CN108407790A - 新能源商用车用集成式气制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及新能源商用车用集成式气制动系统，包括ECU、电控制动总阀（11）、两个活塞式弹簧制动气室（8）、手继动阀（13），所述ECU与电控制动总阀（11）相连接，还包括ABS调节器及继动阀集成模块（7），所述ECU、电控制动总阀（11）分别与ABS调节器及继动阀集成模块（7）相连接，ABS调节器及继动阀集成模块（7）与两个活塞式弹簧制动气室（8）的制动腔相连接，手继动阀（13）与两个活塞式弹簧制动气室（8）的驻车腔相连接。本发明与现有技术相比的有益效果是：通过将现有的快放阀和ABS调节器、继动阀和ABS调节器进行集成设计，进一步减少系统管路部件及管路连接接头数量，使系统整体重量减轻20%，节省系统的安装空间，便于总体布置、安装、维修。

Description

新能源商用车用集成式气制动系统

技术领域

本发明涉及一种商用车气制动系统，尤其涉及一种新能源商用车用集成式气制动系统。

背景技术

随着石油资源的日益短缺，城市环境污染日趋严重，自2013年以来，全国各地都遭遇到了雾霾的侵袭，为加大城市公交车的减排和降噪力度，急需发展以绿色清洁能源为代表的纯电动公交车，而新能源商用车用气制动系统作为纯电动公交车的关键系统，其性能的优劣直接关系到整车的运行性能。目前商用车用气制动系统的电控空气处理系统是一种专门针对纯电动或混合动力汽车的空气供给及处理系统，现有国内外采用的纯电动汽车用气制动系统一般包括空压机、电机和干燥器等结构部件，一方面由于该系统所占空间较大导致总体布置不紧凑、安装不方便，另一方面因未在电驱动空压机与干燥器之间设置逆变器，因而无法实现电机的柔性快速启动和变速运行，再一方面，总体系统管路部件多，造成管路连接接头也相应增多，不便安装及维修。

专利号为ZL201710385347.6的中国发明专利公开了一种机场主力泡沫消防车应急气制动系统，包括电驱动空气压缩机和储气筒。储气筒的出气端用于与驻车制动室通过气路连接，储气筒能够对驻车制动室充气；该发明的气制动系统包括第二控制阀，第二控制阀与储气筒的进气端通过气路连接，第二控制阀与空气压缩机的出气端通过气路连接；该发明的气制动系统包括第一控制阀，第一控制阀与储气筒通过气路连接，第一控制阀与第二控制阀通过气路连接；该发明的气制动系统包括电子控制单元，空气压缩机和第一控制阀均与电子控制单元电连接。由于储气筒的内压（设定压力）已经能够满足解除驻车制动的需求，此时只需导通储气筒与驻车制动室之间的供气管路，即能够解除驻车制动并开始行车。但该发明一方面未在电驱动空压机与空干器之间设置逆变器，因而无法实现电机的柔性快速启动和变速运行；另一方面，其总体系统管路部件较多，造成管路连接接头也相应增多，不便安装及维修。

专利号为ZL201410153127.7的中国发明专利公开了一种货车气制动系统，包括气泵、干燥器、制动总阀、前制动系统、后制动系统、驻车制动系统、改装接气口、排气制动阀、离合助力器，还包括三个独立的储气腔，所述气泵通过冷却硬管与干燥器连通，所述干燥器通过三回路保护阀分别接入三个独立的储气腔，第一腔与行车制动的后制动系统连接，第三腔与行车制动的前制动系统连接，第二腔与驻车制动系统、离合助力器、气喇叭、排气制动阀、改装接气口连接。与现有制动系统相比较该发明使气制动车辆的前行车制动、后行车制动、驻车制动独立开，降低同时失效带来的安全问题；离当离合助力器漏气时，不会造成车辆后轮突然抱死，避免安全事故，还可避免小件失效或用户改装带来的安全隐患。但该发明一方面未在电驱动空压机与空干器之间设置逆变器，因而无法实现电机的柔性快速启动和变速运行；另一方面，其总体系统管路部件较多，造成管路连接接头也相应增多，不便安装及维修。

