(57)【要約】      （修正有）【課題】効率的な安全ブレーキをえる。【解決手段】電気牽引車両用を意図した本電気制動装置は、車両の力対速度特性を改善することを可能にするため、電気端子１３、１４、１５と、少なくとも１つのコイルと、永久磁石とを備えた回転可能な電気機械式マシーン１０と、抵抗電気的制動トルク生成装置２６と、制動トルク生成装置２６に電気機械式マシーン１０の電気端子１３、１４、１５を選択的に接続することが可能な転流手段２０とを備え、少なくとも１つのインダクタ１１６、１１８、１２０が、制動トルク生成装置２６と転流手段２０の間に直列に接続されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制動トルク制御を有し、
電気端子（１３、１４、１５）を備えた少なくとも１つのコイルを有する回転可能な電気機械式マシーン（１０）と、
能動的（ａｃｔｉｖｅ）電力スイッチを備えていない、抵抗電気的（ｒｈｅｏｓｔａｔｉｃ＿ｅｌｅｃｔｒｉｃ）制動トルク生成装置（２６）と、
前記制動トルク生成装置（２６）に前記電気機械式マシーン（１０）の電気端子（１３、１４、１５）を選択的に接続することが可能な転流手段（２０、１８０）とを備えた、電気牽引車両用、特に鉄道車両用を意図した電気的制動装置であって、
制動トルクを制御する少なくとも１つのインダクタ（１１６、１１８、１２０、１６０、１６２、１６４、１９０、１９２、１９４）は、前記転流手段（２０、１８０）と前記制動トルク生成装置（２６）の間に直列に接続されていることを特徴とする電気的制動装置。
【請求項２】
前記電気機械式マシーン（１０）は、永久磁石を有することを特徴とする、請求項１に記載の電気的制動装置。
【請求項３】
前記転流手段（２０、１８０）の転流を支援する電流スイッチ（１７０、１７２、１７４、１９６、１９８、２００）が、前記各インダクタ（１６０、１６２、１６４、１９０、１９２、１９４）の端子に接続されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の電気的制動装置。
【請求項４】
前記転流手段（２０、１８０）は、電気機械式であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の電気的制動装置。
【請求項５】
前記制動トルク生成装置（２６）は、制動トルクを制御する少なくとも１つの前記インダクタ（１１６、１１８、１２０、１６０、１６２、１６４、１９０、１９２、１９４）を介して前記転流手段（２０、１８０）に接続された少なくとも１つの制動抵抗器（１１０、１１２、１１４、１３８、１８２）を備えていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の電気的制動装置。
【請求項６】
前記制動トルク生成装置（２６）は、星型結線された少なくとも３つの制動抵抗器（１１０、１１２、１１４）を備えていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の電気的制動装置。
【請求項７】
前記制動トルク生成装置（２６）は、三角形結線された３つの制動抵抗器（１１０、１１２、１１４）を備えている、請求項１から５のいずれか一項に記載の電気的制動装置。
【請求項８】
前記制動トルク生成装置（２６）は、ダイオードブリッジ整流器（１３０）と、前記ダイオードブリッジ整流器の出力端子（１４０、１４２）に接続された抵抗器（１３８）とを備えていることを特徴とする、請求項５に記載の電気的制動装置。
【請求項９】
制動トルクを制御する前記インダクタ（１１６、１１８、１２０）は、前記転流手段（２０）と前記ダイオードブリッジ整流器（１３０）の間に接続されていることを特徴とする、請求項８に記載の電気的制動装置。
【請求項１０】
前記制動トルク生成装置（２６）は、前記転流手段（１８０）に接続された牽引インバータ（１８）のフリーホイールダイオード（６６、６８、７０、７２、７４、７６）によって形成されたブリッジ整流器と、前記牽引インバータ（１８）の端子に接続された制動抵抗器（１８２）と、制動抵抗器（１８２）に直列に接続されたコンタクタ（１８３）と、前記牽引インバータ（１８）の電子的電力スイッチの動作を安全に停止することを可能にする遮断回路（１８４）とから構成されていることを特徴とする、請求項５に記載の電気的制動装置。
【請求項１１】
前記制動トルク制御インダクタ（１９０、１９２、１９４）は、前記転流手段（１８０）と前記牽引インバータ（１８）の間に接続されていることを特徴とする、請求項１０に記載の電気的制動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気駆動される車両用、例えば鉄道車両用を意図した電気的制動装置に係り、特に永久磁石モータおよび制動トルク制御部を備えた電気的安全制動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
安全制動システムは、望ましい制動力が極度に信頼性の高い方法で生成されることを保証する。
鉄道輸送の分野では、常用制動および緊急制動の主に２つのタイプの制動動作がある。
【０００３】
常用制動動作は、運転動作中に最も一般的に使用されるものである。これは、０に近い最小力値と最大力値の間で調節することができる。鉄道によって、純電気的ブレーキ、純機械的ブレーキ、又は電気的及び機械的ブレーキの組合せの、複数のモードに分けることができ、鉄道の「通常の」停止および減速動作、及び下降の際の速度維持の制動動作全てを行なう。しかし、常用制動動作は、多くの電気的、電子的、機械的、空気圧、又は油圧構成部品が関係し、それらの部品が誤作動を起こし、その結果、所望と異なる制動力を生じ、又は、牽引抵抗（ｒｈｅｏｓｔａｔｉｃ）制動転流器（ｃｏｍｍｕｔａｔｏｒ）を有する新型の牽引チェーンの場合、牽引力さえ生じる可能性がある、という意味において安全ではない。
【０００４】
緊急制動動作は、名前が示すように緊急の場合のみ使用される。この緊急状態は、外部緊急状況によって、又は常用制動の誤作動によって生じる可能性がある。このブレーキの目的は、できるだけ迅速且つ安全に列車を止めることである。このブレーキは調節することができないが、信頼性がある、即ち、故障の可能性が極めて低くなければならない。このブレーキは従って、使用する構成部品の数を最小にしなければならない。このブレーキは普通、純機械的であるが、信頼性を上げるには、機械ブレーキの寸法を相応に大きくする必要があり、特に熱放散すべき制動エネルギーのレベルが著しく大きい高速列車の場合、機械ブレーキの寸法は費用又は重量の点から禁止的に（到底実用に耐えないほど）大きくなってしまう。この理由で、電気的安全ブレーキを作り出すことが極めて有利である。
【０００５】
電気的安全制動装置の一種が、特許文献１に記載されている。この装置の欠点は、得られる電気的安全ブレーキの力対速度特性が、モータの特性特徴及び選択されたブレーキ抵抗値のみに依存することであり、従って調節することができない。即ち、所望の力対速度曲線に近づけることができない。例えば、高速での、過剰な密着度を生じる過剰な力のレベル、または逆に、低速での低すぎる力のレベルにつながる可能性がある。
【特許文献１】ドイツ国特許  ＤＥ＿１０１＿６０＿６１２＿Ａ１
【特許文献２】ドイツ国公開特許出願  ＤＥ＿１０＿２００４＿０３２＿６８０＿Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明によって提案する装置の目的は、速度に適合した利用可能な接着レベルに対してより一貫した形になるように、この電気的安全ブレーキの力対速度特性を調節することを可能にし、したがってより効率的な電気的安全ブレーキを得ることを可能にすることである。
【０００７】
