CN112055675B - 重型车辆冗余制动系统 - Google Patents

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Abstract

用于机动车辆的电控气动制动系统和方法，所述系统包括：前轮轴制动模块(FBM)，用于向左前和右前气动制动致动器(FW‑L、FW‑R)提供气动控制压力；一个或多个后轮轴制动模块(RBM)，用于向左后和右后气动制动致动器(RW‑L、RW‑R)提供气动控制压力；空气产生模块(6)，经由用于后轮轴的第一空气供应回路(AC1)和用于前轮轴的第二空气供应回路(AC2)选择性地向所述前轮轴电子制动模块和后轮轴电子制动模块提供处于压力下的空气；第一和第二空气储存器(R1、R2)；分别联接到第一和第二空气供应回路；和第三储存器(R3)以及连接到第三储存器(R3)以向前轮轴制动模块和后轮轴制动模块提供冗余气动供应的第三空气供应回路(AC3)，第三空气供应回路(AC3)向后轮轴提供与第一空气供应回路(AC1)相同的制动性能，并且向前轮轴提供与第二空气供应回路(AC2)相同的制动性能。

Description

重型车辆冗余制动系统
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的电控气动制动系统。本发明还涉及一种配备有这种系统的机动车辆。
背景技术
在机动车辆领域，可靠的轨迹控制是确保道路上平稳并且安全行驶所需的重要安全特征之一。更特别地，转向和制动功能至关重要。
本公开更具体地关注于制动功能，特别是对于卡车来说(更一般地，对于重型车辆来说)，该制动功能依赖于使用处于压力下的空气作为工作流体的电-气动系统。
长期以来，必须提供两个独立的气动回路作为冗余配置，以便在一个回路失效的情况下保持制动能力。
后来，引入了在基线气动系统之上使用电控制的解决方案，以加快在轮轴处的压力变化，因此对制动致动器处的有效控制能够以更实时的方式反映驾驶员控制。
更近以来，如EP2794368中教导的，一种趋于线控制动解决方案的趋势已经导致卡车设计者通过从脚踏板单元移除所有气动部件来简化脚踏板制动单元。然而，仍然必须确保可靠性和对失效的容忍度，尤其是在电气控制和气动控制领域中。
现在，展望自动驾驶车辆和车辆自动化的前景，本发明人已经努力寻找新的解决方案以提供冗余的电-气动制动系统，目的是使压缩空气可用于气动车轮制动致动器，从而：即使一个气动回路有问题，也维持正常的制动能力。
发明内容
根据本发明的一个方面，公开了一种用于机动车辆的电控气动制动系统，所述系统包括：
一个或多个前轮轴制动模块(FBM)，该一个或多个前轮轴制动模块(FBM)用于向左前气动制动致动器(FW-L)和右前气动制动致动器(FW-R)提供气动控制压力，
一个或多个后轮轴制动模块(RBM)，该一个或多个后轮轴制动模块(RBM)用于向左后气动制动致动器(RW-L)和右后气动制动致动器(RW-R)提供气动控制压力，
空气产生模块(6)，该空气产生模块(6)经由至少用于后轮轴的第一空气供应回路(AC1)和用于前轮轴的第二空气供应回路(AC2)选择性地向所述轮轴电子制动模块(FBM、RBM)提供处于压力下的空气，
第一空气储存器(R1)和第二空气储存器(R2)，该第一空气储存器(R1)和第二空气储存器(R2)分别联接到第一空气供应回路和第二空气供应回路，
其特征在于，该系统包括第三储存器(R3)和第三空气供应回路(AC3)，该第三空气供应回路(AC3)连接到该第三储存器(R3)，以向前轮轴制动模块(FBM)和后轮轴制动模块(RBM)提供冗余气动供应，其中，第三空气供应回路(AC3)在标称条件下向后轮轴提供与第一空气供应回路(AC1)基本相同的制动性能，和/或在标称条件下向前轮轴提供与第二空气供应回路(AC2)基本相同的制动性能。
由于这种布置，能够提供完全的气动冗余。
