CN107428318A

CN107428318A - 用于电子控制式驻车制动器的控制电路

Info

Publication number: CN107428318A
Application number: CN201680016973.1A
Authority: CN
Inventors: L·巴洛格; L·多齐
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2015-03-20
Filing date: 2016-03-08
Publication date: 2017-12-01
Anticipated expiration: 2036-03-08
Also published as: EP3069946A1; WO2016150697A1; CN107428318B

Abstract

本申请涉及用于商用车辆(1)的电子控制式驻车制动器(2)的控制电路。驻车制动器(2)可永久锁定以稳定停驻的车辆，或暂时施加以减速车辆。控制电路防止不当地手动施加驻车制动器(2)：借助于使用情况监视器(7)保持对暂时使用情况的记录，并通过器件(8)例如通过人机交互装置上的力反馈(8a)或制动力输出(BF)上的力反馈(8b)来警告车辆驾驶员，以防止过度使用驻车制动器(2)而造成过多的耗损。具有联锁的安全线路(9)防止意外地永久锁定驻车制动器(2)。

Description

用于电子控制式驻车制动器的控制电路

技术领域

本申请涉及一种用于商用车辆的电子控制式驻车制动器的控制电路。

背景技术

驻车制动器本来是为了防止驻停车辆自行滚动，并在车辆行驶时解除。这具有两个主要缺点：它们很少被使用，所以功能提早降低。当车辆行驶时，它们是无助于控制车辆的负担。

像几乎所有其他车辆系统一样，驻车制动器可以是电子控制的。通过修改该控制，驻车制动器不仅可永久锁定以稳定驻停的车辆。它们也可用作附加的制动器来使行驶的车辆减速。与在车辆关停时驻车制动器保持永久锁定相反，暂时施加要求恒定的电力来支持，且在断电时释放。

该类型的系统在WO2011/039556A1和WO2011/039558A1中公开。利用单个操作杆，用户可选择施加与杆位置成比例的制动力，或是永久锁定驻车制动器。

这些驻车制动器易于出现两种不当使用：在惊慌情况下，车辆驾驶员可能会反应过度并将杆拉动过远，从而在不应该的情况下突然以全力永久地启动驻车制动器，并失去对车辆的控制。如WO2011/039558A1所公开的那样，避免这种情况的机制使得有意地永久锁定驻车制动器变得更加复杂，且使得驾驶员难以区分驻停车辆是由暂时施加的驻车制动器还是由永久施加的驻车制动器来保持。仅在后一情况下驾驶员才可安全离开驾驶室。

车辆驾驶员也可能过于经常地使用驻车制动器来作为车辆行车制动器的方便替代，从而不必要地磨损驻车制动器。

发明内容

本申请的目的

本申请的目的是，通过改进对驻车制动器的意外锁定或缺失锁定方面的安全性以及通过阻止过度使用驻车制动器作为行车制动器的替代来防止这两种不当使用。

为此，本申请提供了一种根据独立权利要求1的控制电路。从属权利要求涉及其他有利的实施例。

本申请的公开内容

本申请包括用于商用车辆的电子控制式驻车制动器的控制电路。该控制电路配置成：至少用于控制永久锁定驻车制动器或优选以较小的力且最优选地以不锁定车轮的力来暂时施加驻车制动器。

在本文中，术语“永久”是指，即使关停车辆且所有电力被切断，在该模式下仍然保持驻车制动器的施加。永久施加驻车制动器是为了稳定驻停的车辆。相比之下，术语“暂时”意味着在这种模式下驻车制动器的施加需要恒定的电力供送来维持。暂时施加驻车制动器是为了减速车辆，从而作为行车制动器的补充或替代。如果驻车制动器仅暂时施加，则在车辆关停且电力切断时会被释放。

优选地，电子控制单元可接收输入以控制永久或暂时施加驻车制动器，并将该输入转换成待施加到驻车制动器的制动力输出。它可优选地包括驱动单元，该驱动单元根据制动力输出将力施加于驻车制动器。到电子控制单元的输入可优选地由人机交互装置提供，但也可由任何其它车辆控制系统提供。电子控制单元可集成到所述其它车辆控制系统的控制单元中。车辆控制系统的示例包括防滑系统、电子稳定系统、制动辅助系统或巡航控制系统。