このタイプの第１の装置は、特許文献２に記載されている。これは、星型結線または三角形結線され、１式のリレーを備えた電気機械式転流器（ｃｏｍｍｕｔａｔｏｒ）を使用して永久磁石モータに結合することが可能な、ブレーキ抵抗器のネットワークを備えた制動システムに関する。ブレーキ抵抗器ネットワーク上で並列に取り付けられた３つのコンデンサを備えた容量性ネットワークを加える必要がある。能動的（ａｃｔｉｖｅ）調整システムによる制御がない状態で、この容量性ネットワークは、高速で、モータのステータの内部コイルによって生じた反動（ｒｅａｃｔｉｖｅ）エネルギーを補償することによって、電気的安全ブレーキによって生じた制動力を増強することを可能にする。
【０００８】
本願で提案する発明は、これに対して、高速では、密着度が比較的低い場合に制動力を制限することを可能にし、一方低速では、強いレベルの電気的制動力を提供することを可能にする別の装置に関するものであり、これには例えば、制動トルクを作り出す抵抗器装置と永久磁石モータの間に三相インダクタのネットワークを追加する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題に対してなされた本発明による電気的制動装置は、制動トルク制御を有し、電気端子を備えた少なくとも１つのコイルを有する回転可能な電気機械式マシーンと、能動的電力スイッチを備えていない抵抗電気的（ｒｈｅｏｓｔａｔｉｃ＿ｅｌｅｃｔｒｉｃ）制動トルク生成装置と、前記制動トルク生成装置に前記電気機械式マシーンの電気端子を選択的に接続することが可能な転流手段とを備えた、電気牽引車両用、特に鉄道車両用を意図した電気的制動装置であって、制動トルクを制御する少なくとも１つのインダクタは、前記転流手段と前記制動トルク生成装置の間に直列に接続されていることを特徴とする。
【００１０】
特定の実施形態によると、電気的制動装置は以下の特徴の１つ又は複数を備えている。
（１）前記電気機械式マシーンは、永久磁石を有する。
（２）前記転流手段の転流を支援する電流スイッチが、前記各インダクタの端子に接続されている。
（３）前記転流手段は、電気機械式である。
（４）前記制動トルク生成装置は、制動トルクを制御する少なくとも１つの前記インダクタを介して前記転流手段に接続された少なくとも１つの制動抵抗器を備えている。
（５）前記制動トルク生成装置は、星型結線された少なくとも３つの制動抵抗器を備えている。
（６）前記制動トルク生成装置は、三角形結線された３つの制動抵抗器を備えている。
（７）前記制動トルク生成装置は、ダイオードブリッジ整流器と、前記ダイオードブリッジ整流器の出力端子に接続された抵抗器とを備えている。
（８）制動トルクを制御する前記インダクタは、前記転流手段と前記ダイオードブリッジ整流器の間に接続されている。
（９）前記制動トルク生成装置は、前記転流手段に接続された牽引インバータのフリーホイールダイオードによって形成されたブリッジ整流器と、前記牽引インバータの端子に接続された制動抵抗器と、制動抵抗器に直列に接続されたコンタクタと、前記牽引インバータの電子的電力スイッチの動作を安全に停止することを可能にする遮断回路とから構成されている。
（１０）前記制動トルク制御インダクタは、前記転流手段と前記牽引インバータの間に接続されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電気的制動装置では、制動トルクを作り出す抵抗器装置と永久磁石モータの間に三相インダクタのネットワークが追加されているので、
本発明の電気的制動装置が備える受動的制御装置の利点は、レールへの車輪の密着度を考慮するために、制動トルクが速度に適合するよう調節されるということである。この利点は、受動的制御装置がない状態では高速運転中の制動によるロッキングの危険性が高いということを考慮すると、特に高速側で価値がある。
特に本発明の第４の実施形態に記載した電気的制動装置の利点は、牽引チェーンに対して高度に統合されていることであり、構成部品数の削減および空間的容積の削減につながる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下の実施形態は単に例として与えたものに過ぎず、本発明の特許請求の範囲を如何なる意味においても限定するものではないが、添付した図面を参照しながら、この実施形態の説明を読んでもらうと、本発明はより良く理解していただけるであろう。
［第１の実施形態］
【００１３】
図１は、鉄道車両の電気牽引チェーン１内に組み込まれた電気的制動装置の第１の実施形態を示している。
【００１４】
電気牽引チェーン１は、アースに接続された接地４に対して高電圧が印加される懸垂線（又は、第３のレール）２により電力が供給される。
【００１５】
電気牽引チェーン１は、懸垂線２から電気エネルギーを捕捉するパンタグラフ（又は、スケート）６と、牽引チェーン１と懸垂線２の間の主スイッチ兼コンタクタとして働くラインサーキットブレーカ８と、を備えている。
【００１６】
牽引チェーン１はまた、永久励起状態にあって電子的電力変換器１２を介して電力を供給できる、回転可能な電気機械式マシーン１０を備えている。
【００１７】
回転可能な電気機械式マシーン１０は本実施形態では、三相電力供給部を有するコイルを有し、各相の電気端子１３、１４、１５を備えた固定子、及び、その励起が永久磁石によって行なわれる回転子を備えている。
【００１８】
電気牽引モードでは、電気機械式マシーン１０はモータとして動作し、一方、電気制動モードでは発電機として動作する。
【００１９】
電子的電力変換器１２は、サーキットブレーカ８からモータ１０に向かって順に、直列インダクタおよび並列に取り付けられたコンデンサを備えた従来のＬＣ構造を有するラインフィルタ１６と、従来の抵抗（ｒｅｏｓｔａｔｉｃ）制動チョッパ１７と、本実施形態では、電気機械式転流器２０を介して電力を回転可能なマシーン１０に供給できる三相交流出力を有するインバータ１８とを備えている。
【００２０】
牽引チェーンの要素の全ては、アース戻りライン２２を介して共通接地４に接続されている。
【００２１】
電気牽引チェーン１は、牽引チェーンとして動作できることに加えて、常用制動と呼ばれる、第１の非安全電気制動としての動作もできる。
【００２２】
常用制動と呼ばれる第１の電気制動は、牽引チェーンの構成部品、即ち発電機１０、整流器として構成されたインバータ１８、抵抗制動チョッパ１７、ラインフィルタ１６、及び電気機械式転流器２０を備えている。
【００２３】
安全制動と呼ばれる第２の電気制動は、電気機械式マシーン１０と電気機械式転流器２０に加えて、熱放散負荷抵抗器の抵抗ネットワーク２６、およびインダクタのネットワークの形の受動的制動トルク制御装置２８から構成される制御制動トルク生成アセンブリ２４を備えている。
受動的制動トルク制御装置２８は、電気安全制動トルクを、電気機械式マシーンの最大動力及び高速で元来当然得られる車輪・レール間の密着度に適合する範囲に調節することが可能である、
【００２４】
抵抗制動チョッパ１７は、ＩＧＢＴタイプ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であり、例えば、フリーホイールダイオード３６が並列に接続される抵抗制動抵抗器３４と直列に接続されている、電子的電力スイッチ３２を備えている。
【００２５】
インバータ１８は、電気機械式転流器２０を使用して作り出される接続を介して、モータ１０の電気ステータの各相の電気端子（入力端子として働く）１３、１４、１５にそれぞれ接続できる、３つの交流三相の出力ライン３７、３８、３９を備えている。
【００２６】
インバータ１８は、入力フィルタ１６の出力と戻りライン２２の間に接続され三相結線された、６つの電子的電力スイッチ４２、４４、４６、４８、５０、５２からなる従来の構造を有する。
【００２７】
各電子電力スイッチ４２、４４、４６、４８、５０、５２は、例えば、ＩＧＢＴタイプであり、電流に対する電導状態／非電導状態を制御できる電力トランジスタ５４、５６、５８、６０、６２、６４を備えており、各電力トランジスタは、逆平行に取り付けられたフリーホイールダイオード６６、６８、７０、７２、７４および７６と組み合わされている。
【００２８】
本実施形態では、図１では、各電力トランジスタの矢印はこのトランジスタが導電性である場合の電流の流れ方向を示している。