即使一个气动回路可能碰巧不可用，依然维持100％的制动性能是可用的。
100％制动性能的概念(与制动器应用次数和制动功率相关)由UN ECE R13§(附件4制动测试和制动系统性能的§2.1)和USA CFR§571.121“Air brake systems:S5.3.1Stopping distance—trucks and buses(空气制动系统：S5.3.1停止距离-卡车和公共汽车)”中阐述的制动性能标准和要求来定义。
换言之，无论何时一个气动回路变得不可用时，不存在制动性能损失。
此外，还能够识别出不可用的回路，并且可以将该情况通知驾驶员或远程站点，以便提示维修和解决问题。
在本发明的各种实施例中，除了单独地或组合地采取的以下布置中的一个和/或另一个之外，还可以使用其他的。
根据一个方面，该系统有利地包括第一溢流阀(31)和第二溢流阀(32)，该第一溢流阀(31)布置在第一空气供应回路(AC1)的头部部段处,该第二溢流阀(32)布置在第二空气供应回路(AC2)的头部部段处，其中，溢流阀(31、32)中的每一个溢流阀都呈现打开状态和关闭状态。由此，这些溢流阀形成用于隔离泄漏的气动回路的便利装置，使得其余两个气动回路能够在标称压力条件下进行适当的操作。
根据一个方面，该系统有利地包括第一控制螺线管(41)和第二控制螺线管(42)，该第一控制螺线管(41)的输出被联接到第一溢流阀(31)，并且该第一控制螺线管(41)被配置成当压力从第一控制螺线管施加到第一溢流阀时将第一溢流阀(31)改变为其关闭状态，该第二控制螺线管(42)的输出被联接到第二溢流阀(32)，并且该第二控制螺线管(42)被配置成当压力从第二控制螺线管施加到第二溢流阀时将第二溢流阀(32)改变为其关闭状态。
由此，溢流阀中的每一个可以由相关的控制螺线管主动地和选择性地控制，以便尽早关闭泄漏的气动回路，而无需等待机械关闭。
根据一个方面，该系统有利地包括第一压力传感器(91)和第二压力传感器(92)，该第一压力传感器(91)布置在第一空气供应回路(AC1)上，该第二压力传感器(92)布置在第二空气供应回路(AC2)上。
由此，能够监视第一空气供应回路和第二空气供应回路中的每一个空气供应回路中的压力，如果一条空气供应回路中存在一个泄漏，则能够从空气压力信息监视来确定这一点。最低压力值表示泄漏回路，特别是在制动阶段之外，但不排除在制动阶段期间的分析。
根据一个方面，空气产生模块(6)包括控制单元(61)，该控制单元(61)被配置成根据在第一压力传感器(91)和第二压力传感器(92)处感测到的压力的值来控制第一控制螺线管(41)和第二控制螺线管(42)。
由此，空气产生模块提供了针对冲击和流体的机械保护。而且，空气产生模块提供了与其它控制单元(即，制动控制单元(73)和自主驾驶控制单元(71、72))的独立性。
根据一个方面，第一控制螺线管(41)和第二控制螺线管(42)由空气产生模块(6)的主干部分(AC0)气动地供应。由此，即使在第一空气回路和第二空气回路二者之一中存在一个实质性的显著泄漏，这些控制螺线管仍然适当地被供应空气。
根据一个方面，第三储存器(R3)具有容积(VR3)，该容积(VR3)不小于第一空气储存器(R1)的容积并且不小于第二空气储存器(R2)的容积。该容积有利地表示足够的空气储备，以提供替代的空气源，以在所需的时间和/或制动器应用次数上实现100％的标称制动性能(在AC1或AC2故障的情况下，制动性能没有损失)。
根据一个方面，该系统可以还包括第三溢流阀(33)，该第三溢流阀(33)布置在第三回路(AC3)的头部部段处。因此，在第三回路泄漏的情况下，第三回路也能够与上述两条基本回路(AC1、AC2)隔离。
根据一个方面，该系统可以还包括第三控制螺线管(43)，该第三控制螺线管(43)的输出被联接到第三溢流阀(33)，并且该第三控制螺线管(43)被配置成当压力从第三控制螺线管施加到第三溢流阀时将第三溢流阀(33)改变为其关闭状态。
