CN111731250A - 一种商用车气压集成式电子驻车系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种商用车气压集成式电子驻车系统，属于车辆制动控制技术领域，包括压缩气罐（10）、两位两通气控阀（2）、继动阀（4）、节流阀（9）、电控单元（7）、压力传感器（8）、弹簧制动气室（6）、消声器（5）、手动进排气口（11）、两位两通电磁阀（1）、两位三通电磁阀（3），具有结构简单、可控性好、安全性高的特点。

Description

一种商用车气压集成式电子驻车系统

技术领域

本发明涉及车辆制动控制技术领域，特别是涉及商用车气压集成式电子驻车系统。

背景技术

随着自动驾驶与智能制动技术的发展，从传统的手动驻车转向电子驻车已经成为制动技术发展的必然趋势。电子驻车系统除具备传统手刹功能外，还应具备坡道起步辅助、动态刹车、防溜坡等功能，因此，电子驻车系统对驻车控制阀的功能和性能也提出了更高要求。相对于乘用车上的普遍应用，由于驻车控制阀功能和性能的限制，电子驻车在商用车领域的应用还处于起步阶段，特别是应用于气压制动系统的电子驻车。

针对气压制动系统的电子驻车技术，目前普遍采用的是工业系统所应用的气动控制阀，仅可实现部分电子驻车功能，且环境适用性一般。如发明专利申请(专利申请号CN201710118935.3，公开日2017年6月13日)中采用了三个两位两通电磁阀实现电子驻车，这样既增加了控制难度和元件成本，同时降低了系统的可靠性；发明专利（专利号CN201310025781.5，公开日2013年5月8日）则采用了一个气动先导式的两位三通电磁阀来实现EPB的功能，由于该阀采用了双电控，能够实现状态保持功能，可靠性有所提高，但由于车辆工作环境恶劣，特别是在湿度较大、温度较低时，由于该阀芯采用滑阀结构，在低温环境下容易因结露而卡死，从而降低了系统的可靠性；专利（专利号CN201621419439.9，公开日2017年7月21日）采用一个两位三通和一个两位两通阀组合，该系统在驻车时如果两位两通电磁阀发生了泄漏将可能导致溜车事故。发明专利申请（专利申请号CN201810473063.7，公开日2018年9月7日）公开了一种气压式电子驻车系统，包括相互独立且彼此可通过设计接口或外部导线/管道连接的电子控制单元、驻车制动模块 和挂车模块。但该发明为了实现车辆制动及释放功能采用的技术方案中设置有三个电磁阀及一个气控阀，不仅结构复杂，且由此产生的失效节点会成倍地增加，进而导致在后续批量装车后车辆维修成本会进一步增加，经济性不好。此外，该发明实现行车制动或驻车时需要三个电磁阀及一个气控阀的联动运行，从而可能因三个电磁阀之间的响应时间不同导致制动时间过长，进而增加事故风险。

通过对现有气压电子驻车技术分析发现目前存在以下问题：

（1）工业用双电控两位三通电磁阀直接应用于气压制动系统控制时，由于响应时滞的问题，难以实现高速充放气，无法满足动态驻车需求；

（2）柱塞式阀芯在低温环境下容易因结露而冻住，导致阀芯卡死，系统失效，环境适用性较差；

（3）行车时，两位两通电磁阀突然断电时，系统难以维持当前状态，可能突然制动引发事故；

（4）驻车时，如果电磁阀发生泄漏可能导致压力累积而溜车，从而降低系统的可靠性与安全性。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种结构简单、可控性好、安全性高的商用车气压集成式电子驻车系统，实现本发明的技术解决方案为：

一种商用车气压集成式电子驻车系统，包括压缩气罐10、两位两通气控阀2、继动阀4、节流阀9、电控单元7、压力传感器8、弹簧制动气室6、消声器5、手动进排气口11、两位两通电磁阀1、两位三通电磁阀3，两位两通电磁阀1的输出接口1b与继动阀4的控制腔输入口4d相连，其输出接口1b与两位两通气控阀2的气动控制端口相连；两位三通电磁阀3的输出接口A与继动阀4的控制腔输入口4d相连，其供气口P与两位两通气控阀2的输出接口2b相连，排气口R与消声器5的输入口相连；两位两通电磁阀1、两位三通电磁阀3及压力传感器8均和电控单元7连接，两位两通电磁阀1、两位三通电磁阀3均为常闭电磁阀，压力传感器8与弹簧制动气室6连接，监测弹簧制动气室6的压力并反馈回系统控制单元。