【００２９】
各電力スイッチ４２、４４、４６は、それぞれ電力スイッチ４８、５０、５２と対になって組み合わされており、各対の第１のスイッチの１つの出力は第２のスイッチの１つの入力に接続されると同時にインバータの出力を形成し、各出力はそれぞれインバータの出力ライン３７、３８、３９に接続されている。
【００３０】
電子的電力スイッチの制御回路は、図１には示されていないが、同期牽引機能を有するモータモードを電気機械マシーン１０に与えるものとする。
【００３１】
電気機械式転流器２０は、それぞれモータ１０の３つの入力端子１３、１４、１５に接続された３つの入力ピン８０、８２、８４のアセンブリを備えている。
【００３２】
電気機械式転流器２０はまた、それぞれインバータ１８の出力ライン３７、３８、３９に接続された、第１のグループの出力ピン８６、８８、９０を備えている。
【００３３】
電気機械式転流器２０はまた、モータ１０をインバータ１８から隔離するために、電気絶縁され、それぞれ入力ピン８０、８２、８４に接続できる、第２のグループの出力ピン９２、９４、９６を備えている。
【００３４】
電気機械式転流器２０はまた、それぞれ入力１０４、１０６、１０８で制御制動トルク生成アセンブリ２４に接続された、出力ピン９８、１００、１０２の第３のグループを備えている。
【００３５】
電気機械式転流器２０は、入力ピン８０、８２及び８４から、第１、第２、および第３のグループの出力ピンへの、機械的接触素子によって生成された電気接続による全ての選択的転流を可能にする、転流命令を受領できる制御入力１０９を備えている。
電気機械式転流器２０は限られた数の受動（ｐａｓｓｉｖｅ）素子で構成されているので、安全かつ信頼性がある。
【００３６】
制御制動トルク生成アセンブリ２４は、それぞれ電子電気整流器２０の第３のグループの出力ピン９８、１００、１０２に接続された、入力端子１０４、１０６、１０８を備えている。
【００３７】
本実施形態では、制動トルク生成装置を形成する抵抗ネットワーク２６は、共通のノード７８に星型結線された３つの抵抗器１１０、１１２、１１４のアセンブリである。ネットワークの各抵抗器１００、１１２、１１４は、電気機械式転流器２０の第３のグループの出力ピンの関連する入力端子１０４、１０６、１０８に接続された、受動的制御装置２８を形成する誘導性ネットワークのインダクタ１１６、１１８、１２０にそれぞれ接続されている。
【００３８】
牽引モードの動作中、電気機械式マシーン１０はモータとして動作し、電気機械式転流器２０は、第１のグループの出力ピン８６、８８、９０が入力ピン８０、８２、８４に接続されるように構成されている。このように、インバータ１８は、モータ１０に同期してモータの速度に適合した正弦電流波をモータ１０に供給する。
【００３９】
常用制動動作中、電気機械式転流器２０は、牽引動作中と同じ状態に留まったままである。
【００４０】
インバータ１８は、整流器モードで動作するように構成されており、チョッパ１７は、制動電力を懸垂線２に戻すことが可能である最大電力の範囲に制限し、制動電力が余った場合は、抵抗器３４で熱放散してしまう。
【００４１】
電気的安全制動動作中、電気機械式転流器２０は、最初に、モータとして働いていた回転可能なマシーン１０を電力変換器１２から隔離し、その後、発電機として働く回転可能なマシーン１０の各電気端子（出力端子として働く）１３、１４、１５を、それぞれの入力１０４、１０６および１０８を介して制御制動トルク生成アセンブリ２４に接続するために、最初に、第２のグループの出力ピン９２、９４、９６に、その後、第３のグループの出力ピン９８、１００、１０２に切り換えられる。
【００４２】
発電機１０は、３つの抵抗器１１０、１１２および１１４によって形成される抵抗負荷ネットワーク２６内に、各電気端子１３、１４、１５を介して電流を送る。
【００４３】
車両の機械的エネルギーはしたがって、発電機１０内の電気エネルギーに、その後、抵抗ネットワーク２６内のジュール効果により熱に変換され、車両を制動する。
【００４４】
誘導ネットワーク２８が存在しない場合、回転可能なマシーン１０の電動力はその回転速度に比例するが、固定子に特有のインダクタンスのレベルが、やはり速度に比例する電圧損失を引き起こし、これは、速度に適合してより与えられた制動トルクを僅かに少なくする効果を有する。
【００４５】
しかし、これだけでは、固定子に特有のインダクタンスのレベル値が低すぎるので、高速運転中の制動に対しては十分ではない。
【００４６】
電気端子１３、１４、１５からアクセス可能である、固定子の各相インダクタに対して、インダクタ１１６、１１８、１２０を直列に追加すると、電気機械式マシーン１０の回転子の回転速度に比例する電圧降下を増大することが可能になり、したがって生成される制動トルクをモータの最大電力と両立する値の範囲内で調節することが可能になり、したがって最大レベルの（レールとの）密着度を確保しつつ、車輪がロックされるのを防ぐ。
【００４７】
上に記載したようなインダクタの追加によりしたがって、制動トルク生成装置２６の抵抗器１１０、１１２、１１４に対して低いオーム値を選択することが可能になる。その結果、低速では十分高レベルのトルクが得られる一方で、高速では、インダクタを追加しなかった場合に引き起こされる過剰なレベルのトルクを削減して、この過剰なレベルのトルクがモータの最大電力を超えさせてしまい車輪のスリップに陥いるという危険を防止できる。
【００４８】
特許文献２に記載された装置の場合、ある所与の抵抗値を有する抵抗器１１０、１１２、１１４に対して、モータの固定子のコイル内の誘導電圧の低下を補償することで、高速での制動力を増大している。
これと比べて、図１に記載された本実施形態における装置は、高速での制動力を代わりに、モータの動力および高速で元来当然得られる密着度に適合する範囲に制限することが可能である。本実施形態に記載された装置ではしたがって、高速で、過剰なレベルの制動力を得てしまう危険を犯すことなく、低速でかなりの制動力を得るために、低いオーム値を有する抵抗器を選択することが可能になる。
［第２の実施形態］
【００４９】
図２は、図１の電気的制動装置の変更形態を示しており、抵抗ネットワーク２６の抵抗器１１０、１１２、１１４が、図１に示すように星型結線される代わりに、三角形結線されている。
【００５０】
図２の場合の電気的制動装置の動作は図１の場合と同様であり、三角形結線された抵抗性負荷２６は、（図１の）星型結線された抵抗性負荷と等価である。
【００５１】
三角形結線配置の利点は、３つの抵抗器のうちの１つが単独故障した場合に、星型結線では制動力が半減するのに対して、正規制動力の３分の２の制動力を保持できることである。
［第３の実施形態］
【００５２】
図３は、電気的制動装置の他の変更形態を示しており、制動トルク生成装置２６は唯一の抵抗器１３８を備える代わりに、ダイオードブリッジ整流器１３０が加えられている。
【００５３】
制動トルク生成装置２６は、電力供給、本実施形態では、三相電力供給を受けることが可能である、３つの入力１３２、１３４および１３６を備えた、ブリッジ整流器として受動的に構成された従来のダイオードブリッジ１３０を含んで形成されている。
【００５４】
制動トルク製造装置２６はまた、ダイオードブリッジ１３０の２つの出力１４０と１４２の間に接続された単一の端子双極負荷抵抗器１３８によって形成されている。なお、ダイオードブリッジ１３０は、本実施形態では６つのダイオードで構成されている。
【００５５】
受動的制御装置２８は、３つのインダクタ１６０、１６２、１６４のアセンブリを備えており、それぞれダイオードブリッジ１３０の入力１３２、１３４、１３６と、電気機械式転流器２０の第３の出力グループの出力ピン９８、１００、１０２との間に直列に接続されている。
【００５６】
コンタクタ１７０、１７２、１７４は、各々インダクタ１６０、１６２、１６４に接続され、同時にコンタクタ１７４、１７６、１７８を閉じ、直後に電気機械式転流器２０のコンタクタを開くことによって、禁止レベルの過剰電圧を作り出すことなく、何時でも緊急制動動作を止めることが可能になる。
