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路車両に関するものであり、特に、電気駆動式（a traction electrique）道路車両のブレーキシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車とは移動に必要な電気エネルギーを電池に蓄電する車両や、電気エネルギーが発電機を駆動す熱エンジンまたは燃料電池によって生じる車両である。車両の牽引は一つ以上の電気的機械によって行われる。車両の制動は従来の機械的ブレーキシステムで行われるが、電気的ブレーキで機械的ブレーキを補助するようになっている。
【０００３】
電気機械は可逆的（リバーシブル）であるので、車両制動時には発電機として利用できる。この場合、機械的制動エネルギーは車両が吸収すべき電気エネルギーに転換され、一部は熱となって発散される。この操作モードは一般に「電気制動」または「再生ブレーキ」とよばれる。
【０００４】
電気牽引力を使用した車両は既に多数提案されている。例えば下記文献には各車輪がそれに属する電気機械によって駆動される直列ハイブリッドタイプの四輪車両が記載れている。
【特許文献１】英国特許第GB 2 383 567号公報
【０００５】
この構造は車両の動的制御機能を変更するのに適している。この特許では電動機によって横揺れモーメントを車両に与えるが、ブレーキに関する記載はない。
下記文献にも各車輪がそれに属する電気機械によって駆動される直列ハイブリッドタイプの四輪駆動車両が記載されている。
【特許文献２】英国特許第GB 2 344 799号公報
【０００６】
電気的ブレーキで従来の機械摩擦タイプのブレーキシステムを補助する操作が詳細に記載されている。
電気機械は発電機として機能して車両を正しく減速し、エネルギーを回収して蓄電器に蓄電する。エネルギーの一部は車両の機械的ブレーキに加わる力を減らすのに使われて失われる。すなわち、車両の主たる制動は液圧制御される機械的ブレーキによって行われる。この機械的ブレーキは一般にアシスト（補助）としてアンチロック機能（一般に「ABS」とよばれる）を備えている。制動操作は車両安全性上重大な機能であるので、機械的ブレーキは車輪をロックするのに十分な大きな動力（puissance）を有し、この動力はアンチロック機能によって緩和（ecretage）され、この緩和は最高グリップに関連している。乗客の安全性を確実にするために、乗用車用ブレーキシステムは一般に「1g」の減速ができるようになっている（ここで、gは加速度単位で、１は地球の重力に対応する値である。
【０００７】
さらに、電気牽引車両において電気機械を車輪に組み込むことは、機械的シャフトを無くし、車両の一般構造より大きな自由度を与える点で特に価値がある。電気機械を車輪に組み込む装置はすでに多数知られている。下記文献には遊星歯車列を用いてトルクを各車輪に伝達する４つの電気機械が記載されている。
【特許文献３】国際特許公開第WO 2003/065546号公報
【０００８】
下記文献には、車輪内部の車輪の垂直懸架装置と回転牽引用電気機械の両方を一体化した地面との接地システムが開示されている。
【特許文献４】欧州特許第EP 0878332号公報
【０００９】
車輪と電気機械との間に減速段があり、これは車輪と同軸な歯車と噛み合っている。車輪はサービスブレーキ（frein de service）の役目をするディスクブレーキである。この接地システムは車輪のターニングを可能にするピボットも有している。接地システムの機械的機能の全ては車輪内に組み込まれている。
下記文献には電気機械と、この電気機械を制御する電子手段とを車輪内部に収容した装置が記載されている。
【特許文献５】ドイツ特許第DE 100 54 368号公報
【００１０】
車両を固定すること以外では機械的ブレーキを無くすことの可能性が論議されている。しかし、電気牽引車両の機械的ブレーキを無くすことはまだギャンブルである。すなわち、車両と車輪を重くせずに、十分に強力で、極めて信頼できる電気的ブレーキでなければならないことは明らかである。さらに、サービスブレーキを掛けたときに軌道安定性を損なわずに車両を制動でき、極めて変動し不均一である最高グリップを各車輪で使用でき、最大制動時に生じる全てのエネルギーを吸収できるように、電気的ブレーキを制御できなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、車両の接地装置の設計（アーキテクチャ）が単純化できる完全に電気的なブレーキを提供することにある。
