CN105253133B - 确定制动控制系统的完好性 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种确定电气或液压制动控制系统的完好性的方法。对制动控制系统中的电压或液压压力的减小比率进行确定，并且通过将该减小比率与阈值进行比较来确定制动控制系统的完好性。制动控制系统可以是飞行器制动控制系统，并且该方法可以在飞行器的飞行期间——通常在航行期间——执行。

Description

确定制动控制系统的完好性

技术领域

本发明涉及确定制动控制系统的电能存储装置或液压能存储装置的完好性的方法。优选地、但非排他性地，所述制动控制系统是飞行器制动控制系统。

背景技术

US4834465A中描述了飞行器的液压制动控制系统。该系统包括应急线路，该应急线路包括液压蓄能器。当应急线路中的压力过低时，应急线路的压力传感器将触发警报。

发明内容

本发明的第一方面提供一种确定包括能量存储装置的电气或液压制动控制系统的完好性的方法，该方法包括：确定由于能量存储装置的放能而造成的制动控制系统中的电压或液压压力的减小比率，并且根据该减小比率来确定制动控制系统的完好性。

本发明能够与US4835465中的方法进行对比，其中，US4835465仅检查绝对压力值是否过低。这种低的压力值可能是由于制动控制系统异常地失去完好性而造成的，但其也可能是由于液压液体的正常泄露而造成的。因而，US4835465的绝对压力检查不能够用于可靠地检查蓄能器的完好性。

可以通过下述直接地确定减小比率：测量所测量的时段ΔT内的电压变化ΔV或压力变化ΔP，并且计算在所测量的时段内的减小比率ΔV/ΔT或ΔP/ΔT。替代性地，可以通过测量存在电压或压力的已知减小的时段ΔT来直接地确定减小比率。例如，在本发明的实施方式中，制动控制系统包括能量存储装置比如蓄能器或电池，响应于制动控制系统中的电压或液压压力下降低于容许阈值，该能量存储装置被重复地充能，并且通过能量存储装置的相邻的重复充能之间的持续时间来推断减小比率。

制动控制系统的完好性可以通过将减小比率与阈值进行比较、通过将减小比率与另一能量存储装置的减小比率进行比较、或者通过任何其它适合的方法来确定。

通常，能量存储装置具有输出管线，并且制动控制系统中的电压或液压压力的减小比率是能量存储装置的输出管线中的电压或液压压力的减小比率。

制动控制系统可以是飞行器制动控制系统，或者是用于任意其它类型的车辆的制动控制系统。

该方法可以当飞行器在地面上时或者更优选地在飞行器飞行期间——通常在航行期间执行。可选地，该方法还包括：确定飞行器处于航行中，并且响应于对飞行器处于航行中的确定，确定制动控制系统的完好性。

可选地，该方法还包括用主能量源向制动器供给电压或液压压力，并且将能量存储装置与制动器隔离(例如，通过操作阀或开关)，使得由主能量源而不是由能量存储装置向制动器供给电压或液压压力。这提供冗余，冗余在飞行器制动系统的情况下是特别优选的。替代性地，可以由主能量源与能量存储装置同时向制动器供给电压或液压压力，但这在飞行器制动系统的情况下不太优选。

通常，该方法包括：将主能量源联接至制动器，并且将能量存储装置与制动器断开联接(例如，通过操作阀或开关)，其中，能量存储装置的放能在将能量存储装置与制动器断开联接时发生。

在一个实施方式中，能量存储装置是液压蓄能器，并且该方法还包括用泵向制动器供给液压压力，并且通过蓄能器选择阀将液压蓄能器与制动器隔离，使得由泵而不是由液压蓄能器向制动器供给液压压力。可选地，在泵发生故障的情况下，或者如果由于某种其它原因泵不可用，则由液压蓄能器通过蓄能器选择阀向制动器供给液压压力。