发明内容

为了解决上述现有机场主力泡沫消防车应急气制动系统和货车气制动系统存在的技术缺陷，本发明采用的技术方案具体如下：

新能源商用车用集成式气制动系统，包括ECU、电控制动总阀、两个活塞式弹簧制动气室、手继动阀，所述ECU与所述电控制动总阀相连接，还包括ABS调节器及继动阀集成模块，所述ECU、电控制动总阀分别与所述ABS调节器及继动阀集成模块相连接，所述ABS调节器及继动阀集成模块与所述两个活塞式弹簧制动气室的制动腔相连接，所述手继动阀与所述两个活塞式弹簧制动气室的驻车腔相连接。

优选的是，包括两个前制动分室、ABS调节器及快放阀集成模块，所述ABS调节器及快放阀集成模块一端分别与所述ECU、电控制动总阀相连接，其另一端与所述两个前制动分室相连接。

在上述任一方案中优选的是，包括电机驱动空气压缩机和电控空气干燥器，所述ECU与所述电控空气干燥器相连接，所述电机驱动空气压缩机与所述电控空气干燥器相连接，所述电机驱动空气压缩机与所述电控空气干燥器之间设置有逆变器，所述ECU与所述逆变器相连接。

在上述任一方案中优选的是，包括四回路保护阀、四个储气筒、单向阀、手制动阀、离合助力器及其它辅助用气元器件，所述四回路保护阀分别与所述电控空气干燥器、四个储气筒相连接，所述四个储气筒依次分别与所述离合助力器及其它辅助用气元器件、单向阀、ABS调节器及继动阀集成模块、电控制动总阀相连接，所述单向阀与所述手制动阀相连接，所述ECU与所述电控制动总阀相连接。

在上述任一方案中优选的是，包括手继动阀、两个活塞式弹簧制动气室，所述手继动阀与所述手制动阀相连接，与所述单向阀相连接的一所述储气筒同时还与所述手继动阀相连接。

在上述任一方案中优选的是，所述电机驱动空气压缩机采用常规柴油机机油作为润滑油。

在上述任一方案中优选的是，所述电控空气干燥器设置有电子控制装置，所述电子控制装置包括回流电磁阀、进气电磁阀、排气电磁阀。

在上述任一方案中优选的是，包括轮速传感器，所述ECU与所述轮速传感器相连接。

在上述任一方案中优选的是，包括监控系统，所述监控系统与所述ECU相连接。

一种车辆，其装有集成式气制动系统，所述集成式气制动系统为上述任一方案的新能源商用车用集成式气制动系统。

本发明与现有技术相比的有益效果是：将现有的快放阀和ABS调节器进行集成设计，将现有的继动阀和ABS调节器进行集成设计，从而进一步减少系统管路部件及管路连接接头数量，使系统整体重量相比现有分体式结构设计至少减轻20%左右，同时节省系统的安装空间，并便于总体布置，既节能降耗又减少了生产成本，方便安装及维修，进一步提高系统运行安全性和可靠性。通过在电机驱动空气压缩机与电控空气干燥器之间设置逆变器，实现电机的柔性快速启动和变速运行。通过采用常规柴油机机油作为电机驱动空气压缩机的润滑油，解决了现有电动空压机因采用专用润滑油而容易对橡胶密封件造成致命损伤，进而容易导致制动系统失效的不利后果，由于所用的常规柴油机机油只参与本气制动系统的润滑和冷却，并不与压缩气体相接触，因此无需进行油气分离，从而杜绝了现有电动空压机由于进行油气分离易造成分离不彻底或者分离滤芯的失效，进而可能造成专用润滑油进入制动管路，并对整个气制动系统造成进一步损害的技术缺陷，且常规柴油机机油来源广泛，使得本气制动系统的后期使用成本大幅减少。

附图说明

图1为本发明的新能源商用车用集成式气制动系统一优选实施例的结构示意图；

图2为本发明的新能源商用车用集成式气制动系统的ECU接收电控空气干燥器信号、电控制动总阀信号以及ABS调节器信号示意图；

图3为本发明的新能源商用车用集成式气制动系统的ECU与轮速传感器、ABS调节器之间控制信号传输示意图；

图4为本发明的新能源商用车用集成式气制动系统的ABS调节器及继动阀集成模块的结构示意图；

图5为本发明的新能源商用车用集成式气制动系统的ABS调节器及快放阀集成模块的结构示意图。

附图标记说明：

1电机驱动空气压缩机；2电控空气干燥器；3四回路保护阀；4储气筒；5单向阀；6手制动阀；7ABS调节器及继动阀集成模块；8活塞式弹簧制动气室；9前制动分室；10ABS调节器及快放阀集成模块；11电控制动总阀；12逆变器；13手继动阀；14离合助力器及其它辅助用气元器件；