本発明は、高い安全レベルでサービスブレーキ（frein de service）を機能させることができる実用的な完全に電気的な手段を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、道路走行車両用の電気ブレーキシステムを提供する。この電気ブレーキシステムでは各車輪に少なくとも一つの回転電気機械が回転接続し、各回転電気機械は一つの車輪のみと連結し、電気機械を制御する車輪の電子的制御モジュールは同じ一つの車輪を制御し、各電子制御モジュールは所定の振幅と符号とを有する制御トルクを各車輪に選択的に与え、各車輪は所定の制御トルクに応じて車両に縦方向駆動力または縦方向制動力を与え、さらに、車両の縦方向移動を管理する中心ユニットを有し、この中心ユニットが車輪の上記電子制御モジュールの全てを制御する。中心ユニットは、車両に望まれる全制動力を表す所定の振幅を有する車両の制動指令信号によって活性化される制動機能モード（mode de fonctionnement de freinage）を有し、制動モードでは制動指令信号の振幅とは無関係に中心ユニットが車輪全体の縦方向の力の合計が回転電気機械によって出されるように上記制動指令信号の振幅の関数で車輪の全ての電子的制御モジュール全体を制御する。さらに、車両１トン当り350ｋＷ以上のパワーで電気エネルギーを熱で放散する手段を有し、全ての回転電気機械が車両１トン当り350ｋＷ以上のピークパワーを出力できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の車両ブレーキシステムには機械式のサービスブレーキはない。本発明の特に有利な一つの実施例では車両のどの車輪も機械式のサービスブレーキを有していない。どのような制動制御信号の振幅でも、換言すれば最大強度の制動時でも、制動は電気的に行われる。すなわち、発電機として電気機械を使用することで確実に行われる。
各車輪は各車輪に選択的に制動力を発生させることが可能な一つまたは複数の専用の電気機械を有している。複数の車輪、例えば1本の車軸上の車輪に共通した電気機械にしてはならない。この場合には機械的伝達があり、車輪間に差がある。電気機械は各車輪に可能最大限の制動力を与えるのに必要な寸法にする。
【００１４】
本発明システムは電気エネルギーの熱にして放散させる手段を当然有している。この手段は吸収した高電力を例えば一つまたは複数の放散電気抵抗器へ送り、（例えば水の循環で）効果的に冷却する。公知の電気的アキュムレータは車両重量の点から許されない容積にしない限り、緊急時の制動で生じる電力は吸収できず、長時間続く制動で生じる電気エネルギーの全てを吸収することはできない。他の放散手段、例えばコイル間磁気共役や冷却強磁体性の水循環を採用することもできる。従って、本発明は環境から分離した独立の電気システムを形成することができ、全ての状況で車両に電気的ブレーキをかけることができ、車両外部に電気エネルギー交換器を付ける必要がない。従って、車両に適用でき、それよりはるかに難しい自動車、電車のように電気ネットワークに接続している電気的ブレーキシステムに応用できる。
【００１５】
制御エレクトロニクスにはリダンダンシーを取り入れるのが好ましい。また、安全上の理由から、ハードウェアリダンダンシーを取り入れるのが有利である。本発明の特に有利な実施例のブレーキシステムでは下記を区別することができる：
（１）牽引に必要な電力と、電気的制動によって発生する電力とが流れるパワー段（etage）、
（２）パワー要素を制御し、駆動するための漸減を供給する低電圧供給段、
（３）車両の制動指令信号を流す段。
【００１６】
一緒に示すアーキテクチャではこれらの段の各々が一定レベルのリダンダンシーを有する。各段で提案したリダンダンシーは単独で使用するか、他と組合せて使うことができる。もちろん、提案した全てのリダンダンシーを合せて信頼性のレベルを上げることもできる。
【００１７】
パワー段では、複数、少なくとも２つ、さらに好ましくは各駆動輪ごとに一つの回転電気機械を使用する。これで既に一定のリダンダンシーが与えられる。さらに、電気エネルギーを熱的に放散させる手段は、抵抗器または制御モジュールが故障した場合に備えて、一定の減速能力を提供することができるようにするために、２つの電子的放散モジュールと２つの放散電気抵抗器とを有するのが好ましい。この場合には以下に示すサブシステムの配置になる。
【００１８】
本発明の重要な観点から、本発明が提供する完全に電気的に制御される道路車両用の電気的ブレーキシステムでは、少なくとも２つの車輪が少なくとも１つの回転電気機械に各々回転接続し、各回転電気機械は単一の車輪と組合され、少なくとも一つの車輪の電子制御モジュールは同じ車輪の電気機械を制御し、各電子的な制御モジュールはある車輪に一定の振幅および記号の制御トルクを選択的に与えることができ、一定の制御トルクに応じた縦方向駆動力または縦方向制動力を車両に与え、さらに、中心電気的なラインに接続して少なくとも２つのサブシステムを有し、各サブシステムは下記から成ることを特徴とする：
（１）車輪の一部、
（２）上記一部の各車輪と組合された電子制御モジュール、
（３）電子的放散モジュールから供給される放散装置。
【００１９】
４輪車両の一つの実施例では、各車輪はそれ自身の回転電気機械に機械的に接続し、各サブシステムは２つの車輪を有するのが好ましい。各サブシステムは車両の対向する斜めに角度の所に位置した車輪を再グループ化するのが好ましい。この解決策は現在の自動車で一般的に使われているダブルの液圧ブレーキ回路よりも大きな安全性があるということが分っている。
【００２０】