与现有技术相比，本发明内容的主要优点为：

1）安全性高：行车时，若系统突然断电，气控电磁阀在气压控制下，能够保持当前状态，可避免制动状态的突然切换，保障行车安全；驻车时，若两位两通电磁阀发生泄漏，泄漏进的压缩空气会经节流阀9进入继动阀的排气口4b，不会因压力累积而溜车。

2）可控性好：该系统采用两个直动式高速开关阀，可利用高速开关阀精确增减压以及保压，从而可实现应急动态驻车、防抱死等高级制动功能；且由于高速开关阀为锥阀结构，系统具有更好的低温适用性。

3）具有安全备份：设计有手动操作机构，当系统断电无法驱动时，可通过操作手动按钮进行驻车，从而保证了车辆的安全性，也可以方便进行维修维护。

4）耐久性好：通过对气路的优化设计，避免了电磁阀在行车过程中长时间通电，可降低线圈损耗，节能并延长系统使用寿命。

附图说明

图1 为本发明的集成式电子驻车系统结构图； 图2 为本发明的集成式电子驻车系统解除驻车状态图； 图3为本发明的集成式电子驻车系统驻车状态图；

图中，1-两位两通电磁阀，2-两位两通气控阀，3-两位三通电磁阀，4-继动阀，5-消声器，6-弹簧制动气室，7-电控单元（ECU），8-压力传感器，9-节流阀，10-储气罐，11-手动排气口。

具体实施方式

下面结合附图对本申请内容进行详细说明。

图1中所示为本发明提供的商用车电子驻车系统，该系统包括提供压缩空气源的压缩气罐10，其气源接口与两位两通电磁阀1的输入接口1a相连，同时与两位两通气控阀2的输入接口2a以及继动阀4的输入接口4a相连；电磁阀1为两位两通常闭电磁阀，其输出接口与继动阀4的控制腔输入口4d相连，同时，其输出接口1b与两位两通气控阀2的气动控制端口相连；两位三通电磁阀3的输出接口A与继动阀4的控制腔输入口4d相连，其供气口P与两位两通气控阀2的输出接口2b相连，排气口R与消声器5的输入口相连；继动阀4的接口4c与制动气室6相连；节流阀9分别连接继动阀的控制口4d和输出口4c；11为手动进排气口。电气部分，两位两通电磁阀1、两位三通电磁阀3及压力传感器8均和电控单元7连接；压力传感器8监测弹簧制动气室6的压力，并将其反馈回系统控制单元，为制动控制模块压力检测和故障诊断提供依据；ECU作为系统控制单元，识别不同的制动意图并实施相应的制动动作。

利用一个两位两通电磁阀和一个两位三通电磁阀控制继动阀先导腔压力，应急工况下能够快速调节压力，可实现动态刹车、防抱死等高级功能。利用两位两通气控阀解除驻车并进行状态保持，可避免系统断电情况下控制腔压力突然丧失而导致行车状态突然切换，提高了系统的安全性。该系统中两位两通电磁阀只有在解除驻车动作时才会上电，两位三通电磁阀只有在驻车动作时需要上电，从而避免直动式电磁阀长时间通电，可有效延长元件寿命。通过压力传感器监测制动气室压力，可判断电磁阀是否正常工作，从而实现电磁阀故障诊断功能。

初始时，该系统处于图1所示状态，两位两通电磁阀1，两位三通电磁阀3未上电，两位三通电磁阀3的A口和P口相通，由于继动阀4的控制腔没有压力，继动阀4也处于排气状态，因此弹簧制动气室内没有压力，系统处于驻车状态（如图1所示）。

1）解除驻车 当电子驻车系统接受到解除驻车指令时，两位两通电磁阀1上电，由关闭状态切换为开启状态，压缩空气通过两位两通电磁阀1后，使得继动阀4的控制腔压力升高，继动阀4的主阀开启，压缩空气由继动阀4的接口4a进入，之后经由接口4c进入弹簧制动气室6中，同时继动阀控制腔中的压力升高，使得两位两通气控阀2的状态发生改变，由关闭状态切换为开启状态，此后两位两通电磁阀1断电，两位两通气控阀2将继续维持在开启状态，压缩空气的持续输入，使得继动阀4的主阀维持在开启状态。在压缩空气的作用下，弹簧制动气室6的推杆回缩，解除驻车制动（如图2）。