根据本申请，控制电路具有以下两个改进中的任一个，或两个改进的组合：

·控制电路具有适于记载驻车制动器在行驶期间的使用情况记录的使用情况监视器，且控制电路还包括用于在所述使用情况超过预设水平时警告车辆驾驶员的器件。优选地，在行驶期间驻车制动器的增加记录的使用情况是驻车制动器的暂时施加。

·控制电路具有安全线路，所述安全线路被联锁，以要求附加的车辆驾驶员动作和/或关于车辆操作状态的条件和/或车辆传感器值的特定读数，以允许驻车制动器的永久锁定。

特别地，控制电路可适于要求(a)人机交互装置处于控制永久锁定驻车制动器的独特的(distinct)驻车位置或范围内，以及(b)基于车辆的实际当前状态的联锁条件被满足，然后才允许永久锁定驻车制动器。优选地，为了该决定，仅考虑人机交互装置的当前位置，而不考虑该装置的先前移动历史。因此，驾驶员不必遵循特定的驻车制动器启动顺序，所述特定的驻车制动器启动顺序在驾驶员遗漏或未完成一步骤时，可能仅产生驻车制动器的暂时启动。在人机交互装置移动至驻车位置与永久驻车制动器启动的开始之间也没有延迟。

当以比锁定车轮所需的力更小的力施加驻车制动器时，其在被朝向车轮的力推动时抵靠车轮滑动。因此，驻车制动器和车轮之间存在摩擦，从而磨损驻车制动器的材料并使其变热。虽然一定程度的这种使用可被认为是延长驻车制动器寿命的训练程序，但过度使用驻车制动器作为行车制动器的替代将导致过度的磨损。这增加了维护成本。

根据本申请的使用情况监视器使驻车制动器能够以最佳方式用作行车制动器的补充。在制动力需求达到峰值的情况下，驻车制动器能够派上用场。然而，大多数制动工作仍然由专门用于在长时间内消耗大量动能的行车制动器来完成。

安全线路防止操作员在仅想要增加制动力以应对紧急停止时通过驻车制动器锁定车轮。增加制动力的目的是尽快停止并避免碰撞。如果驻车制动器永久锁定，则会产生相反的效果：车辆开始打滑，从而大大增加了停止所需的距离，因为车轮和地面之间的动摩擦力远小于静摩擦力。在锁定车轮的情况下，不再可能避开障碍物。由于驻车制动器与行车制动器相比由完全不同的机制驱动，所以不可能将它们集成到车辆的防抱死系统中。另外，驻车制动器通常仅作用在后桥上，因此由于打滑所导致的后轮侧向力的损失可能也会危及车辆的稳定性。

安全线路省去了使驻车制动器的有意永久施加变得复杂化的机构。驻车制动器仅暂时地施加还是永久地施加的重要区别对于驾驶员来说更容易。极大降低了驻车制动器由于仅暂时地施加而在驾驶员离开驾驶室后释放的风险。

有利地，人机交互装置至少可从空挡位置经过一个范围调节到一位置，其中，在所述范围，到电子控制单元的输入对应于增加制动力的请求，在该位置，到电子控制单元的输入对应于永久锁定驻车制动器的请求。为此，人机交互装置例如可以是可通过滑动、推动或拉动来调节的杆，或可通过转动来调节的轮。此外，人机交互装置还可具有使驻车制动器释放的位置。于是，空挡位置优选地处于释放位置和增加制动力的范围之间。超过对应于永久锁定驻车制动器的位置，交互装置可具有使制动力增加更多的位置，以将车辆稳定在陡坡处或补偿失败的拖车制动。

优选地，人机交互装置可抵抗随着离空挡位置的距离的增加而增加的机械保持力而调节。这使得车辆驾驶员能够用他的手感觉交互装置的位置，而无需看向该装置(例如，杆或轮)。额外的制动功能不会使车辆驾驶员从道路分心。