さらに、パワー要素を制御し、駆動するための電流を供給するための低電圧供給段は２つの独立した電圧供給源から成るのが有利である。この低電圧供給段は第１供給装置と少なくとも第２供給装置とからなり、第１供給装置および少なくとも第２供給装置は低電圧電気ラインによって互いに接続され、低電圧電気ラインは第１セクションと第２セクションとから成り、第１セクションおよび第２セクションは電圧不足の場合には２つのセクションを絶縁させるガルバニックアイソレータを介して接続されており、サブシステムの一方の各車輪の電子制御モジュールおよび電子放散モジュールは第１セクションから給電され、サブシステムのもう他方の各車輪の電子制御モジュールおよび電子的放散モジュールは第２セクションから給電される。
【００２１】
第１供給装置は例えば中心電気ラインに接続した電圧コンバータから成る。この中心ライン上の電気エネルギーの主たる供給源は例えば燃料電池、電気エネルギーの蓄電器またはリアルタイムで再利用可能な制動エネルギーにすることができる。従って、エネルギー源にはリダンダンシーがある。第２供給装置は低電圧を供給するためのもので、例えば低電圧電池から成る。この第２電圧供与源として第２の電圧コンバータを利用し、それを主ラインに接続するか、蓄電器に直接接続することもできる。２つの電圧供与源は第１セクションと第２セクションとから成る電気ラインを介して互いに接続される。
【００２２】
車両の制動指令信号を流す段は、ドライバが使用する制動指令装置に機械的に接続された（好ましくは別々に接続された）２つのセンサーから成る。これらのセンサーは上記のように全く異なる方法で使用されるのが好ましい。
【００２３】
車両を固定するために駐車ブレーキとして知られた機械的ブレーキ装置を取付けるのが好ましいということを指摘しておく。しかし、この種の装置は車両を制動するため設計されてはならない。急な坂で車両を固定する以外の用途には使わないのが好ましい。従って、本本発明システムは駐車ブレーキの指令だけを受ける少なくとも一つの車輪と組み合わされた車輪の機械的制動装置と組み合わされる。駐車ブレーキ装置は車両の縦方向速度の限界以下、例えば10km／時以下でのみ付勢される制動指令装置を介して電気アクチュエータで駆動するのが好ましい。
【００２４】
本発明はさらに、上記の電気的ブレーキシステムを備えた車両にも関するものである。
【実施例】
【００２５】
本発明の上記以外の目的および効果は添付図面を参照した下記の実施例の説明から明らかになるであろう。しかし、本発明が下記実施例に限定されるものではない。
【００２６】
［図1］は４つの車輪1FrL、1FrR、1ReLおよび1ReRを有する車両の概念図である。1FrLは左前輪、1FrRは右前輪、1ReLは左後輪、1ReRは右後輪を表す。各車輪はそれに機械的に連結した電気機械を備えている。各電気機械は2FrL、2FrR、2ReLおよび2ReRで示してある。以下の説明では、特に必要でない限り、説明を簡単にするために、車両の車輪1または電気機械２の位置を示す接尾記号は記載しないことにする。
【００２７】
各電気牽引力機械2はリソルバータイプの角度位置センサーを備えた三相同期電気機械で、電力線21を介して接続された車輪の電子制御モジュール23によって制御される。各車輪の電子制御モジュール23はそれと組み合わされた電気機械のトルクを制御するように設計されている。従って、電気機械はモーターとして使用でき、且つ発電機として使用できる。各後輪1ReLおよび1ReRは車輪の機械的ブレーキ装置71をさらに備えている。この機械的ブレーキ装置71は制御指令装置によって制御される電気アクチュエータ7によって制御される。
【００２８】
各車輪に機械的に連結された電気機械は種々の装置にすることができる。しかし、電気機械をあまりに大きくしないために、減速比がかなり大きなもの、例えば減速比が少なくとも10、好ましくは15以上のものが有利である。電気機械を車輪と同軸にし、必要な減速比を得るために衛星歯車列で機械的連結を確実に行なうことができる。下記文献に記載のタイプを採用し、減速比を１段加えるのが好ましい。
【特許文献６】欧州特許第EP 0878332号公報
【００２９】
トルクを加えることができる複数の電気機械を選択することができる。この場合、1つの同じ車輪中に取り付けられた複数の電気機械を車輪の電子モジュールで互いに平行に制御することができる。一つの車輪中に複数の電気機械を配置する点に関して例えば下記文献を参照できる。
【特許文献７】国際特許公開第WO 2003/065546号公報
【特許文献８】フランス特許第FR 2776966号公報
【００３０】
オンボードで電気エネルギーを生産できる車両で本発明を説明する。中心電気ライン40上に電流を供給する燃料電池4が示してあるが、もちろん、電気エネルギーを供給できる他の任意の手段、例えば電池を使用することもできる。さらに、電気エネルギー蓄電装置、図ではスーパーキャパシターのバンク５から成る装置も示してある。この電気エネルギー蓄電装置は電子的回収再生モジュール50を介して中心電気ライン40に接続されている。さらに、好ましくは交換器（図示せず）へ熱を放散する熱伝達液体中に浸された放散用電気抵抗器６も示されている。この放散用電気抵抗器６は制動時に電気機械全体で生じる電気エネルギーを吸収できるエネルギー吸収デバイスを構成する。この放散用電気抵抗器６は電子的な放散モジュール60を介して中心電気ライン40に接続している。
【００３１】