【００５７】
動作中、安全制動動作の場合、コンタクタ１７０、１７２、１７４は開状態にある。
【００５８】
発電機１０は、受動的制御装置２８を介して、制動トルク生成装置２６の入力１３２、１３４、１３６に、各電気端子１３、１４、１５から電流を送る。
【００５９】
発電機１０からの交流出力電流を整流した後に、ダイオードブリッジ整流器１３０は、単一の抵抗器１３８に電気エネルギーの連続供給を行ない、ジュール効果により熱の形で電気エネルギーを放散する。
【００６０】
インダクタ１６０、１６２、１６４によって実施される制御動作は、図１および２に記載されたものと同様である。
【００６１】
高速で安全制動動作を停止することが望ましい場合、発電機１０を受動的制御装置２８から切断するのを可能にする位置に転流器２０を切り換えることが可能でなければならない。
【００６２】
本実施形態では、インダクタ１６０、１６２、１６４に蓄積された電荷は、転流器２０の電気機械式切換中に許容できないレベルの過剰電圧を作り出すことがあり得る。
【００６３】
整流器２０の整流を容易にするために、転流器の出力ピン９８、１００、１０２からのインダクタ１６０、１６２、１６４の切断に先立って、コンタクタ１７０、１７２、１７４を制御された状態で閉じる。
【００６４】
このようにして、インダクタ１６０、１６２、１６４が短絡されると、各インダクタ内に蓄積された電荷は自由に流れてしまう。
【００６５】
その後、転流器２０は入力ピン１０４、１０６および１０８をインダクタ１６０、１６２、１６４から切断する。
【００６６】
転流器２０内の切換が行なわれて所定の時間後に、コンタクタ１７０、１７２、１７４は制御された状態で開かれる。
【００６７】
このようにして、牽引又は常用制動動作は、図１および２に記載されたのと同様の方法で開始および実施できる。
［第４の実施形態］
【００６８】
図４は、図１、２および３に記載された実施形態における電気安全制動装置の変更形態の概略図であり、より高度に電気牽引チェーンと統合されている。
【００６９】
電気牽引チェーン１は、図３に記載されたものと類似しているが、以下の点において異なる。
（１）３つのグループの出力ピンを有する電気機械式転流器２０は、第１のグループの出力ピン８６、８８、９０および第２のグループの出力ピン９２、９４、９６のみを備えた、電気機械式転流器１８０によって置換される。
（２）制動トルク生成装置２６は、本実施形態では、（ａ）インバータ１８のフリーホイールダイオード６６、６８、７０、７２、７４、７６からなるブリッジと、（ｂ）電気機械式コンタクタ１８３に直列に接続された負荷抵抗器１８２からなり、直列接続されたチョッパ１７およびインバータ１８の両端子に接続されているアセンブリと、（ｃ）インバータ１８の電力トランジスタ５４、５６、５８、６０、６２、６４およびチョッパ１７の３２を安全に遮断することが可能であり、且つコンタクタ１８３を閉じることが可能である遮断回路１８４と、によって構成されている。
【００７０】
電磁式転流器１８０は、その短絡の場合に、モータ１０をインバータ１８から切断するように働く。この転流器は従来、このタイプの牽引チェーンで使用されており、本発明によって変更されるものではない。
【００７１】
牽引モードおよび常用制動モードの動作は、図１、２および３で記載したものと同一である。
【００７２】
電気安全制動動作中、電気機械式転流器１８０は、電気機械式マシーン１０がインバータ１８に接続された状態のままである。
【００７３】
遮断回路１８４は、インバータ１８の６つの電力トランジスタ５４、５６、５８、６０、６２、６４および電力トランジスタ３２を制御された方法で開く。
【００７４】
並行して、遮断回路１８４は、補助電気機械式リレー１８３を制御された方法で閉じる。
【００７５】
このように、電力インバータ１８は、ダイオード６６、６８、７０、７２、７４、７６によって構成された単純ブリッジ整流器として働く。遮断回路１８４は、インバータ１８が安全な方法でインバータとして働くのを防ぐ。
【００７６】
このように、フリーホイールダイオード６６、６８、７０、７２、７４、７６からなるブリッジは、図３のブリッジ整流器１３０として働き、ブリッジに接続された負荷抵抗器１８２に発電機１０のエネルギーを与える。
【００７７】
受動的制御装置１８８は、インダクタのアセンブリを備えており、この例では、３つのインダクタ１９０、１９２および１９４があり、それぞれ一方側および他方側で、インバータの出力３７、３８、３９、および整流器１８０の第１のグループの出力ピン８６、８８、９０に接続されている。
【００７８】
これに並行して、コンタクタ１９６、１９８、２００は各インダクタ１９０、１９２、１９４に接続されており、禁止レベルの過剰電圧を作り出すことなく、何時でも緊急制動動作を停止することが可能である。この目的で、コンタクタ１９６、１９８、２００は同時に閉じられ、電気機械式転流器１８０のコンタクタは、その直後に開かれる。
【００７９】
受動的制御装置１８８は、電気安全制動装置の力対速度特性の改善に際して、図３の装置２８と同じ方法で動作する。
【００８０】
本発明の電気的制動装置が備える受動的制御装置の利点は、レールへの車輪の密着度を考慮するために、制動トルクが速度に適合するよう調節されるということである。この利点は、受動的制御装置がない状態では高速運転中の制動によるロッキングの危険性が高いということを考慮すると、特に高速側で価値がある。
【００８１】
特に図４に記載した電気的制動装置の利点は、牽引チェーンに対して高度に統合されていることであり、構成部品数の削減および空間的容積の削減につながる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】は、電気牽引チェーン内に組み込まれた電気的制動装置の第１の実施形態を示す電気回路の概略図である。
【図２】は、電気牽引チェーン内に組み込まれた電気的制動装置の第２の実施形態を示す電気回路の概略図である。
【図３】は、電気牽引チェーン内に組み込まれた電気的制動装置の第３の実施形態を示す電気回路の概略図である。
【図４】は、電気牽引チェーン内に組み込まれた電気的制動装置の第４の実施形態を示す電気回路の概略図である。
【符号の説明】
【００８３】
１    （電気）牽引チェーン
２    懸垂線（又は、第３のレール）
４    （共通）接地
６    パンタグラフ（又は、スケート）
８    （ライン）サーキットブレーカ
１０    （回転可能な電気機械式）マシーン、回転可能なマシーン、電気機械式マシーン、  モータ、発電機
１２    （電子的）電力変換器
１３、１４、１５    （各相の）電気端子
１６    ラインフィルタ、入力フィルタ
１７    （抵抗制動）チョッパ、抵抗チョッパ
１８    （牽引）インバータ、電力インバータ
２０    （電気機械式）転流器、  転流手段
２２    （アース）戻りライン
２４    制御制動トルク生成アセンブリ
２６    （抵抗電気的）制動トルク生成装置、（熱放散負荷抵抗器の）抵抗ネットワーク、抵抗負荷ネットワーク、抵抗性負荷
２８    （インダクタのネットワークの形の）受動的制動トルク制御装置、受動的制御装置、誘導性ネットワーク
３２    電子的電力スイッチ、電力トランジスタ、
３４    抵抗制動抵抗器、（制動）抵抗器
３６    フリーホイールダイオード
３７、３８、３９    （交流三相の）出力ライン、（インバータの）出力
４２、４４、４６、４８、５０、５２    電子的電力スイッチ、電力スイッチ
５４、５６、５８、６０、６２、６４    電力トランジスタ
６６、６８、７０、７２、７４、７６    （フリーホイール）ダイオード
８０、８２、８４    入力ピン
８６、８８、９０    第１のグループの出力ピン
９２、９４、９６    第２のグループの出力ピン
９８、１００、１０２    第３のグループの出力ピン
１０４、１０６、１０８    （制動トルク生成装置の）入力、入力端子
１０９    制御入力
１１０、１１２、１１４    抵抗器