15第一联接螺钉；16端面密封O形圈；17继动阀座；18继动阀上盖；19活塞；20阀门；21第一进气膜片；22进气弹簧；23第一排气膜片；24排气弹簧；25第一电磁阀；26第一消声器；27第一中阀体；28阀门组件；29回位弹簧；211第一出气口；221第二出气口；311第一排气口；321第二排气口；331第三排气口；

30快放阀上盖；31快放阀膜片；32快放阀壳体；33O形圈；34第二联接螺钉；35第二中阀体；36第二进气膜片；37进气膜片压簧；38第二排气膜片；39排气膜片压簧；40第二电磁阀；41第二消声器；101进气口；411第三出气口；421第四出气口；511第四排气口；521第五排气口；531第六排气口。

具体实施方式

下面结合图1-5详细描述所述新能源商用车用集成式气制动系统的技术方案：

新能源商用车用集成式气制动系统，包括ECU、电控制动总阀11、两个活塞式弹簧制动气室8、手继动阀13，所述ECU与电控制动总阀11相连接，还包括ABS调节器及继动阀集成模块7，所述ECU、电控制动总阀11分别与ABS调节器及继动阀集成模块7相连接，ABS调节器及继动阀集成模块7与两个活塞式弹簧制动气室8的制动腔相连接，手继动阀13与两个活塞式弹簧制动气室8的驻车腔相连接。包括两个前制动分室9、ABS调节器及快放阀集成模块10，ABS调节器及快放阀集成模块10一端分别与所述ECU、电控制动总阀11相连接，其另一端与两个前制动分室9相连接。

包括电机驱动空气压缩机1和电控空气干燥器2，所述ECU与电控空气干燥器2相连接，电机驱动空气压缩机1与电控空气干燥器2相连接，电机驱动空气压缩机1与电控空气干燥器2之间设置有逆变器12，所述ECU与逆变器12相连接。

包括四回路保护阀3、四个储气筒4、单向阀5、手制动阀6、离合助力器及其它辅助用气元器件14，四回路保护阀3分别与电控空气干燥器2、四个储气筒4相连接，四个储气筒4依次分别与离合助力器及其它辅助用气元器件14、单向阀5、ABS调节器及继动阀集成模块7、电控制动总阀11相连接，单向阀5与手制动阀6相连接，所述ECU与电控制动总阀11相连接。

手继动阀13与手制动阀6相连接，与单向阀5相连接的一储气筒4同时还与手继动阀13相连接。

电机驱动空气压缩机1采用常规柴油机机油作为润滑油。

电控空气干燥器2设置有电子控制装置，所述电子控制装置包括回流电磁阀、进气电磁阀、排气电磁阀，气源来自输出口；当ECU控制器得到压力读取装置的反馈信息后，通过逻辑程序控制所述进气电磁阀、回流电磁阀、排气电磁阀的通断，从而完成电控空气干燥器2的卸荷、回流反冲、重新供气等功能，使压力控制更加准确可靠。

包括轮速传感器，所述ECU与所述轮速传感器相连接。

包括监控系统，所述监控系统与所述ECU相连接。

本发明的工作原理：本发明是基于多回路保护阀的压缩空气系统，可根据车辆运行情况，将电控空气干燥器2中压力读取装置检测到的输出气压信号转换成电压信号反馈至ECU控制器，ECU控制器通过逻辑程序控制电子控制装置及电磁阀的通断，从而实现电控空气干燥器2的卸荷、回流反冲、重新供气等功能。同时ECU控制器将采集信息转化成控制信号反馈至逆变器12的控制端口，逆变器12采用脉宽调制方式，变频变压，从而实现电机的柔性快速启动和变速运行。整个气制动系统被多回路保护阀分成前后独立的两个回路，前轮和后桥分别由各自独立的回路控制，电控制动总阀11采用带行程信号的电控制动总阀，同时在车辆上装备ABS系统。

如图4、5所示，本发明将现有的快放阀和ABS调节器进行集成设计，将现有的继动阀和ABS调节器进行集成设计，从而进一步减少系统管路部件及管路连接接头数量，使系统整体重量相比现有分体式结构设计至少减轻20%左右，同时节省系统的安装空间，并便于总体布置，既节能降耗又减少了生产成本，方便安装及维修，进一步提高系统运行安全性和可靠性。