中心ユニット３は、車両の電気牽引チェーンを含む種々の機能を管理する。この中心ユニット３は全ての車輪の電子的制御モジュール23と相互に連絡し、また、電気ライン30A（バスCAN）を介して電子的回収モジュール50とも連絡している。さらに、中心ユニット３は電気ライン30Eを介して加速度制御装置33と連絡し、電気ライン30Fを介してブレーキ制御装置32（サービスブレーキ）と連絡し、電気ライン30Cを介して前進／後退選択制御装置31と連絡している。これらによってドライバの意図を考慮することができる。中心ユニット３はさらに、電気ライン30を介して縦方向加速度センサー34とも連絡している。また、電子的回収モジュール50は電気ライン30Bを介して電子的な放散モジュール60と連絡している。
【００３２】
中心ユニット３は車両の縦方向の移動を確実に管理する。この中心ユニット３は車輪の電子制御モジュール23の全てを制御する。中心ユニット３は、車両に要求される全制動力を表す所定の振幅を有する車両の制動指令信号にによって活性化される制動機能モード（mode de fonctionnement de freinage）を有する。制動モードでは、どのような制動指令信号でも、中心ユニット３は全ての車輪の電子制御モジュール23を制御して、回転電気機械から来る全ての車輪1の縦方向の力の合計が制動指令信号の振幅の関数となるようにする。換言すれば、機械的なサービスブレーキは無くなり、ここでは電気ブレーキシステムが車両のサービスブレーキになる。
【００３３】
また、駐車ブレーキ指令35も示してある。車輪の機械的ブレーキ装置のアクチュエータ7は電気ライン30Hを介して駐車ブレーキ指令35のみによって制御され、制動指令32によって制御されることは決してない。車両を単に動かなくするように設計され、放熱能力が極めて限られている機械的ブレーキ装置の劣化を避けるために、駐車ブレーキ指令装置71は車両が非常に低い縦方向速度限界値以下、例えば10km/時以下の時にのみ活性化されるようにするのが好ましい。
【００３４】
以下、本発明システムの機能を説明する。
【００３５】
ドライバが指令装置31を用いて「前進」を選択し、アクセルペダル33を踏むと、中心ユニット３は車輪の電子制御モジュール23に命令して、電気機械２に給電し、中心電気ライン40上に電気エネルギーを出す。給電は燃料電池４および／またはスーパーキャパシターバンク５から、これは充電状態に応じて、中心ユニット３の制御下に行われる。車両は前方へ移動する。電気機械２は電気エネルギーを機械的牽引力エネルギーに転換する。使用されるパワーは主として加速度制御装置33の位置に依存する。
【００３６】
ドライバがブレーキ32を動かすと、中心ユニット３は制動モードに移る。中心ユニット３はドライバがブレーキペダル32に加えた動作から制制動指令信号の値を計算する。このブレーキ指令の信号の振幅がどんな値でも、中心ユニット３は全ての車輪1の縦方向の力の合計が上記制動指令信号の振幅に比例するように、車輪の電子制御モジュール23の全てを制御する。従って、回転電気機械２は機械的回転エネルギーを電気エネルギーに転換する。
【００３７】
電子的回収モジュール50中にプログラムされた電気エネルギー管理戦略に従って、電子的回収モジュール50は制動エネルギーをスーパーキャパシターバンク５へ分配するか、および／または、放散電気抵抗器６でエネルギーを放散するように電子的放散モジュール60へ指令を出す。
スーパーキャパシター５のような蓄電手段が飽和したときには全部のエネルギーを放散しなければならない、ということは容易に理解できよう。さらに、蓄電手段のパワーには限界がある。すなわち、蓄電手段の充電速度は一般にゆっくりブレーキをかける場合に対応しており、現在の熱エンジンで共通している（「エンジンブレーキ」とよばれる）。ブレーキがこのレベルを越えると、生じたパワーは放散手段へ送られる。
【００３８】
車両機能の安全を確保するために、放散電気抵抗器６は必要な大きさを有し、緊急制動操作の場合に生じる全部の電気エネルギー、最大電気エネルギーを放散できるように冷却される。実際には回転電気機械２、車輪の電子制御モジュール23、中心電気ライン40、電子的放散モジュール60および放散電気抵抗器６から成るチェーンを機械的ブレーキシステムに適用される厳しい基準に従った寸法にしてシステム設計する。
【００３９】
全ての回転電気機械２が車両１トン当り500ｋＷ以上のピークパワーを出力でき、放散電気抵抗器６全体で車両１トン当り500ｋＷ以上のパワーのエネルギーを吸収する装置を形成するのが好ましい。今、制動によって車両に加わる力をＦとし、その質量をＭとし、速度をＶとし、加速度をγとした場合、下記の式が得られる：
Ｆ＝Ｍ＊γ、Ｐ＝Ｆ＊Ｖ＝Ｍ＊（γ＊Ｖ）
最高減速度を１gであると仮定すると、130km/時で車両１トン当りのパワーは約350ｋＷであり、160km/時では約500ｋＷである。当業者はこれらの情報を基礎にして、車両の特性値を関数として、エネルギー吸収装置および回転電気機械のパワーを容易に計算できる。
【００４０】
本発明の実施例は各々が放散電気抵抗器を有する２つのサブシステムを有する。各放散電気抵抗器の抵抗器６Aおよび6Bは250ｋＷ以上のパワーを有し、回転電気機械２の全体は500ｋＷ以上のピークパワーを出力できる（車両１トン当り）。
【００４１】
ドライバが「後退」を選択した時には、中心ユニット３は車輪の電子制御モジュール23に回転電気機械２の運動を逆にする命令を出す。ブレーキをかける場合も含まれる。
【００４２】