１１６、１１８、１２０    インダクタ
１３０    ダイオードブリッジ整流器、ダイオードブリッジ
１３２、１３４、１３６    （ダイオードブリッジ整流器の）入力
１３８    端子双極負荷抵抗器、抵抗器
１４０、１４２    （ダイオードブリッジの２つの）出力
１６０、１６２、１６４    インダクタ
１７０、１７２、１７４    コンタクタ、  電流スイッチ
１８０    電気機械式転流器、電磁式転流器、  転流手段
１８２    負荷抵抗器、    制動抵抗器
１８３    （電気機械式）コンタクタ、補助電気機械式リレー
１８４    遮断回路
１８８    受動的制御装置
１９０、１９２、１９４    インダクタ
１９６，１９８、２００    コンタクタ、  電流スイッチ
【図１】
2009077624.tif 000003
【図２】
2009077624.tif 000004
【図３】
2009077624.tif 000005
【図４】
2009077624.tif 000006
【外国語明細書】
Electric safety braking device with permanent magnet motor and braking torque control
The invention relates to an electric safety braking device which has braking torque control and which is intended for a vehicle which is electrically driven, for example, a rail vehicle.
A safety braking system ensures the desired braking force is produced in an extremely reliable manner. 
In the field of rail transport, there are principally two types of braking operation: service braking and emergency braking.
The service braking operation is the one which is most commonly used during operation. It can be adjusted between a minimum force value close to 0 and a maximum force value. It can be broken down itself into a plurality of modes, depending on the trains: purely electric brake, purely mechanical brake or combined electric and mechanical brake. It carries out all the “normal” stopping and deceleration operations of the train, and the braking operations for holding on declines. However, it is not secure in the sense that it involves a large number of electric, electronic, mechanical, pneumatic or hydraulic components which may malfunction and therefore bring about a different braking force from that desired, or even, with the new traction chains having traction/static braking commutation, a traction force.
. The emergency braking operation is used, as its name suggests, only in the event of an emergency. This emergency condition may be brought about either by an external emergency situation or by a malfunction of the service brake. The object of this brake is to stop the train as quickly and safely as possible. This brake cannot be adjusted but is reliable, that is to say, its probability of failure must be extremely low. This brake must therefore use the fewest possible number of components. Generally, it is purely mechanical, but this requires the mechanical brake to be sized accordingly which may be found to be prohibitive in terms of cost or mass, in particular in a high-speed train where the levels of braking energy to be dissipated are significant. For this reason, it may be very advantageous to produce an electric safety brake.
An electric safety braking device is described in patent DE 101 60 612 A1. The disadvantage of this device is that the force/speed characteristic of the electric safety braking obtained is dependent only on the characteristics of the motor and the brake resistance value selected; it cannot therefore be adjusted, that is to say, it does not allow the desired force/speed curve to be approached. For example, it may lead to excessive levels of force at high speed which would bring about an excessive level of adhesion or, on the contrary, levels of force which are too low at low speed.
The object of the device proposed by this invention is to allow the force/speed characteristic of this electric safety brake to be adjusted in order to make it more coherent with respect to the level of adhesion available in accordance with the speed and therefore a more efficient electric safety brake to be obtained. 