优选地，由制动力增加的范围向对应于永久锁定驻车制动器的位置的过渡由保持力的不连续增加来保卫。这警告车辆驾驶员制动器将进入不同的状况，从而他应当检查这在当前情况下是否合适。如果永久施加驻车制动器是实际想要的且适当的，则保持力的增加就向驾驶员确认制动器在车辆动力关停时将保持施加，从而驾驶员可安全地离开驾驶室。

优选地，使用情况监视器和/或安全线路被实施到电子控制单元中。于是，它们需要很少的额外硬件，且可在线更新，而无需将车辆带到机械工场。替代性地或组合地，使用情况监视器和/或安全线路可机械地实施。使用情况监视器例如可包括储存器，该储存器在驻车制动器用作行车制动器时被填充压缩空气；于是可使用储存器中的压力来驱动警告器件。不适合永久锁定驻车制动器的高车辆速度或其他车辆状态可能触发锁定销的机械接合或阀的启动，以便阻止永久锁定驻车制动器。具有至少作为退路的这种类型的机械装置使得在电子控制单元出现问题的情况下能够提高安全性。

在本申请的一个特别有利的实施例中，警告器件包括力反馈机构。该力反馈可例如通过使操作该装置所抵抗的保持力增加或振荡、或通过与飞机上的失速警告相类似地摇动该装置而作用在人机交互装置上。替代性地或组合地，力反馈机构还可改变来自人机交互装置的输入与制动力输出之间的转换比。这可用于使通过驻车制动器进行的制动越来越不适，从而劝告车辆驾驶员改用行车制动器。

为此，力反馈机构优选地适于使制动力输出随着来自人机交互装置的制动力输入的增加而更急剧地增加。于是，人机交互装置的微小驱动将使驾驶员意外强烈地感受制动。该急剧度优选地取决于记载的记录和/或作为到电子控制单元的输入而提供的制动力控制。例如，为了强调对于低驱动的意外强烈的制动力，与较高制动力输入相比，对于低制动力输入，制动力可随制动力输入的增加而更急剧地增加。随记载的记录的变化可用于逐渐增加车辆驾驶员的不适感。

有利地，使用情况记录是由该使用情况引起的对驻车制动器的耗损的量度和/或驻车制动器的温度的量度。于是，驻车制动器作为行车制动器的补充的使用可精确调整至可接受的程度。

安全回路可适于记载车辆速度，且在该速度超过预设水平时禁止永久锁定驻车制动器。例如，仅当车辆静止或接近静止时，才能允许永久锁定驻车制动器。这防止了在可能导致对车辆失去控制的情况下永久锁定驻车制动器。

替代性地或组合地，安全线路可进一步联锁，以便在允许永久锁定驻车制动器之前要求以下方面中的一个或多个：

·越过可感知的阻力阈值来驱动人机交互装置。这提醒车辆驾驶员确保他真的想要永久锁定驻车制动器；

·由车辆驾驶员驱动独立的机械联锁和/或电子联锁开关。机械联锁可例如集成到人机交互装置中，使得当车辆驾驶员试图永久锁定驻车制动器且机械联锁阻碍这样做时，车辆驾驶员感觉到他简直在碰壁；