以下、車輪のアンチロック機能をいかに確立するかについて説明する。
【００４３】
電気牽引機械２はリソルバー（resolver）タイプの角度位置センサーを備えている。各車輪1はそれ用の回転電気機械２を有し、各車輪用に回転速度センサーを有している。各車輪のスリップ制御装置はこれらを基に作られる。制動モードでは、スリップ制御デバイスがある車輪のスリップを検出した時に、車輪の制御トルクを減少させる。例えば、各車輪の回転速度センサーの出力信号をリアルタイムで解析し、著しい変動（減速）からロック開始と判断する。各車輪の回転速度信号の導関数をリアルタイムで計算することができ、各車輪の加速／減速を表すの信号が得られるので、それを車両の実際の加速／減速度を与える信号（そのためのセンサーが利用できる場合）と比較することができる。この信号は上記の縦方向加速度センサー34にすることができ。また、複数の信号を加工して車両の実際の加速／減速度を予測することができる。その後、中心ユニット３は車輪の電子的制御モジュール23に命令を出し、ある車輪のスリップをスリップ制御装置が検出した時に（各車輪に対して選択的に）車輪の制御トルクを減らす。トルクのこの減少を車輪の電子制御モジュールで直接管理でき、車輪で測定された速度および加速度にリアルタイムに応答でき、中心ユニットが例えば守るべき最高速度や加速度を送信できる点に注目されたい。
【００４４】
結論として、従来のブレーキ（デイスクとクランプ、特許文献（欧州特許第EP 0878332号公報）参照）が無く、本発明のシステムを備えた車両のアーキテクチャが実質的に簡素化されるだけでなく、ディスクとクッションを定期的に置換する操作を無くすことができる、という点が重要である。従来の油圧ブレーキ装置を無くすことによって得られる利点の中で、クッションの残留摩擦を無くすことができるという点をさらに挙げることができる（従来のブレーキ式車両の操作に必要なエネルギーの無視し得ない一部がこの摩擦で消費されるということは知られている）。さらに、従来の油圧ブレーキ装置によって地面との接触部に生じる熱的応力が無くなり、ディスクおよびクッションの消耗に起因するダストに関連する公害が無くなるという利点もある。
【００４５】
上記では全ての車輪が機械的ブレーキを有していない自動車の牽引システムを説明した。車両の減速能力は発電機としての回転電気機械の制御から得られ、車両の各車輪をロックできる、すなわち、充分に大きな制動トルクが与えることができるような寸法に設計される。
【００４６】
以下の説明は、車両のブレーキシステムの安全性を非常に高いレベルで確実にするのに充分な冗長性（ハードウェアリダンダンシー、redondance materielle）を有するシステムであるが、本発明が下記の実施例に限定されるものではない。
【００４７】
［図２］に示す電気的ブレーキシステムは中心電気ライン40に接続している２つのサブシステム（Ａ、Ｂ）を有する。各サブシステムは２つの車輪を有し、各車輪は少なくとも一つの回転電気機械２に回転結合している。右前輪と左後輪（より正確には、これらに連結した回転電気機械２および車輪の電子制御モジュール23）がサブ-システムＡを形成する。また、左前輪と右後輪より正確には、これらに連結した回転電気機械２および車輪の電子制御モジュール23）がサブ-システムＢを形成する。各サブ-システムは放散電気抵抗器６Aまたは6Bを有し、これらには各電子的放散モジュール60Aまたは60Bから給電される。
【００４８】
ハードウェアリダンダンシーの判定基準に関して牽引システムの各構成要素を調べると、車輪に組み込まれた回転電気機械２は自然にリダンダンシーを有するシステムを形成することが分かる。すなわち、各車輪はそれ自身の電気機械を有している。また、これらの電気機械の制御エレクトロニクス、すなわち車輪の電子制御モジュール23も同様にハードウェアリダンダンシーを有するシステムを形成する。すなわち、各電気機械２はそれ自身の電子指令装置を有している。
【００４９】
回生制動時には、各回転電気機械２は車輪の電子制御モジュール23を介して電力ライン40上に電気エネルギーを供給する。このエネルギーはスーパーキャパシター５のような蓄電器に貯蔵されるか、電力抵抗器６Aおよび6Bによって放散することができる。緊急制動時には蓄電器の蓄電容量を当てにすることは不可能であることは明らかである。すなわち、蓄電器が最高充電状態にあったり、電気エネルギーを吸収できない状態にあることがある。従って、機能の安全面からは電気抵抗器６は使用可能な重要な構成メンバである。同様に、電力ライン４も電気車両ブレーキシステムを完全に安全性に使用できるようにするためには重要な要素である。以下、種々の故障シナリオを検証する。
【００５０】
［図２］の実施例での電気エネルギーの主たる供与源は燃料電池４である。この図には電気エネルギーを蓄電するアキュムレータ電池も示してある。この実施例ではスーパーキャパシターバンク５とその電子的回収（recuperation）モジュール50である。また、各種電子的モジュールへの低電圧（例えば12ボルト）は、電力ライン40上の電圧を各種電子命令装置で利用可能な低電圧に変換する電圧コンバータ41と、従来の車両で使用されているDC12ボルトの電池のような電池42とによって供給される。
【００５１】