由此，溢流阀中的每一个溢流阀可以由相关的控制螺线管主动地和选择性地控制，以便尽早关闭这三条可用的气动回路中的一条泄漏的回路而无需等待机械关闭，包括对于第三冗余回路。
根据一个方面，该系统可以还包括至少第一双止回阀(20R)和第二双止回阀(20F)，该第一双止回阀(20R)被构造成使得后轮轴电子制动模块(RBM)由第一空气供应回路(AC1)和第三空气供应回路(AC3)通过第一双止回阀(20R)供应，该第二双止回阀(20F)被构造成使得前轮轴电子制动模块(FBM)由第二空气供应回路(AC2)和第三空气供应回路(AC3)通过第二双止回阀(20F)供应。
这形成了一种简单、有效并且稳健的解决方案，以针对这些轮轴模块处的空气供应提供冗余。
根据一个方面，该系统可以还包括在主干部分AC0上的压力传感器(90)。由此，能够提高泄漏检测的准确性；可以考虑主干部分处的压力的可能变化，并从在第一回路和第二回路处测量到的压力中减去该压力的可能变化，由此给出更好的差分模式(differential mode)、以及相对于外部影响(包括来自卡车附属设备/辅助设备的空气消耗)的更好独立性。
根据一个方面，可以为每个轮轴设置一个轮轴电子制动模块(FBM、RBM)。这提供了用于制动功能的资源的优化。
根据一个方面，可以为每个制动的车轮或制动的双车轮对(braked pair oftwin-wheel)设置一个轮轴电子制动模块(FBM、RBM)。这提供了增加的独立性并因此提供了冗余。
本发明还涉及一种用于控制用于机动车辆的电控气动制动系统中的溢流阀的方法，所述系统包括：
一个或多个前轮轴制动模块(FBM)，该一个或多个前轮轴制动模块(FBM)用于向左前气动制动致动器(FW-L)和右前气动制动致动器(FW-R)提供气动控制压力，
一个或多个后轮轴制动模块(RBM)，该一个或多个后轮轴制动模块(RBM)用于向左后气动制动致动器(RW-L)和右后气动制动致动器(RW-R)提供气动控制压力，
空气产生模块(6)，该空气产生模块(6)经由至少第一空气供应回路(AC1)、第二空气供应回路(AC2)和第三空气供应回路(AC3)选择性地向所述前轮轴电子制动模块(FBM)和所述后轮轴电子制动模块(RBM)提供处于压力下的空气，该第一空气供应回路(AC1)联接到用于后轮轴的第一和第二空气储存器(R1)，该第二空气供应回路(AC2)联接到用于前轮轴的第二空气储存器(R2)，该第三空气供应回路(AC3)连接到第三储存器(R3)，用于向前轮轴制动模块(FBM)和后轮轴制动模块(RBM)提供冗余的气动供应，
第一压力传感器(91)，该第一压力传感器(91)被构造成测量第一空气供应回路(AC1)中的主导压力，
第二压力传感器(92)，该第二压力传感器(92)被构造成测量第二空气供应回路(AC2)中的主导压力，
第一溢流阀(31)，该第一溢流阀(31)布置在第一空气供应回路(AC1)的头部部段处，
第二溢流阀(32)，该第二溢流阀(32)布置在第二空气供应回路(AC2)的头部部段处，其中，溢流阀(31、32)中的每一个均呈现打开状态和关闭状态，
第一控制螺线管(41)，该第一控制螺线管(41)的输出被联接到第一溢流阀(31)，并且该第一控制螺线管(41)被配置成当压力从第一控制螺线管施加到第一溢流阀时将第一溢流阀(31)改变为其关闭状态，
第二控制螺线管(42)，该第二控制螺线管(42)的输出被联接到第二溢流阀(32)，并且该第二控制螺线管(42)被配置成当压力从第二控制螺线管施加到第二溢流阀时将第二溢流阀(32)改变为其关闭状态，
该方法包括：
S1/经由第一压力传感器(91)和第二压力传感器(92)由控制单元(61)随着时间而监视第一空气供应回路(AC1)和第二空气供应回路(AC2)中的主导压力，