·制动踏板的施加，以保证不会意外地永久锁定驻车制动器，例如通过在车辆驾驶员根本不想制动的情况下碰撞人机交互装置而意外地永久锁定驻车制动器；

·在正常行驶期间频繁使用的加速器和/或离合器踏板的未启用状态；

·变速杆的空挡状态，因为在正常行驶期间变速杆很少处于该状态；

·发动机转速低于预设水平。

从人机交互(操纵)装置和车辆的其他部分接收的信号可以是直接有线信号。它们也可通过车辆通信总线传送，从而车辆中的每个部件仅需要一条总线接线。

来自人机交互装置的输入与制动力输出之间的转换比可被静态地编程，但也可动态地设定，例如以便实现力反馈机制或考虑车辆的其他特殊情况。

替代性地或与力反馈组合地，警告器件可例如包括车辆舱室中的警告灯和/或警告噪音。

附图说明

在下文中，使用附图来说明本申请，而不限制本申请所要求保护的范围。给出以下附图：

图1是根据本申请的控制电路的框图。

图2是驱动人机交互装置杆所抵抗的保持力F_R随着杆位置的变化(a)；示出了由杆遍历的不同制动状况(b)。

图3是要永久锁定驻车制动器、还是要操作驻车制动器作为行车制动器的补充的决定过程的流程图。

图4是根据本申请的借助于制动力输出的力反馈。

具体实施方式

图1是根据本申请的控制电路的一个实施例的框图。该控制电路设置于在车轮3上行驶的商用车辆1上，为了清晰起见，仅示出一个车轮。车轮3由行车制动器(图1中未示出)以及由驻车制动器2制动。主要在车辆关停时使用的驻车制动器2是弹簧加载式制动器。它包括制动蹄2b，制动蹄2b设置在制动缸2a内，并借助于弹簧2c推靠轮3上或轮3中的对应表面。弹簧将力F_S施加在制动蹄2b上。为了释放驻车制动器2，通过将空气压力引入制动缸2a内，制动蹄2b可逆着弹簧2c从车轮3上或中的表面移开并在制动缸2a内后移。这生成抵消弹簧力F_S的力F_L。所产生的力是制动力F。

驻车制动器由车辆驾驶员使用人机交互装置HID控制。为了控制施加驻车制动器，车辆驾驶员驱动HID顶部的杆，从而改变HID内的电位计的电阻。将电压或电流信号C作为输入发送到电子控制单元ECU。控制单元ECU将该输入C转换成制动力输出BF。该制动力输出BF被馈送到施加制动力F的驱动单元(4，5，6)中。驱动单元具有驱动比例继电器阀5的螺线管的放大器4。继电器阀5向制动缸2a供送从压缩空气储存器6引出的压力，该压力正比于通过螺线管的电流。该压力提供制动力F的释放部分F_L。如果该释放部分F_L为零，所施加的制动力F就是弹簧2c的全部力F_S。

控制单元ECU具有使用情况监视器7，该使用情况监视器7每当在行驶中操作驻车制动器2时就增加使用情况记录。如果该记录超过预定水平，控制单元ECU中的警告器件8就接合。警告器件包括人机交互装置HID杆上的力反馈8a，人机交互装置HID杆在车辆驾驶员的手中摆动(摇动)。警告器件8还包括作用在制动力输出BF上的力反馈8b。如果该力反馈是激活的，制动力输出BF就随着输入C的增加而更急剧地增加。驾驶员意外强烈地感受到制动，从而向他提供了他过度使用驻车制动器的可感受的提醒。

电子控制单元ECU还包括安全线路9，安全线路9在允许永久锁定驻车制动器2之前检查多个条件。首先，它要求车辆驾驶员驱动人机交互装置HID上的附加开关9b。闭合该开关将激发安全线路9上的输入9a。

传感器9d监视车辆速度v。该速度被馈送至安全线路9的端口9e。如果速度v超过预设值，就禁止驻车制动器2的永久锁定。

安全线路9还监视排挡10的位置。仅当排挡10向安全线路9的端口9c报告它处于空挡位置时，驻车制动器2的永久锁定才是可能的。

因此，驻车制动器2在行驶过程中的比例操作总是可凭借增加使用情况监视器7中的记录而进行。永久锁定驻车制动器2以及车轮3仅当车辆1处于这样做的安全状态时才是可能的。

人机交互装置HID杆必须抵抗保持力F_R而被驱动。图2a示出了该保持力F_R随着对应于杆位置的输入C的变化。杆具有空挡位置N，在该空挡位置N，不存在保持力。当杆从该空挡位置向任一方向移动时，保持力F_R都增加。杆可向左移动。当杆达到位置D时，引起驻车制动器释放。杆越向左移动，驻车制动器越快地释放。杆可向左移动直至到达点L。