2）驻车 当车辆需从行车状态进入制动状态时，将两位三通电磁阀3上电200ms，此时R口与A口相连，继动阀4控制腔的气体将通过两位三通电磁阀3的R口流出，最终通过消声器5释放，这将导致继动阀4的控制腔压力下降，从而使继动阀4的排气阀开启，弹簧制动气室6中的压缩气体将通过继动阀4的排气口4b流出，最终通过消声器5释放，从而使得弹簧制动气室6的推杆在弹簧力的作用下推出实施制动。（如图3）这时，由于继动阀4的控制腔压力下降，两位两通气控阀2也将在弹簧力的作用下恢复初始状态（如图1）。

3）正常行车 行车过程中，由于继动阀4的控制腔一直都有压缩空气输入，故继动阀4的主阀将一直保持开启，弹簧制动气室6的推杆将维持在回缩状态，此时两位两通电磁阀1和两位三通电磁阀3均无需上电，因此，当该电子驻车系统出现断电故障时，弹簧制动气室6中的压缩气体不会突然释放，即车辆的行车状态不会突然切换，行车安全得到有效保障。

4）防泄漏溜车 当车辆停止在坡道上时，如果阀1出现了泄漏，压缩空气会经进气口进入到继动阀的控制腔，压缩空气累积将使继动阀开启，压缩气体通过继动阀的主阀进入弹簧制动气室中，于是便会出现溜坡。但对于本系统，泄漏的气体会经由节流阀9流入继动阀的排气口4b，最终经消声器排放到大气中，避免了继动阀4控制腔的压力累积，可防止因气体泄漏而溜车的问题，提高了系统的安全性。

5）动态驻车 在该系统中，两位两通电磁阀1和两位三通电磁阀3均采用直动式高速开关阀，高速开关阀能够精确控制制动压力。当车辆遇到突发紧急状况，如行车制动失效，此时驾驶员可打开电子驻车制动开关，触发动态驻车功能，该系统可动态调节制动力，在保证一定制动强度的同时防止车轮抱死，提高制动安全性。

6）安全备份 当电子驻车系统发生断电其他故障导致系统不能正常运作时，可通过手动操作按钮进行驻车操作。行车过程中，需要进行驻车操作时，只需打开手动操作按钮，继动阀4控制腔气体将经过手动进排气口11排出，继动阀4的排气阀开启，弹簧制动气室6中的压缩气体将通过继动阀4的接口4b流出，最终通过消声器5释放，从而使得弹簧制动气室6的推杆在弹簧力的作用下推出实施制动。

正常工作时，该装置可以通过阀的组合动作对系统进行充气或排气，从而使车辆驻车或解除驻车，且通过应用气控阀可避免系统长时间通电，有效提高元件寿命及系统可靠性；发生断电故障时，系统可维持当前状态，防止整车因系统断电而突然制动；驻车时，若车辆停在坡道上，则该系统可通过节流阀有效防止压力累积，避免溜车事故；由于主回路采用高速开关阀，系统响应快，可满足应急制动时快速充放气需求，避免后轮抱死，降低甩尾风险，提高车辆制动稳定性。

Claims (3)

1.一种商用车气压集成式电子驻车系统，包括压缩气罐（10）、两位两通气控阀（2）、继动阀（4）、节流阀（9）、电控单元（7）、压力传感器（8）、弹簧制动气室（6）、消声器（5）、手动进排气口（11），其特征在于：还包括两位两通电磁阀（1）、两位三通电磁阀（3），所述两位两通电磁阀（1）的输出接口（1b）与继动阀（4）的控制腔输入口（4d）相连，输出接口（1b）与所述两位两通气控阀（2）的气动控制端口相连；所述两位三通电磁阀（3）的输出接口（A）与继动阀（4）的控制腔输入口（4d）相连，供气口（P）与两位两通气控阀（2）的输出接口（2b）相连，排气口（R）与消声器（5）的输入口相连；所述两位两通电磁阀（1）、两位三通电磁阀（3）及压力传感器（8）分别与电控单元（7）连接。

2.根据权利要求1所述的商用车气压集成式电子驻车系统，其特征在于：所述两位两通电磁阀（1）、两位三通电磁阀（3）为常闭电磁阀。

3.根据权利要求1或2所述的商用车气压集成式电子驻车系统，其特征在于：所述压力传感器（8）与弹簧制动气室（6）连接。

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