S2/无论何时第一压力(P1)或第二压力(P2)满足压力损失标准时，控制相应的控制螺线管(41、42)以使相应的溢流阀(31、32)关闭并保持关闭，
由此，AC1、AC2二者中的泄漏回路被与其它两个空气供应回路隔离，并且其余两个空气供应回路相对于上文已经定义的标准制动性能(制动次数和制动功率)提供了100％的制动性能。
根据该方法的一个方面，压力损失标准被定义为当第一压力和第二压力之间的压力差(P2-P1)大于预定阈值时，并且在这种情况下，呈现较低压力值的回路被确定为泄漏回路，并且对应的控制螺线管(41、42)被控制以关闭相应的溢流阀(31、32)。由此，提出了一种简单且可靠的方法来对泄漏回路进行早期的气动隔离。
根据该方法的一个方面，压力损失标准被定义为压力梯度，并且在这种情况下，呈现较高压力梯度的回路被确定为泄漏回路，并且对应的控制螺线管(41、42)被控制以关闭相应的溢流阀(31、32)。由此，提出了另一种简单且可靠的方法来对泄漏回路进行早期的气动隔离。
根据一个方面，该方法可以包括测试例程，无论何时发生压力损失的情况，控制单元(61)依次进行步骤：
S3/对第一控制螺线管(41)供电以使第一溢流阀(31)关闭，并且控制单元(61)监视第一压力(P1)，并且，如果第一压力的压力损失持续预定时间，则维持对第一控制螺线管(41)的供电以保持第一溢流阀(31)关闭，否则，则对第一控制螺线管(41)断电，
S4/对第二控制螺线管(42)供电以使第二溢流阀(32)关闭，并且控制单元(61)监视第二压力(P2)，并且，如果第二压力的压力损失持续预定时间，则维持对第二控制螺线管(42)的供电以保持第二溢流阀(32)关闭，否则，则对第二控制螺线管(42)断电。
这增强了检测的可靠性，这能够提供对以上测试的确认。通过这样的测试例程，检测算法较少依赖于可能的气动压缩机振荡，并且较少依赖于外部影响(包括来自卡车附属设备/辅助设备的空气消耗)。
本发明还涉及一种包括如上所述的制动系统的车辆。
附图说明
本发明的其它特征和优点从以下以非限制性示例的方式给出的并参考附图对其实施例中的两个实施例进行的详细描述中得以体现，在附图中：
图1示意了根据本发明的用于卡车的电-气动制动系统的图解回路布局；
图2示出了空气产生模块的一部分的更详细视图；
图3类似于图1，并且示出了一个变型实施例；
图4示意了电气和功能图；
图5示出了时序图，并且示意了在压缩空气系统的一部分中发生问题的情况下该系统的行为；
图6A和图6B示意了溢流阀的实施例；
图7示意了制动气动致动器；
图8示出了时序图，示意了所公开的系统与现有技术相比的行为；
图9类似于图1，并且示出了一个变型实施例。
具体实施方式
在这些图中，相同的附图标记指示相同或类似的元件。除非另有说明，否则气动线路被示出为比电气线路更粗。
图1示出用于卡车的电-气动制动系统的图解回路布局。所提出的配置也适用于任何类型的重型车辆，包括公共汽车和长途汽车。
这里考虑的卡车可以是牵引车/挂车构造中的牵引单元，或者该卡车可以是多用途“运输”卡车。
至少一个前轮轴是转向轮轴，但不排除具有转向功能的其它轮轴(包括后轮轴)。
这里考虑的卡车可以具有一个或多个级别的自主驾驶功能，使得需要增强对制动系统冗余的需求。
制动系统的概述
这里，我们描述了从车轮到源的制动系统。为了清楚起见，我们为所有车轮都表示了相同的制动致动器，但是当然，根据车轮的位置(前、后、挂车等)可能存在变化和差异。