既に述べたように、制動の安全性を保証するために、本発明のブレーキシステムは２つのサブシステム、すなわち、右前輪と左後輪を再グループ化するシステムＡと、左前輪と右後輪とを再グループ化するシステムＢとを有している。サブシステムＡは過電流保護装置41Aを介して電源線40に接続し、サブシステムＢは過電流保護装置41Bを介して電源線40に接続している。各サブシステムはそれ自身の放散抵抗器６A、6Bを有し、その各々はそれ自身の電子指令装置60A、60Bを有する。過電流保護装置41Aの下流の電力線の一部40Aは左後輪と組合された車輪の電子制御モジュール23と、右前輪と組合された車輪の電子制御モジュール23と、放散抵抗器６Aと組合された電子的放散モジュール60Aとに接続している。同じことがサブシステムＢにもあてはまる。
【００５２】
各車輪の電子制御モジュール23は単独で電気的な制動操作を制御できる。従って、過電流保護装置41A、41Bの接続点の間で破断によって電源線40上に損害があった場合でも２つのサブ-システムシステムＡ、Ｂは互いに独立し、車両の各電気的ブレーキを確実に作動できる。各サブシステムはそれ自身の放散電気抵抗器を有する。従って、電圧段でのハードウェアリダンダンシーが提供される。
【００５３】
電源線40上の故障以外の電圧段での他の故障も有り得る。例えば、電子的放散モジュール60Aで終わる電源線40Aの部分が破断する危険もある。この場合には放散抵抗器６Aが回路から外れる。電気的ブレーキをかけた時にサブシステムAに生じる電力は、破断していない電力第40Aの部分を通過でき、過電流保護装置41Aを通って、電源線40にを通り、電源線40Bを介して放散電気抵抗器６Bへ流れる。従って、この場合、放散電気抵抗器６BはサブシステムAとサブシステムBとに共通になる。
【００５４】
利用できる放散電気パワーが１／２になった場合であっても、電気的ブレーキシステムの減速能力は十分で、緊急制動時にも確実に制動できる。各放散電気抵抗器６は冷却用液体回路中に浸されている。緊急制動の場合に、電気的ブレーキで生じたエネルギーは冷却液体を沸点まで上げるのに十分なものであるが、それでもなお、蒸気相に変化すると同時に、蒸発した流体が冷却液体によって直ちに液相へ戻り、再び、抵抗器を冷やし、システムは再度熱を排除する一定の能力を継続する。また、冷却装置は一定の熱慣性を有している。本発明者が行った実験では、図上記した系の電気的ブレーキシステムは現在自動車に装備されているような液圧制動ステムよりもはるかに強力で効果があることがわかっている。
【００５５】
右前輪と関連した車輪の電子制御モジュール23と、左後輪と関連した車輪の電子的制御モジュール23との間の電力線40Aが破断した場合には、発電機として機能する右前輪と関連した回転電気機械２は放散電気抵抗器６Aを利用でき、サブシステムBは左後輪すなわちサブシステムAの回転電気機械２の一方と関連した回転電気機械２のためにの放散電気抵抗器６Bを利用できる。放散電気抵抗器の一つ6Bは他方6Aより高い電力を受ける。この機能は最適でないが、上記パラグラフで説明したものよりも車両の減速能力に対して不利な設計ではない。
【００５６】
なんらかの原因で過電流保護装置41Aの作動が故障した場合には、サブシステムAを孤立させるが、車両の制動能力は最高のままである。すなわち、放散電気抵抗器は、電気エネルギー蓄積装置（ここではスーパーキャパシターバンク５から成る）が最高充電状態にある時でも、全体として車両を完全に減速させることができるように設計されている。この場合、最大減速能力に関して電気的ブレーキシステムが失敗する状況にはない。エネルギーを回収できる可能性が失われるが、安全性に問題はないが、この状況は一般的管理としては最適ではない。
【００５７】
サブシステムAについて上記で説明した故障の一つがサブシステムBで対称的に起こった場合、電気的ブレーキの安全性条件は同じである。結論として、２つの独立したサブシステム、システムAおよびシステムBのパワー段階を組織化し、それぞれの過電流保護装置（41A、41B）を介して車両の主電力線40に接続し、各サブシステムにそれぞれそれ自身の放散電気抵抗器を設けることで、ダブルのハードウェアリダンダンシーを与えることができ、安全性条件に優れた車両の電気的ブレーキにすることができる。
【００５８】
放散電気抵抗器６A、6Bの放散パワーは冷却装置の機能が良いか否かに依存する。放散電気抵抗器６A、6Bは熱媒体流体中に浸されている。
［図３］は冷却回路の概念図である。この冷却回路は２つのポンプ8A、8Bと、２つのラジエータ80A、80Bとを有する。２つのポンプ8A、8Bは直列に取り付けられ、その各々はそれ自身の電動機81A、81Bでそれぞれ制御される。各電動機はそれ自身の電子指令装置82A、82Bによって制御される。ラジエータ80A、80Bは互いに平行に取り付けられ、その一方がリークした場合に、各ラジエータを選択的に孤立させることができるようにするための弁83を備えている。また、ポンプとポンプ駆動モーターの組立体は、ポンプの一方が故障には他方のポンプが充分な輸送速度で熱媒体流体を輸送できるような寸法に設計されている。
【００５９】