A first device of this type is described in the German patent application published as DE 10 2004 032 680 A1. It relates to a braking system comprising a network of brake resistors which is connected in the form of a star or a triangle and which is capable of being coupled to a permanent magnet motor using an electromechanical type commutator comprising a set of relays. It involves adding a capacitive network which comprises three capacitors which are mounted in parallel on the brake resistor network. In the absence of control by an active regulation system, this capacitive network allows the braking force produced by the electric safety brake at high speed to be increased by compensating for the reactive energy produced by the internal coils of the stator of the motor.
The invention proposed in this instance relates to another device which in contrast allows the braking force to be limited at high speeds where the adhesion is relatively low, whilst allowing a significant level of electric braking force to be provided at low speeds. It involves adding a network of three-phase inductors between the resistor device for producing a braking torque and the permanent magnet motor.
The invention relates to an electric braking device which has braking torque control and which is intended for an electric traction vehicle, in particular a rail vehicle, comprising a rotating electromechanical machine which has at least one coil with electric terminals, a rheostatic electric braking torque production device which has no active power switches, commutation means which are capable of selectively connecting the electric terminals of the electromechanical mechanism to the braking torque production device, characterised in that at least one inductor for controlling braking torque is connected in series between the commutation means and the braking torque production device.
According to specific embodiments, the braking device comprises one or more of the following features:
- the electromechanical machine has permanent magnets,
- a current switch for assisting the commutation of the commutation means is connected to the terminals of each inductor, 
- the commutation means are of the electromechanical type,
- the braking torque production device comprises at least one brake resistor which is connected to the commutation means via at least one inductor for controlling braking torque,
- the braking torque production device comprises at least three brake resistors which are electrically mounted in the form of a star,
- the braking torque production device comprises three brake resistors which are electrically mounted in the form of a triangle,
- the braking torque production device comprises a diode bridge rectifier and a resistor which is connected to the output terminals of the diode bridge rectifier,
- the inductors for controlling braking torque are connected between the commutation means and the diode bridge rectifier,
- the braking torque production device is constituted by the bridge rectifier which is formed by the free wheel diodes of a traction inverter which is connected to the commutation means, a brake resistor which is connected to the terminals of the traction inverter, a contactor which is connected in series to the brake resistor and a blocking circuit which allows the electronic power switches of the traction inverter to be safely inhibited, and
- the braking torque control inductors are connected between the commutation means and the traction inverter.
The invention will be better understood from a reading of the following description of an embodiment, given purely by way of example and with reference to the drawings, in which:
- Figure 1 is an electric circuit diagram of a first embodiment of an electric safety brake which is integrated in a traction chain,
- Figure 2 is an electric circuit diagram of a variant of the embodiment of the safety motor brake of Figure 1 in which the braking torque production device is a network of resistors which are mounted in the form of a triangle,
- Figure 3 is an electric circuit diagram of a variant of the embodiments described in Figures 1 and 2 of the safety motor brake in which the braking torque production device comprises only one resistor, and
- Figure 4 is an electric circuit diagram of a production variant of the safety motor brake having a higher level of integration in the traction chain than that of Figures 1 to 3.
Figure 1 illustrates an electric safety motor brake integrated in an electric traction chain 1 of a rail vehicle.
The electric traction chain 1 is supplied with electrical power by means of a catenary line (or a third rail) 2 which is under high voltage and which is referenced by a ground 4 which is connected to the earth.
The electric traction chain 1 comprises, in sequence, a pantograph (or skate) 6 for capturing electrical energy from the catenary line 2 followed by a line circuit-breaker 8 which acts as a main switch/contactor between the traction chain 1 and the catenary line 2.
The traction chain 1 also comprises a rotating electromechanical machine 10 which is in a state of permanent excitement and which is capable of being supplied with electrical power via an electronic power converter 12.
The rotating electromechanical machine 10 in this instance comprises a stator which has coils having a three-phase power supply and which is provided with electric input terminals 13, 14, 15 for each phase and a rotor whose excitation is provided by a permanent magnet.
In electric traction mode, the electromechanical machine 10 operates as a motor whilst, in electric braking mode, it operates as a voltage generator. 
The electronic power converter 12 comprises, in sequence from the circuit-breaker 8 to the motor 10, a line filter 16 which has a conventional LC structure with a series inductor and a capacitor which is mounted in parallel, a conventional rheostatic braking chopper 17 and an inverter 18, in this instance having a three-phase alternating output which is capable of supplying the rotating mechanism 10 with electrical power via an electromechanical connection commutator 20.
All of the elements of the traction chain are connected to the common ground 4 via an earth return line 22.
The electric traction chain 1, in addition to being capable of operating as a traction chain, is also capable of operating as a first, non-safety electric brake, referred to as the service brake.
The first electric brake referred to as a service brake comprises the components of the traction chain 1, that is to say, the generator 10, the inverter 18 which is configured as a rectifier, the rheostatic braking chopper 17, the line filter 16 and the electromechanical commutator 20.
A second electric brake, referred to as a safety brake, in addition to the electromechanical machine 10, comprises the electromechanical connection commutator 20 and a controlled braking torque production assembly 24 which comprises a braking torque production device 26 in the form of a resistive network of dissipative load resistors and a passive braking torque control device 28 in the form of a network of inductors which is capable of adjusting the electric safety braking torque to the maximum power of the electromechanical machine and the wheel/rail adhesion which is a priori available in accordance with the speed. 
The rheostatic braking chopper 17 comprises an electronic power switch 32, which is of the IGBT type (Insulated Gate Bipolar Transistor) and which is, for example, connected in series to a rheostatic brake resistor 34 to which a free wheel diode is connected in parallel.
The inverter 18 comprises three alternating three-phase output lines 37, 38, 39 which are each capable of being connected to an electric stator phase input terminal 13, 14, 15, respectively, of the motor 10 via a connection which is produced using the electromechanical commutator 20.
The inverter 18 is composed of a conventional structure having 6 electronic power switches 42, 44, 46, 48, 50, 52 which are connected in three phases connected between the output of the input filter 16 and the return line 22.
Each electronic power switch 42, 44, 46, 48, 50, 52 comprises a power transistor 54, 56, 58, 60, 62, 64 which is, for example, of the IGBT type and which can be controlled in a conductive state/non-conductive state for a power current, each power transistor being associated with a free wheel diode 66, 68, 70, 72, 74 and 76 which is mounted in an anti-parallel manner thereon.
In this instance, in Figure 1, the arrow of each power transistor represents the flow direction of the current when this transistor is conductive.
Each power switch 42, 44, 46 is associated with a power switch 48, 50, 52, respectively, the output of one of the first switches being connected to the input of one of the second switches and forming an output of the inverter, each output being connected to an output line 37, 38, 39 of the inverter, respectively.
The control circuits of the electronic power switches are not illustrated in Figure 1 and are assumed to be capable of providing the electromechanical machine 10 in motor mode with a synchronous traction function.
The electromechanical commutator 20 comprises an assembly of three input pins 80, 82, 84 which are connected to the three input terminals 13, 14, 15 of the motor 10, respectively.