如果杆从空挡位置向右移动，它就进入范围R，在范围R，输入C对应于增加制动力的请求。保持力也线性增加。制动力BF正比于输入(杆移动)C。在点P处，驻车制动器的暂时比例启动变成驻车制动器的永久锁定。该点通过保持力F_R的不连续增加来保卫，以防止意外地永久锁定驻车制动器。一旦超过该保卫点，保持力就将再次随着与空挡位置的距离的增加而线性增加，且斜率与范围R中的相同。杆可进一步向右移动，以增加制动器2和车轮3之间的保持力。例如如果需要较高的保持力，可将杆移动到H点，以使车辆稳定在陡坡处。杆可进一步向右移动至T点，以达到最大保持力，这通常仅在需要补偿拖车制动器的故障时才需要。

图2b以不同视图示出了杆的同一运动，该视图强调杆围绕固定点的旋转，这通常是以杆的形式对车辆进行控制的情况。在中间的空挡位置、释放点D和范围R的开始处之间，增加了安全区域S，以防止在无意地将杆从其中间位置移开少量时，意外地接合或释放驻车制动器。

图3示出了是要永久锁定驻车制动器还是以较小的力暂时施加驻车制动器以响应人机交互装置HID处的驾驶员活动的决定情况。“是”决定总是由Y表示，“否”决定总是用N表示。第一个问题是杆被拉到右边多远。如果杆被拉到或超过点P，就认为是车辆驾驶员命令要永久锁定驻车制动器。为了安全起见，首先检查驻车制动器是否释放，这等同于总制动力F为零。如果F不为零，则终止驻车制动器的施加。如果永久锁定驻车制动器的命令在驻车制动器的释放状态下产生，则进一步检查车辆是否驻停，这等同于车辆速度为零。如果速度为零(或低于一定公差阈值)，或由于传感器故障而导致速度未知，就永久锁定驻车制动器，从而制动力F是其正常保持力的100％。如果车辆未驻停，就施加不会锁定车轮的较小的力。因此，避免了在车辆快速运动期间无意地永久锁定驻车制动器而导致车辆失控。

如果杆没有向右被拉到远至点P，就检查它是否在范围R内。如果不在范围R内，则控制杆在安全区域S内，且终止施加驻车制动器。如果杆在范围R内，就再次检查驻车制动器当前是否处于释放状态(F＝0)。这提供了安全性，以防止制动力的无意改变，且还阻拦车辆驾驶员过度使用驻车制动器来代替行车制动器；从一定大小的制动力F到另一大小的每次改变都只能通过首先完全释放驻车制动器才可行。

如果在范围R内施加制动力的命令在驻车制动器的释放状态下出现，就施加正比于输入(杆移动)C的制动力F。

图4示出了制动力BF上的力反馈8b。示出了在没有启用力反馈8b的情况下(曲线a)，以及在增加的力反馈8b启用的情况下(曲线b至d)，制动力BF随着输入(杆位置)C的变化。力反馈通过使制动力BF随着输入C的增加而更急剧地增加来实现。对于小于最大输入的10％的输入C，该急剧度特别高。因此，驾驶员意外强烈地感受制动，引起车辆驾驶员不安和不适，从而提醒不要过度使用驻车制动器。急剧度在10％的输入处结束；而后，制动力在未启用力反馈8b的情况下随着输入C以相同的斜率增加。对于高于20％的命令，急剧度反转。这是为了引导制动力BF对于100％的输入C达到最大值的100％，而无论力反馈8b是否启用。