［図３］を用いて電子指令装置と各種の補助的装置の低電圧供給系について説明する。［図３］には２つの放散電気抵抗器６A、6Bの電子的放散モジュール60A、60Bと、４つの電気機械２の各々に関連した車輪の電子制御モジュール23と、スーパーキャパシター５と組合された電子的回収モジュール50とが示してある。さらに、中心ユニット３と、冷却回路のポンプの一つの電子指令装置82Aと、冷却回路のポンプの他方の電子指令装置82Bとが示してある。ブレーキは十分に安全であると仮定し、従って、ダブルにはなっていない。ブレーキには２つの位置センサー（C1、C2）が組合され、車両のドライバが要求した指令を表す信号をそれぞれ供給する。
【００６０】
低電圧の電気エネルギー供給系のリダンダンシーは下記のように設計されている。電力線40に接続した電圧コンバータ41は12ボルトを供給し、一方、電池42も12ボルトの電圧を供給する。一定の要素も電圧コンバータ41に接続しており、他の要素は以下のようにして12ボルトの電池に接続している。ライン43は電圧コンバータ41と電池42との間を互いに連結している。このライン43は第１セクション43Aと第２セクション43Bとガルバニックアイソレータ430とを有し、電圧不足の場合に２つのセクションの一つを絶縁する。第１セクション43Aには過電流保護装置434Aを介していくつか要素が接続し、セクション43Bには過電流保護装置434Bを介していくつか要素が接続している。
【００６１】
例えば、冷却回路のポンプの機能を良くするためにモーター81Aの一つをその電子指令装置82Aを介して第１セクション43Aに接続する。他方のモーター81Bはその電子指令装置82Bを介して第２セクション43Bに接続する。サブシステムA、すなわち、右前輪の回転電気機械２と組合された車輪の電子制御モジュール23の電子指令装置と、後輪の回転電気機械２と組合された車輪の電子制御モジュール23と、放散抵抗器６Aの電子的放散モジュール60Aとは第２セクション43Bに接続され、サブ-システムBの同じ電子装置は第１セクション43Aに接続している。
【００６２】
車両移動を管理する中心ユニット３は車輪の全ての電子制御モジュール23を制御するので、電気接続をダブルにする利点がある。中心ユニット３は第１セクションと第２セクションとを絶縁する一組のダイオードを介して第１セクション43Aおよび第２セクション43Bの両方に接続されている。中心ユニット３は２つの低電圧供与源の一つが故障した場合でも中心ユニット３の電気供給の連続性を確保するためにダイオード435を介して接続される。さらに、各供給ライン上の電圧の存在をモニターして、２つの電気供給路の一つが故障した場合にその欠陥を知らせるための適切な回路436を有している。スーパーキャパシター５と組み合わされた電子的回収モジュール50は第１セクション43Aのみに接続している。このタイプのダブルの接続は他の全ての電子装置、特に車輪の電子制御モジュール23で使うことができるという点に留意する必要がある。
【００６３】
電圧コンバータ41に重大な欠陥が生じた場合、ガルバニックアイソレータ430が電圧コンバータ41と電池42との間の相互連結を決断し、従って、サブ-システムAと、中心ユニットと、液体冷却回路の２つのポンプの一つに関連する電子指令装置に低電圧を供給する。逆に、電池42に重大な欠陥が生じた場合には、ガルバニックアイソレータ430が上記の相互連結を切り、電圧コンバータ41はサブ-システムB、中心ユニットおよび液体冷却回路のポンプの一つへの供給を継続することができる。上記のアーキテクチャで２つのサブ-システムAまたはBの一つの機能を維持することができ、従って、車両の制動パワーの半分を利用することができるようになる。
【００６４】
次に、制動制御システムの最初のリンクであるブレーキセンサーC1、C2への給電について説明する。本発明システムは車輪の電子制御モジュール23の全てを制御する中心ユニット３を有していることを思い出す必要がある。本発明システムはさらに、ドライバが利用できるブレーキ指令装置32を有している。このブレーキ指令装置32は、車両に要求される全制動力を表す所定の振幅を有する制動指令信号を出力する少なくとも第１センサーC1と、車両に要求される全制動力を表す所定の振幅を有する制動指令信号を出力する第２センサーに機械的に接続している。
【００６５】
本発明システムのアーキテクチャではセンサーC1とC2に異なる役割を割り当てる。センサーC1には中心ユニット３から低電圧の電気エネルギーが供給され、中心ユニット３に指令信号を出力する。中心ユニット３はセンサーC1だけから制動指令信号を受け、第１レベルの車両の全体的制動指令信号を作る。第２センサーC2は各電気機械と組合された車輪の電子制御モジュール23によって供給され、第２センサーC2は各車輪の電子制御モジュール23にその指令信号を出力する。各電子指令装置23とセンサーC2との間の接続ラインにはダイオード230が入っているということは理解できよう。さらに、４つの供給ライン上の各電圧の存在をモニターする適切な回路231を用いて４つの電気供給路の一つが故障した場合に欠陥信号を送る。以下のパラグラフでは、センサーC2が車輪の電子制御装置23に直接組み込まれる場合と車輪の電子制御装置23にだけ組み込まれる倍を説明する。
【００６６】