本发明采用具有电绝缘的联轴器实现电机与车辆的二次绝缘，杜绝由于高压故障可能对驾乘人员的安全威胁。本发明采用进气消声，从而将活塞式空压机的噪声降低15分贝以上，从而实现对驾乘人员听觉的零污染。本发明采用具有三维多向减振能力的特制橡胶弹性减振器，并匹配经优化设计的安装支架，从而彻底消除振动传递，增加驾乘舒适性。本发明采用高弹性、长寿命、抗扭振的高性能弹性联轴器将电机的动力直接传递到空压机主机，具有高效、低振优点。本发明设有监控系统，当监控到长时间达不到卸荷压力时，会及时反馈给ECU进行强行卸荷反冲再生，从而确保干燥剂吸水功能，保证用气系统安全。电机驱动空气压缩机1附带有一输出电压信号，用来控制电驱动空气压缩机1的工作状态，在电控空气干燥器2卸荷后停止电驱动空气压缩机1的运转，直到制动气压降低到回关压力后重新启动电驱动空气压缩机1，节能降耗效果明显。本发明在车辆点火后，ECU控制器启动电机驱动空气压缩机1前进行卸荷控制，以确保电机驱动空气压缩机1的空载启动。本发明设有报警系统，所述报警系统监控电子、机械系统失效情况并通过系统罩壳上设置的指示报警灯显示出不同的警报信息，以保证行车安全。所述监控系统监控不同路况反馈给ECU，ECU进行计算并控制电机驱动空气压缩机1运转，实现不同路况时配置不同的卸荷压力，以保证电机驱动空气压缩机1的热量均匀分布，进而确保电机驱动空气压缩机1的工作寿命。

本发明中的电控制动总阀11以电信号和气压信号的形式产生制动信号来控制气制动系统的制动压力升高或降低，同时也具有双回路的气控和双回路的电控，使得踏板的行程信号可同时被两套系统记录，两个电子控制回路在电控制动总阀11中各自独立存在，当其中一个电子控制回路失效后，另一个电子控制回路仍然能够保证正常运行，当电控双回路系统失效时，气控双回路系统仍可保证车辆所需要的制动压力；另外，当双回路中的一回路失效时，另一回路仍能够起到作用，进而保证制动系统的较高安全性。电控制动总阀11内设置有一个直线位移传感器及电路处理装置，当驾驶员踩下制动踏板时，电控制动总阀11将同时提供气压制动信号及连续的电信号输出，其中电信号输出反馈至整车ECU，整车ECU反馈至新能源汽车制动能量回收系统，使电机反向通电，从而使电机转化成发电机给蓄电池充电，实现能量回收功能。

本发明的双回路控制装置还具有如下技术特点：

1）前后制动回路在使用中可以共享容积，在车辆正常时，多回路保护装置的前后制动用回路是互通的，这样即使前后制动的气室面积不同，仍然可以使用相同容积的贮气筒，以方便总体布置；

2）驻车制动可以独立占有一个回路，根据ECE R13的规定，驻车制动应该有独立的储能装置，或者同时有两个回路为其提供能量，本发明的多回路保护装置则很容易实现驻车制动系统独立占有一个回路的技术效果；

3）辅助系统如离合器控制助力、换档助力、变速器副箱换档控制、排气制动控制、差速锁控制、气喇叭等功能，均具有独立的供能回路和独立的储能装置且与制动系统之间互不干扰；

4）在制动系统压力没有达到起步压力的时候，多回路保护阀不会向驻车制动和辅助系统供能，以防止驾驶员在制动系统压力没有达到安全压力之前起步。

5）空气悬架系统使用独立的回路，并放在四回路保护阀之前，可以给空气悬架系统提供更高的压力，减少需要的储能容积。

本发明设置有ABS系统，其包括ECU、轮速传感器、ABS气压调节器等结构部件，所述ABS系统通过所述轮速传感器测出每个车轮的速度信号并将其送入所述ECU，所述ECU即可对输入的速度信号加以分析、运算并根据车轮的运动状况向ABS气压调节器发出制动压力的控制指令，当所述ECU发现某个车轮要抱死时，可立即让ABS气压调节器适量排放制动空气，以减少制动毂与制动蹄片间的摩擦力，使轮速适当上升；当所述ECU发现轮速上升过快时，则会让ABS气压调节器停止排气，让轮速降下来。在所述轮速调整过程中，ABS气压调节器每秒钟可进行多达3~5个控制循环，通过“抱死—松开—抱死—松开”这样如此循环的调控制动压力，使得车轮的滑移率始终保持在理想的范围内，从而获得最佳的制动效果。本发明的ABS系统的ECU在接收到的轮速达到启动ABS要求时，ABS系统即可将这一信息反馈给能量回收监控系统，使正在进行能量回收监控系统停止工作，确保ABS系统进行正常启动并运行。