可选地，该方法还包括：用主能量源向制动器供给电压或液压压力；并且当检测到故障时，将主能量源与制动器断开联接并且将能量存储装置联接至制动器。

通常，能量存储装置具有用于向制动器供给电压或液压压力的输出管线，并且减小比率通过获取来自输出管线的电压或液压压力的测量结果来确定。

可选地，存储装置包括液压蓄能器，液压蓄能器具有流体分隔装置，液压液体位于流体分隔装置的一侧上，压缩气体位于该流体分隔装置的另一侧上，其中，液压蓄能器具有容纳液压流体的输出管线，并且减小比率通过获取来自输出管线的液压压力的测量结果来确定。

本发明的第二方面提供一种配置成通过本发明的第一方面的方法来确定电气或液压制动控制系统的完好性的控制器。该控制器配置成：通过确定由于能量存储装置的放能而造成的制动控制系统中的电压或液压压力的减小比率来确定制动控制系统的完好性，并且根据该减小比率来确定制动控制系统的完好性。

本发明的第三方面提供一种制动系统，该制动系统包括：制动器；电气或液压制动控制系统，该制动控制系统设置成控制制动器，该制动控制系统包括能量存储装置；以及根据本发明的第二方面的控制器，该控制器配置成确定电气或液压制动控制系统的完好性。

通常，制动系统是飞行器制动系统，制动器是飞行器制动器。

通常，制动系统还包括：用于向制动器供给电压或液压压力的主能量源，以及下述装置(比如阀或开关)，该装置用于将能量存储装置与制动器隔离，使得由主能量源而不是由能量存储装置向制动器供给电压或液压压力。

通常，制动系统还包括：主能量源，该主能量源用于向制动器供给电压或液压压力；第一阀或开关，该第一阀或开关能够选择性地启用以便将主能量源联接至制动器，并且能够选择性地停用以便将主能量源与制动器断开联接；以及第二阀或开关，该第二阀或开关能够选择性地启用以便将能量存储装置联接至制动器，并且能够选择性地被停用以便将能量存储装置与制动器断开联接。

在一个实施方式中，能量存储装置是液压蓄能器，并且制动系统还包括：泵，该泵用于向制动器供给液压压力；以及蓄能器选择阀，该蓄能器选择阀用于将液压蓄能器与制动器隔离，使得由泵而不是由液压蓄能器向制动器供给液压压力。可选地，制动系统还包括常规选择阀，该常规选择阀能够被停用以便将泵与制动器断开联接，其中，当通过常规选择阀将泵与制动器断开联接时，蓄能器选择阀能够被启用以便将液压蓄能器联接至制动器。

通常，能量存储装置具有布置成向制动器供给电压或液压压力的输出管线，并且控制器包括布置成获取来自输出管线的电压或液压压力的测量结果的传感器。

在液压能量存储装置的情况下，通常能量存储装置包括液压蓄能器，该液压蓄能器具有流体分隔装置，液压液体位于该流体分隔装置的一侧上，压缩气体位于该流体分隔装置的另一侧上，其中，液压蓄能器具有容纳液压流体的输出管线，并且控制器包括布置成获取来自输出管线的液压压力的测量结果的传感器。

附图说明

现在将参照附图描述本发明的实施方式，在附图中：

图1示出了飞行器制动系统；

图2为示意图，其示出了用于控制图1的液压系统的电气控制系统；

图3为曲线图，其示出了当蓄能器泄漏并且然后被自动重新填充时的压力的变化；以及

图4为示意图，其示出了用于控制电气制动系统的控制系统。

具体实施方式

图1示出了飞行器制动系统，其包括一对制动器1、2；和制动控制系统3，制动控制系统3用于对位于制动管线4、5上的制动器施加液压压力。

液压蓄能器6包括活塞7(不过能够用囊状件、隔板或其它流体分隔装置来取代活塞7)，其中，液压液体8位于一侧上，压缩气体9位于另一侧上。蓄能器具有输出管线10，输出管线10具有压力传感器11。如果输出管线10上的压力超过了阈值，则安全阀12开启，因而过量的液体被给入到储液器中。还设置有另外的压力传感器28至30，用于感测液压系统的各个其它部分处的压力。