The electromechanical commutator 20 also comprises a first group of output pins 86, 88, 90 which are connected to the output lines 37, 38, 39 of the inverter 18, respectively.
The electromechanical commutator 20 also comprises a second group of output pins 92, 94, 96 which are electrically isolated and which are capable of being connected to the input pins 80, 82, 84, respectively, in order to isolate the motor 10 from the inverter 18.
The electromechanical commutator 20 also comprises a third group of output pins 98, 100, 102 which are connected to the braking torque production device 24 at inputs 104, 106, 108, respectively.
The electromechanical commutator 20 comprises a control input 109 which is capable of receiving a commutation command which allows selective commutation of all of the electrical connections produced by mechanical contact elements, from input pins 80, 82 and 84 to output pins between the first group of output pins, the second group of output pins and the third group of output pins. Since the electromechanical commutator 20 is constituted by a limited number of passive elements, it is safe and reliable.
The controlled braking torque production assembly 24 comprises input terminals 104, 106, 108 which are connected to the output pins 98, 100, 102 of the third group of the electromechanical commutator 20, respectively.
In this instance, the resistive network 26 which forms the braking torque production device is an assembly of three resistors 110, 112, 114 which are connected in a star-like manner to a common node 78. Each resistor 100, 112, 114 of the network is connected to an inductor 116, 118, 120, respectively, of the inductive network 28 which forms the passive control device which is itself connected to the associated input terminal 104, 106, 108 of the third group of output pins of the electromechanical commutator 20.
During operation in traction mode the electromechanical mechanism 10 operates as a motor and the electromechanical commutator 20 is configured in such a manner that the output pins 86, 88, 90 of the first group are connected to the input pins 80, 82, 84. In this manner, the inverter 18 supplies the motor 10 with a sinusoidal current wave which is adapted in a synchronised manner to the speed of the motor.
During a service braking operation, the electromechanical commutator 20 remains in the same state as during the traction operation.
The inverter 18 is configured to operate in rectifier mode and the chopper 17 limits the braking power that is conveyed in the line 6 to the maximum power which it is able to receive, any surplus of braking power being dissipated in the resistor 34.
During an electric safety braking operation, the electromechanical commutator 20 is switched successively to the second group 92, 94, 96, then the third group of output pins 98, 100, 102 in order to isolate the motor 10 from the power converter 12, then to connect each terminal 13, 14, 15 of the rotating machine 10 which acts as a generator to the braking torque production device 24 via the respective inputs 104, 106 and 108.
The generator 10 transfers a current via each electric terminal 13, 14, 15 in the resistive load network 26 formed by the three resistors 110, 112 and 114.
The mechanical energy of the vehicle is therefore converted into electrical energy in the generator 10, then into heat by means of the Joule effect in the resistive network 26, which brakes the vehicle.
If the inductive network 28 is not present, whilst the electromotive force of the rotating machine 10 is proportional to the rotation speed thereof, the levels of inductance specific to the stator bring about a loss of voltage which is also proportional to the speed, which has the effect of slightly reducing the braking torque provided in accordance with the speed.
However, this is not sufficient at high speeds owing to the levels of inductance specific to the stator having a value which is too low.
The addition of an inductor 116, 118, 120 in series with each stator phase inductor which is accessible from 13, 14, 15 allows the voltage drop to be increased in proportion with the rotation speed of the rotor of the electromechanical mechanism 10 and thus allows the braking torque produced to be adjusted within a range of values which are compatible with the maximum power of the motor, thus preventing the wheels from becoming locked whilst bringing about the maximum level of adhesion.
The addition of inductors as described above therefore allows the braking torque production device 26 to be selected with low ohm values for the resistors 110, 112, 114 in order to obtain a level of torque at low speeds which is still high whilst reducing the excessively high level of torque which would have been obtained at high speeds and which could have caused the maximum electrical power of the motor to be exceeded, with the risk of excessive levels of sliding of the wheels.
In contrast to the device described in the patent application DE 10 2004 032 680 A1 which, for a given resistor value 110, 112, 114, allows the braking force to be increased at high speed, with the drop of inductive voltage in the coils of the stator of the motor being compensated for, the device described in this instance in Figure 1 instead allows this force to be limited at high speed in accordance with the power of the motor and the adhesion which is a priori available at high speeds. The device described in this instance therefore allows resistors with low ohm values to be selected in order to obtain significant braking force at low speed without the risk of having excessive levels of braking force at high speeds.
Figure 2 illustrates a variant of the electric safety brake of Figure 1 in which the resistors 104, 106, 108 of the resistive network 26 are mounted in the form of a triangle instead of being mounted in the form of a star, as in Figure 1.
For Figure 2, the operation of the electric safety brake is similar to that of Figure 1, the resistive load 26 which is mounted in the form of a triangle being equivalent to a resistive load which is mounted in the form of a star.
The advantage of an arrangement in the form of a triangle is that it allows two thirds of the braking power to be retained in the event of a simple breakdown instead of only half with resistors which are mounted in the form of a star.
Figure 3 is a variant of the electric safety brake in which the braking torque production device 26 comprises only one resistor with a diode bridge rectifier being added.
The braking torque production device 26 is formed by a conventional diode bridge 130 which is configured passively as a bridge rectifier, with three inputs 132, 134 and 136 which are capable of receiving an electrical power supply, in this instance a three-phase electrical power supply.
The braking torque production device 26 is also formed by a single terminal bipolar load resistor 138 which is connected between two outputs 140 and 142 of the diode bridge 130. The diode bridge 130 is composed in this instance of six diodes.
The passive control device 28 comprises an assembly of three inductors 160, 162, 164, each of which is connected in series between the input 132, 134, 136 of the diode bridge 130, and the output pin of the third output group 98, 100, 102 of the electromechanical commutator 20, respectively.
A contactor 170, 172, 174 is connected to each inductor 160, 162, 164, respectively, and allows the emergency braking operation to be stopped at any time without creating prohibitive levels of excess voltage by simultaneously closing the contactors 174, 176, 178 and opening the contactors of the electromechanical commutator 20 immediately afterwards.
During operation, in the event of a safety braking operation, the contactors 170, 172, 174 are in the open state.
The generator 10 transfers a current for each electric terminal 13, 14, 15 in the braking torque production device 26 at the inputs 132, 134, 136 via the passive control device 28.
After rectifying the alternating output currents of the generator 10, the diode bridge rectifier 130 provides a continuous supply of electrical energy for the single resistor 138 which dissipates the electrical energy in the form of heat via the Joule effect.
The operation of the control implemented by the inductors 160, 162, 164 is similar to that described in Figures 1 and 2.
If it is desirable to stop the safety braking operation at high speed, it must be possible to switch the commutator 20 into a position which allows the generator 10 to be disconnected from the passive control device 28.
In this instance, the current which is stored by the inductors 160, 162, 164 could produce unacceptable levels of excess voltage during the electromechanical switching of the commutator 20. 