本发明还具有如下技术特点：

1）提高了制动的稳定性，有效防止侧滑、甩尾及挂车折叠等现象的发生，从而确保车辆行驶安全性；

2）提高了制动时汽车转向的可操作性，有效防止跑偏现象，确保转向时方向的可控性；

3）在多数路面上能缩短制动距离， 一般情况下最大可缩短10％的制动距离，光滑路面可缩短30％的制动距离；

4）能减少车轮抱死时轮胎的过度磨损，降低了车辆的使用费用；

5）增加乘客的舒适性和安全感。

本发明还提供一种车辆，其装有集成式气制动系统，所述集成式气制动系统为上述实施例中任一方案的新能源商用车用集成式气制动系统。

所述实施例为优选的技术方案，其中所涉及的各个组成部件以及连接关系并不限于所描述的以上这一种实施方案，所述优选方案中的各个组成部件的设置以及连接关系可以进行任意的排列组合并形成完整的技术方案。

Claims (10)

1.新能源商用车用集成式气制动系统，包括ECU、电控制动总阀（11）、两个活塞式弹簧制动气室（8）、手继动阀（13），所述ECU与电控制动总阀（11）相连接，其特征在于，还包括ABS调节器及继动阀集成模块（7），所述ECU、电控制动总阀（11）分别与ABS调节器及继动阀集成模块（7）相连接，ABS调节器及继动阀集成模块（7）与两个活塞式弹簧制动气室（8）的制动腔相连接，手继动阀（13）与两个活塞式弹簧制动气室（8）的驻车腔相连接。

2.如权利要求1所述的新能源商用车用集成式气制动系统，其特征在于，包括两个前制动分室（9）、ABS调节器及快放阀集成模块（10），ABS调节器及快放阀集成模块（10）一端分别与所述ECU、电控制动总阀（11）相连接，其另一端与两个前制动分室（9）相连接。

3.如权利要求2所述的新能源商用车用集成式气制动系统，其特征在于，包括电机驱动空气压缩机（1）和电控空气干燥器（2），所述ECU与电控空气干燥器（2）相连接，电机驱动空气压缩机（1）与电控空气干燥器（2）相连接，电机驱动空气压缩机（1）与电控空气干燥器（2）之间设置有逆变器（12），所述ECU与逆变器（12）相连接。

4.如权利要求3所述的新能源商用车用集成式气制动系统，其特征在于，包括四回路保护阀（3）、四个储气筒（4）、单向阀（5）、手制动阀（6）、离合助力器及其它辅助用气元器件（14），四回路保护阀（3）分别与电控空气干燥器（2）、四个储气筒（4）相连接，四个储气筒（4）依次分别与离合助力器及其它辅助用气元器件（14）、单向阀（5）、ABS调节器及继动阀集成模块（7）、电控制动总阀（11）相连接，单向阀（5）与手制动阀（6）相连接，所述ECU与电控制动总阀（11）相连接。

5.如权利要求4所述的新能源商用车用集成式气制动系统，其特征在于，手继动阀（13）与手制动阀（6）相连接，与单向阀（5）相连接的一储气筒（4）同时还与手继动阀（13）相连接。

6.如权利要求3所述的新能源商用车用集成式气制动系统，其特征在于，电机驱动空气压缩机（1）采用常规柴油机机油作为润滑油。

7.如权利要求3所述的新能源商用车用集成式气制动系统，其特征在于，电控空气干燥器（2）设置有电子控制装置，所述电子控制装置包括回流电磁阀、进气电磁阀、排气电磁阀。

8.如权利要求1所述的新能源商用车用集成式气制动系统，其特征在于，包括轮速传感器，所述ECU与所述轮速传感器相连接。

9.如权利要求1所述的新能源商用车用集成式气制动系统，其特征在于，包括监控系统，所述监控系统与所述ECU相连接。

10.一种车辆，其装有集成式气制动系统，所述集成式气制动系统为权利要求1至9中任一方案的新能源商用车用集成式气制动系统。