附图标记列表

1 商用车辆

2 电子控制式驻车制动器

3 车轮

4 放大器

5 比例继电器阀

6 压缩空气储存器

4，5，6 驱动单元

7 使用情况监视器

8 警告器件

8a 人机交互装置HID上的力反馈

8b 制动力输出BF上的力反馈

9 安全线路

9a 用于安全开关9b的输入端口

9b 人机交互装置HID上的安全开关

9c 用于排挡10的位置的输入端口

9d 用于车辆速度v的传感器

10 排挡

BF 电子控制单元ECU的制动力输出

C 人机交互装置HID的制动指令

D HID杆的释放位置

F 制动力

FR 人机交互装置HID中的保持力

ECU 电子控制单元

H 具有较高锁定力的HID杆的位置

HID 人机交互装置

L HID杆位置的左限位

N HID杆的空挡位置

P HID杆的永久锁定(驻车)位置

R 制动力增加时HID杠位置的范围

S HID杆位置的安全区域

T 具有最大保持力的HID杆的位置

v 车辆速度

Claims

1.一种用于商用车辆(1)的电子控制式驻车制动器(2)的控制电路，所述控制电路配置成至少用于控制永久锁定驻车制动器(2)或暂时施加驻车制动器(2)，

其特征在于，

·所述控制电路具有使用情况监视器(7)，所述使用情况监视器(7)适于记载驻车制动器在行驶过程中的使用情况的记录，所述控制电路包括器件(8，8a，8b)，所述器件(8，8a，8b)在所述使用情况超过预设水平时警告车辆驾驶员，和/或

·所述控制电路具有安全线路(9)，所述安全线路(9)被联锁，以要求附加的车辆驾驶员动作(9a，9b)和/或关于车辆的操作状态(10)的条件和/或车辆传感器(9d)值(9e)的特定读数，以便永久锁定驻车制动器。

2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，电子控制单元(ECU)接收输入(C)以用于控制永久施加或暂时施加驻车制动器，并将该输入(C)转换为待施加于驻车制动器(2)的制动力输出(BF)。

3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路包括驱动单元(4，5，6)，所述驱动单元(4，5，6)根据制动力输出(BF)将力(F)施加于驻车制动器(2)。

4.根据权利要求2-3中任一项所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路包括人机交互装置(HID)，所述人机交互装置(HID)将所述输入(C)提供至电子控制单元(ECU)。

5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，人机交互装置(HID)至少能够

·从空挡位置(N)

·通过一个范围(R)

调节到

·位置(P)，

其中，在所述范围(R)，至电子控制单元的输入对应于增加制动力的请求；在所述位置(P)，至电子控制单元的输入对应于永久锁定驻车制动器的请求。

6.根据权利要求5所述的控制电路，其特征在于，人机交互装置(HID)能够逆着机械保持力(FR)而调节，所述机械保持力(FR)随着离空挡位置(N)的距离的增加而增加。

7.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，从至电子控制单元的输入对应于增加制动力的请求的范围(R)到对应于永久锁定驻车制动器的位置(P)的转换通过保持力(F_R)的不连续增加来保卫。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的控制电路，其特征在于，使用情况监视器(7)和/或安全线路(8)被实施到电子控制单元(ECU)中。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的控制电路，其特征在于，警告器件(8)包括作用在人机交互装置(HID)上的力反馈机构(8a)和/或改变来自人机交互装置(HID)的输入与制动力输出之间的转换比的力反馈机构(8b)。

10.根据权利要求9所述的控制电路，其特征在于，力反馈机构适于使制动力输出(BF)随着来自人机交互装置(HID)的制动力输入(C)的增加而更急剧地增加。

11.根据权利要求10所述的控制电路，其特征在于，急剧的程度取决于所记载的记录和/或制动力输入(C)。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的控制电路，其特征在于，所述记录是由所述使用情况引起的对驻车制动器(2)的耗损的量度和/或驻车制动器(2)的温度的量度。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的控制电路，其特征在于，所述安全线路适于记载车辆速度(v)，且在所述速度(v)超过预设水平的情况下禁止永久锁定驻车制动器(2)。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的控制电路，其特征在于，所述安全线路还被联锁以要求

·越过可感知的阻力阈值(P)驱动人机交互装置(HID)，和/或

·通过车辆驾驶员驱动单独的机械联锁和/或电子联锁开关(9b)和/或

·制动踏板的施加，和/或

·加速器和/或离合器踏板的未启用状态，和/或

·变速杆(10)的空挡状态

·低于预设水平的发动机速度

以允许驻车制动器(2)的永久锁定。