低電圧供給段は第1給電装置と少なくとも一つの第2給電装置とを有し、第1給電装置と第2給電装置は電気ライン43によって互いに接続しており、電気ライン43は第１セクション43Aと第２セクション43Bとを有し、２つのセクションの一方が電圧不足になった場合に相互連結を切ることができるガルバニックアイソレータ430を介して接続されている。第１センサーC1には中心ユニット３と同じセクションを介して給電され、第２センサーC2にはサブシステムの一つ(A)の車輪の電子制御装置23と、各給電を遮断する一組のダイオードを介してサブ-システムの他方（B）の車輪の電子制御装置23との両方から給電される。
【００６７】
［図４］では中心ユニット３が、情報の形で制御命令を伝達することができるバスCAN（登録商標、Conrol Area Network、参照番号30A）を介して各車輪の電子制御モジュール23と電子的回収モジュール50とに接続されている。中心ユニット３は制動制御信号を開発するのに必要な所望の全てのパラメータを考慮に入れることが可能にする適当なソフトウェアを積んでおり、制動制御信号はバスCAN30A上を流れる所望プロトコルに従って機械を制御する各種エレクトロニクス装置へ送られる。車輪の各電子制御モジュール23はセンサーC2を介して、この場合にはアナログライン300を介して、アナログ信号を直接受ける。
【００６８】
指令ライン30Bは電子的回収モジュール50を電子的放散モジュール60A、60Bに接続している。電子的回収モジュール50が故障した場合には、ライン30B上に指令信号を受けずに自動的に、電子的放散モジュール60A、60Bは電源線40上の制動パワーを放散させる可能性を保持する。従って、サブアセンブリＡ，Ｂは制動に使用できる状態のままで、この場合、電子的回収モジュール50はサービス外であるのでエネルギーを保存する可能性はない。
【００６９】
電気機械２によるブレーキトルクの発生の話しに戻る。電気機械２の制御は各電気機械２に特有な車輪の電子制御モジュール23によって直接行われる。電子制御モジュール23は受信した制御信号に従って各電気機械のトルクを制御するソフトウェアを積んでいる。各車輪の電子制御モジュール23はライン30A上およびセンサーC2からの信号を出力するアナログライン300上に制動指令信号を受信する。各車輪の電子制御モジュール23は常にライン30A上の制御信号とアナログライン300上の制御信号とを比較できる。従って、実験で決定される一定の許容限界、例えば10〜20％内でライン30Aから来る制動指令信号に優先権を与える。これが通常のオペレーティングモードである。
【００７０】
中心ユニット３の誤動作または中心ユニット３に入れたソフトウェアの誤動作のために、バス30A上に送られたせ制動指令信号がセンサーC2からアナログ法で直接来る制動指令信号に対して極めて小さかった場合には、センサーC2から来る制動指令信号に優先権を与えて車両制動の安全性を確実にすることができる。各センサーC1、C2の出力信号を他のアーキテクチャで利用することもできる。センサーC1を中心ユニット３と組合せて第1レベルの制動信号を総合的に計算することもできる。また、センサーC2から供給される指令信号を適切なラインを介して車輪の電子制御モジュール23に直接アナログで供給することもできる。異なる信号を比較することによって全体的なコヒーレンスを確保できる。選択した許容範囲内で最も高い減速要求に対応する信号が優先される。このように、ライン30Aまたはこのバスのセクションまたはアナログライン300のいずれかが故障した場合でも制動支持の安全性は確保される。
【００７１】
上記の説明に加えて、例えば緊急時にドライバが使用できる緊急ボタンからの緊急指令により所定の制動信号を出すこともできる。このタイプの制動コマンドは中心ユニット３、より正確には中心ユニット３中のソフトウェアによって考慮されて、バスCAN母線30Aを介して各機械の制御電子装置23へ送られる。これはブレーキが折れた場合にブレーキを安全に作動させるのに使える。同様に、これは２つのセンサーが切断した時または２つのブレーキセンサーC2、C2の固着手段が切断した場合に安全に制動するのに使える。２つのセンサーC1、C2の機械的接続手段または２台のセンサの1つのが破損した場合にも上記の方法を用いてブレーキ操作を安全、確実に行なうことができる。しかし、この場合には、例えば運転を終わらせるか、車両停止後に再始動しないようにすることができる。
【００７２】
最後に、上記で説明したハードウェアリダンダンシーはソフトウェアリダンダンシー、好ましくは車輪の電子制御モジュール23に組み込んだソフトウェアと中心ユニット３に組み込んだソフトウェアとの両方と一緒に使用するのが好ましいということを指摘しておかなければならない。そうすることで完全電気車両のブレーキシステムの高度な安全性を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】オンボードで電気エネルギー生産する四輪車両のブレーキシステムの概念図。
【図２】一定のハードウェアリダンダンシーを有するように設計されたパワーレベルを示すダイアグラム。
【図３】各制御電子命令装置へ低電圧を給電するレベルの図。
【図４】各要素の電子命令装置と中心ユニットとの間の命令レベルを示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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