输出管线10通向蓄能器选择阀13。当阀13打开时，蓄能器输出管线10与管线14流体连通，其中，管线14分路并且通向一对蓄能器伺服阀15、16。

在正常运行期间，制动管线4、5上的液压压力由液压泵20供给。制动管线4经由常规选择阀21、常规伺服阀22、梭阀25和过滤器26来供给。制动管线5由泵20经由第二常规选择阀23(图2中示出了第二常规选择阀23，但为了清楚起见从图1中省去了第二常规选择阀23)、常规伺服阀24和梭阀27来供给。梭阀25、27自动地选择具有较高压力的输入。

在泵20发生故障的情况下，或者如果由于某种其它的原因泵20不可用，则制动管线4、5上的液压压力由蓄能器6通过蓄能器选择阀13、蓄能器伺服阀15、16以及阀25、27来供给。

泵20用作主能量源，液压蓄能器6用作副能量源和能量存储装置。能够选择性地启用常规选择阀21、23以便将泵20联接至制动器，并且能够选择性地停用常规选择阀21、23以便使泵20与制动器断开联接。能够选择性地启用蓄能器选择阀13以便将蓄能器6联接至制动器，并且能够选择性地停用蓄能器选择阀13以便使蓄能器6与制动器断开联接。

在正常运行期间，通过蓄能器选择阀23将蓄能器6与制动器1、2隔离，使得由泵20而不是由蓄能器6向制动器1、2供给液压压力。在泵20发生故障的情况下，或者如果由于某种其它原因泵20不可用，则通过停用常规选择阀23并且启用蓄能器选择阀23将泵20与制动器1、2隔离，使得由蓄能器6而不是由泵20向制动器1、2供给液压压力。因此，主能量源和副能量源并不是同时联接至制动器1、2的。这提供冗余的元件，其在飞行器制动系统的情况下是特别优选的。

图2为示意图，其示出了用于控制图1的液压系统的电气控制系统。航空电子计算机控制器40通过总线41连接至各个阀和传感器。在正常运行期间，控制器40操作常规选择阀21、23使得液压压力由泵20保持，并且通过蓄能器选择阀13将蓄能器6与制动器隔离。

在图2的示例中，控制器40通过总线41与阀进行通信，但是在替代性实施方式中，控制器40能够通过分立的导线连接至每个阀。

如果需要进行制动，则控制器40向常规伺服阀22、24发出制动命令，根据这些制动命令，常规伺服阀22、24增大制动管线4、5上的压力。

如果检测到故障(例如，在传感器28处检测到压力下降)，则控制器40停用常规选择阀21、23以便使泵20与制动器断开联接，并且控制器40启用蓄能器选择阀13以便将蓄能器6联接至制动器。如果需要进行制动，则控制器40向蓄能器伺服阀15、16发出制动命令，根据这些制动命令，蓄能器伺服阀15、16增大制动管线4、5上的压力。当蓄能器伺服阀15、16增大压力时，蓄能器的活塞7被压缩气体9向下推以将液压液体给入到输出管线10中并保持系统压力。

在飞行器航行期间，蓄能器6和液压系统的其它部分(比如安全阀12)会发生液压液体的自然泄漏。当空速很高并且飞行器起落架收起时，控制器40自动地确定飞行器处于航行中。当控制器40确定飞行器处于航行中时，控制器40持续地监控来自传感器11的压力。如果监控到的压力下降低于容许阈值，则控制器40向再填充阀35发出再填充命令，响应于该再填充命令，再填充阀35开启而用液体对蓄能器6进行再次充能(recharge)。

开启再填充阀35使得蓄能器6由泵20进行充能(charge)。在该充能过程期间，蓄能器选择阀13停用(关闭)，因而蓄能器6不与制动器联接。在该充能过程期间，常规选择阀21、23可以开启或关闭。

如果泵20将蓄能器6充能至所要求的压力，则控制器40命令再填充阀35关闭。关闭再填充阀35将泵20与蓄能器隔离，因而蓄能器6开始逐渐放能(discharge)，不过蓄能器选择阀13保持停用(关闭)，因而蓄能器6不与制动器联接。