In order to facilitate the commutation of the commutator 20, prior to the disconnection of the inductors 160, 162, 164 from the output pins 98, 100, 102 of the commutator, the contactors 170, 172, 174 are closed in a controlled manner.
In this manner, the inductors 160, 162, 164 are short-circuited and the current stored inside each inductor is able to flow freely.
Then, the commutator 20 disconnects the input pins 104, 106 and 108 from the inductors 160, 162, 164.
When the commutation of 20 has been carried out, after a predetermined length of time, the contactors 170, 172, 174 are opened in a controlled manner.
In this manner, a traction or service braking operation may be initiated and implemented in a similar manner to that described in Figures 1 and 2.
Figure 4 is a schematic view of a variant of an electric safety brake of the embodiments described in Figures 1, 2 and 3, having a higher level of integration with the electric traction chain.
The electric traction chain 1 is similar to that described in Figure 3 and differs from it in that:
. the electromechanical commutator 20, having three groups of output pins, is replaced by an electromechanical commutator 180 which comprises only the first group 86, 88, 90 and second group 92, 94, 96 of output pins;
. the braking torque production device 26 is constituted in this instance by:
o the free wheel diode bridge 66, 68, 70, 72, 74, 76 of the inverter 18,
o a load resistor 182 which is connected in series to an electromechanical contactor 183, the assembly being connected to the terminals of the chopper 17 and the inverter 18,
o blocking circuits 184 which allow the power switches 54, 56, 58, 60, 62, 64 of the inverter 18 and 32 of the chopper 17 to be safely blocked, and the contactor 183 to be closed.
The electromagnetic commutator 180 serves to disconnect the motor 10 from the inverter 18, in the event of a short-circuit thereof. This commutator is conventionally used in this type of traction chain and is not modified by the invention.
The operation in traction mode and in service braking mode is identical to that described for Figures 1, 2 and 3.
During an electric safety braking operation the electromechanical commutator 180 remains in the state in which the electromechanical mechanism 10 is connected to the inverter 18.
The blocking circuits 184 open the six power transistors 54, 56, 58, 60, 62, 64 of the inverter 18 and the power transistor 32 in a controlled manner.
In parallel, the circuits 184 close the auxiliary electromechanical relay 183 in a controlled manner.
In this manner, the power inverter 18 acts as a simple bridge rectifier which is constituted by the diodes 66, 68, 70, 72 74, 76. The blocking circuits 184 prevent the inverter 18 from acting as an inverter in a secure manner.
In this manner, the free wheel diode bridge 66, 68, 70, 72, 74, 76 acts as the bridge rectifier 130 of Figure 3; it provides the energy of the generator 10 in the load resistor 182 which is connected to the bridge.
A passive control device 188 comprises an assembly of inductors, in this instance there are three, 190, 192 and 194, each of which is connected at one side and the other to an output 37, 38, 39 of the inverter 18 and an output pin 86, 88, 90 of the first group of output pins of the commutator 180.
In parallel, a contactor 196, 198, 200 is connected to each inductor 190, 192, 194 and allows the emergency braking operation to be stopped at any time without creating prohibitive levels of excess voltage. To this end, the contactors 196, 198, 200 are simultaneously closed and the contactors of the electromechanical commutator 180 are opened immediately afterwards.
The device 180 for improving the force/speed characteristic of the electric safety brake operates in the same manner as the device 28 of Figure 3.
The advantage afforded by the control device is that the braking torque is adapted in accordance with the speed in order to take into account the adhesion of the wheels to the rails. This advantage is appreciable at high speed, taking into account that, in the absence of a control device, the risk of locking during braking at high speed is high.
The advantage afforded by the device described in Figure 4 is the high level of integration thereof in the traction chain, leading to a smaller number of components and a lower spatial requirement.
CLAIMS
1. Electric braking device which has braking torque control and which is intended for an electric traction vehicle, in particular a rail vehicle, comprising a rotating electromechanical machine (10) which has at least one coil with electric terminals (13, 14, 15), a rheostatic electric braking torque production device (26) which has no active power switches, commutation means (20, 180) which are capable of selectively connecting the electric terminals (13, 14, 15) of the electromechanical machine (10) to the braking torque production device (26), characterised in that at least one inductor (116, 118, 120, 160, 162, 164, 190, 192, 194) for controlling braking torque is connected in series between the commutation means (20, 180) and the braking torque production device (26).
2. Braking device according to claim 1, characterised in that the electromechanical machine (10) has permanent magnets.
3. Braking device according to either claim 1 or claim 2, characterised in that a current switch (170, 172, 174, 196, 198, 200) for assisting the commutation of the commutation means (20, 180) is connected to the terminals of each inductor (160, 162, 164, 190, 192).
4. Braking device according to any one of claims 1 to 3, characterised in that the commutation means (20, 180) are of the electromechanical type.
5. Braking device according to any one of claims 1 to 4, characterised in that the braking torque production device (26) comprises at least one brake resistor (110, 112, 114, 138, 182) which is connected to the commutation means (20, 180) via at least one inductor (116, 118, 120, 160, 162, 164, 190, 192, 194) for controlling braking torque.
6. Braking device according to any one of claims 1 to 5, characterised in that the braking torque production device (26) comprises at least three brake resistors (110, 112, 114) which are electrically mounted in the form of a star.
7. Device according to any one of claims 1 to 5, characterised in that the braking torque production device (26) comprises three brake resistors (110, 112, 114) which are electrically mounted in the form of a triangle,
8. Braking device according to claim 5, characterised in that the braking torque production device (26) comprises a diode bridge rectifier (130) and a resistor (138) which is connected to the output terminals (140, 142) of the diode bridge rectifier.
9. Braking device according to claim 8, characterised in that the inductors (116, 118, 120) for controlling braking torque are connected between the commutation means (20) and the diode bridge rectifier (130).
10. Braking device according to claim 5, characterised in that the braking torque production device is constituted by the bridge rectifier which is formed by the free wheel diodes (66, 68, 70, 72, 74, 76) of a traction inverter (18) which is connected to the commutation means (180), a brake resistor (182) which is connected to the terminals of the traction inverter (18), a contactor (183) which is connected in series to the brake resistor (182) and a blocking circuit (184) which allows the electronic power switches of the traction inverter (18) to be safely inhibited.
11. Braking device according to claim 10, characterised in that the braking torque control inductors (190, 192, 194) are connected between the commutation means (180) and the traction inverter (18).
ABSTRACT
This electric safety braking device which is intended for an electric traction vehicle allows the force/speed characteristic of the vehicle to be improved and comprises
a rotating electromechanical machine (10) with permanent magnets which has at least one coil with electric terminals (13, 14, 15), 
a rheostatic electric braking torque production device (26), 
and commutation means (20) which are capable of connecting the electric terminals (13), (14), (15) of the electromechanical machine (10) to the braking torque production device (26).
It is characterised in that at least one inductor (116), (118), (120) is connected in series between the braking torque production device (26) and the electromechanical machine (10).
Figure 1.
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