图3为曲线图，其在50处示出了当蓄能器将液压流体输送到系统中并且然后响应于液压压力下降低于容许阈值51而被自动地重新充能时的压力的变化。如果蓄能器6是正常(healthy)的，则压力的减小比率dP/dT相对较慢，并且相邻的再填充命令之间的持续时间T1相对较长。如果蓄能器6或液压系统的其它部分中发生液体泄漏或气体泄漏，则减小比率dP/dT较大，如52处所表示的，相邻的再填充命令之间的持续时间T2减少。替代性地，如果蓄能器中的气体被完全损耗(由于气体侧上发生非常大量的泄露)，则少量的液体泄漏将会导致压力极快地降低。

控制器40监控相邻的再填充命令之间的持续时间T1、T2，如果该持续时间下降低于阈值，则控制器40推断出存在泄漏。如果控制器40推断出存在泄漏，则控制器40采取以下两个动作：首先，控制器40通过显示装置45输出警告，其次，控制器40使再填充功能失效，因而不再对蓄能器进行重新填充。由于这个原因，所以在之前的再填充循环中检测到泄漏之后压力逐渐下降，如图3中的53处所表示的。

对持续时间T1、T2进行监控是推断减小比率的简单的方式，而不需要对大量的压力测量结果进行分析，但这会将泄漏的检测延迟到下次对蓄能器进行再次充能。

替代性地，控制器40能够通过检验经过的(passing)预定阈值之间的时间而更为快速地确定减小比率dP/dT，例如，t(0)＝180bar、t(1)＝160bar、t(2)＝150bar等。如果[tn-t(n-1)]<T，则控制器40推断出蓄能器已经失效。能够在航行期间不自动地重新填充蓄能器的系统中使用该方法。

替代性地，减小比率dP/dT能够由控制器40直接地且持续地监控并且与阈值进行比较，使得能够立即检测到泄漏。

在上面给出的示例中，减小比率dP/dT与固定的预定阈值进行比较。在本发明的替代性实施方式中，制动控制系统具有两个蓄能器——一个蓄能器用于前制动器，一个蓄能器用于后制动器——并且通过将这两个蓄能器各自的减小比率彼此进行比较而不是将这两个蓄能器各自的减小比率与固定的预定阈值进行比较来确定蓄能器的正常状况。因而，例如如果蓄能器中的一个蓄能器的减小比率超过了另一蓄能器的减小比率某固定量或百分比，则控制器40推断出减小比率较高的蓄能器有故障。

上述方法具有多种优点。首先，能够自动地执行该方法而不需要航空公司维修人员的注意。这使得能够在飞行器飞行期间执行该方法，并且使得能够为飞行员和机组人员提供预警系统。另一优点在于，不需要位于蓄能器的气体侧上的气体压力传感器来检查蓄能器的完好性。相反，该方法能够使用位于蓄能器的液体侧上的已有的传感器，这使得重量减轻。这还能够消除经由这种气体压力传感器的气体损耗的可能性。另一优点在于，完好性检查的准确且可靠的性质意味着蓄能器的尺寸不需要过大，这使得蓄能器的重量减轻。

在上述液压制动系统中，主能量源是泵20，液压蓄能器6用作副能量源。在本发明的替代性实施方式中，制动系统可以是电气制动系统，在电气制动系统中，主能量源是发电机，电池用作副能量源。能够在这种系统中使用上面参照图3描述的方法，用电荷替代液体体积，用电压替代液压压力。

图4为示意图，其示出了这种电气制动系统的主要部件，其中，与图2的系统等同的部件用相同的附图标记加上100来表示。航空电子控制器140通过总线141连接至各个开关和电压传感器。在正常运行期间，控制器140操作常规选择开关122、123和开关125、127使得由发电机提供电力，并且电池106与制动器隔离。在发电机发生故障的情况下，或者如果由于某种其它原因发电机不可用，则由电池106供给制动能量。

在航行期间，控制器140运行与上面参照图3描述的方法类似的方法。即，在航行期间控制器140持续地监控来自电压传感器11的电压；当监控到的电压下降低于容许阈值时，给电池106充电；对相邻的充电之间的持续时间进行监控，如果该持续时间低于阈值，则控制器140推断存在故障发生，并且通过显示装置145输出警报。

尽管上面参照一个或更多个优选实施方式对本发明进行了描述，但应当理解的是，在不脱离如所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下，可以进行各种改变或修改。

Claims (19)

1.一种确定包括能量存储装置的电气或液压制动控制系统的完好性的方法，所述方法包括：确定由于所述能量存储装置的放能而造成的所述制动控制系统中的电压或液压压力的减小比率，并且通过将所述减小比率与阈值进行比较或者通过将所述减小比率与另一能量存储装置的减小比率进行比较来确定所述制动控制系统的完好性。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述制动控制系统是飞行器制动控制系统。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述方法在所述飞行器的飞行期间执行。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括：确定所述飞行器处于航行中；以及响应于对所述飞行器处于航行中的确定，确定所述制动控制系统的完好性。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括：响应于所述制动控制系统中的所述电压或所述液压压力下降低于容许阈值，对所述能量存储装置重复地进行充能，其中，所述减小比率根据所述能量存储装置的相邻的重复充能之间的持续时间来确定。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述减小比率是所述制动控制系统中的液压压力的减小比率。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述能量存储装置是液压蓄能器。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述减小比率是所述制动控制系统中的电压的减小比率。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述能量存储装置是电池。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述能量存储装置具有输出管线，并且所述制动控制系统中的电压或液压压力的所述减小比率是所述能量存储装置的所述输出管线中的电压或液压压力的减小比率。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述制动控制系统包括主能量源，所述制动控制系统还包括再填充阀或开关，并且所述方法还包括：打开所述再填充阀使得所述主能量源对所述能量存储装置进行充能；以及在所述主能量源已经对所述能量存储装置进行充能后关闭所述再填充阀，以便将所述主能量源与所述能量存储装置隔离，其中，所述能量存储装置的放能随着所述再填充阀的关闭而发生。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：将主能量源联接至制动器；以及将所述能量存储装置与所述制动器断开联接，其中，所述能量存储装置的放能在将所述能量存储装置与所述制动器断开联接时发生。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：用主能量源向制动器供给电压或液压压力；将所述能量存储装置与所述制动器隔离，使得由所述主能量源而不是由所述能量存储装置向所述制动器供给电压或液压压力；以及确定当所述能量存储装置与所述制动器隔离时由于所述能量存储装置的放能而造成的所述制动控制系统中的电压或液压压力的减小比率。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：用主能量源向制动器供给电压或液压压力；以及当检测到故障时，将所述主能量源与所述制动器断开联接并且将所述能量存储装置联接至所述制动器。

15.一种控制器，所述控制器配置成通过权利要求1所述的方法来确定电气或液压制动控制系统的完好性。

16.一种制动系统，包括：制动器；电气或液压制动控制系统，所述电气或液压制动控制系统设置成控制所述制动器，所述制动控制系统包括能量存储装置；以及根据权利要求15所述的控制器，所述控制器配置成确定所述电气或液压制动控制系统的完好性。

17.根据权利要求16所述的制动系统，其中，所述能量存储装置是液压蓄能器，并且所述制动系统还包括：泵，所述泵用于向所述制动器供给液压压力；以及蓄能器选择阀，所述蓄能器选择阀用于将所述液压蓄能器与所述制动器隔离，使得由所述泵而不是由所述液压蓄能器向所述制动器供给所述液压压力。

18.根据权利要求17所述的制动系统，还包括常规选择阀，所述常规选择阀能够被停用以便将所述泵与所述制动器断开联接，其中，当所述泵通过所述常规选择阀与所述制动器断开联接时，所述蓄能器选择阀能够被启用以便将所述液压蓄能器联接至所述制动器。

19.根据权利要求16所述的制动系统，其中，所述能量存储装置具有布置成向所述制动器供给电压或液压压力的输出管线，并且所述控制器包括布置成获取来自所述输出管线的电压或液压压力的测量结果的传感器。

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