如本身已知的，所有的卡车制动致动器(RW-L、RW-R、FW-L、FW-R)可以是组合的行车制动致动器和驻车制动致动器。如图7中所示，每个制动致动器(通常称为BA)包括由第一弹簧82加载的第一活塞81，该第一弹簧82在第一方向D1上施加第一力E1(first effort)。制动致动器BA还包括由第二弹簧84加载的第二活塞83，该第二弹簧84在与方向D1相反的方向D2上施加第二力E2。活塞83是刚性的，带有制动致动器的输出杆88，该输出杆88驱动相关联的制动机构(制动垫、盘等，未示出)。固定壁86安装在制动致动器的外壳87内。壁86分别与活塞81和83限定可变容积的两个腔室C1、C2。杆88联接到活塞83，以气密的方式穿过壁86并且联接到活塞81。弹簧82和84被选择为使得力E1大于力E2。因此，在腔室C1和C2内没有空气压力的情况下，力E1在方向D1上推动活塞81。该力由活塞83传递到杆88，以在第一方向上致动相关联的制动机构。在这种情况下，制动机构接合相关联的一个或多个左后轮的制动盘或制动鼓。这对应于用于卡车的驻车制动器致动。换言之，当没有处于压力下的空气被提供到制动致动器BA时，致动卡车的驻车制动器。代替活塞，可以使用柔性膜或隔膜。
当处于压力下的空气被提供到由输入PBR(驻车制动器释放，分别用于前和后的PBR2或PBR1)供应的腔室C1时，该腔室内的空气压力抵抗弹簧82的作用推动活塞81，并且弹簧84在方向D2上推动活塞83。这对应于通过空气压力释放卡车的驻车制动器。
当驻车制动器已经释放并且如果处于压力下的空气被提供到由输入BC(制动控制)供应的腔室C2时，腔室C2内的空气压力在方向D1上推动活塞83，这逐渐地致动制动机构以便制动对应的一个或多个车轮。由致动器输送到制动机构的机械力随着输送到腔室C2的空气压力而增加。这对应于卡车的行车制动器的致动。行车制动致动器是将空气压力转换成机械力的装置。
挂车制动致动器可以类似于卡车制动致动器。
在存在两个前轮轴和/或两个或更多个后轮轴的情况下，可以提供多于四个的制动致动器。制动致动器的数目可以达到2、4、6、8或更多个。值得注意的是，某些制动致动器可能会失去驻车制动功能。制动致动器的数目可以是轮轴数目的两倍。
在所示意的示例中，每个轮轴或每组轮轴装备有制动模块，例如，在所示意的示例中，前轮轴制动模块FBM和一个(或多个)后轮轴制动模块RBM。
但是，在其它构造(未示出)中，可以每个车轮设置一个这样的制动模块或者每个双车轮设置一个这样的制动模块。
前轮轴制动模块FBM为左前气动制动致动器(FW-L)和右前气动制动致动器(FW-R)提供气动控制压力。后轮轴制动模块RBM为左后气动制动致动器(RW-L)和右后气动制动致动器(RW-R)提供气动控制压力。
前轮轴制动模块(FBM)和后轮轴制动模块(RBM)中的每一个制动模块是提供气动继动功能的、本身已知的电-气动装置。简言之，它在忠实地遵循控制信号(电气和/或气动)的同时，选择性地从压缩空气供应装置抽取空气并选择性地将空气释放到大气中；它的输出被连接到对应的制动致动器BA的腔室C2。
提供了第一空气供应回路AC1和第二空气供应回路AC2。此外，还提供了第三空气供应回路AC3。
提供了联接到第一空气供应回路AC1的第一空气储存器R1。
提供了联接到第二空气供应回路AC2的第二空气储存器R2。
提供了联接到第三空气供应回路AC3的第三空气储存器R3。
换言之，提供了三个空气储存器(R1、R2、R3，也称为“器皿”)，这三个空气储存器(R1、R2、R3)被设计成彼此独立且分别连接到第一、第二和第三空气供应回路(AC1、AC2、AC3)。第一空气供应回路AC1和第二空气供应回路AC2具有被设定为大约12巴的工作压力。实际上，第一空气供应回路AC1和第二空气供应回路AC2可以具有在[5巴-15巴]的范围内、优选在[7巴-12巴]的范围内的工作压力。
第三空气供应回路AC3可以具有被设定为大约12巴的相同工作压力。然而，如稍后将看到的，第三空气供应回路AC3的行为可以是不同的，特别是在溢流阀方面。
第一空气供应回路AC1向后轮轴制动模块RBM提供处于压力下的空气。第二空气供应回路AC2向前轮轴制动模块FBM提供处于压力下的空气。AC1有时被称为“主”回路，AC2有时被称为“副”回路，因为后制动器通常比前制动器更强劲。
第三空气供应回路AC3向前轮轴制动模块FBM和后轮轴制动模块RBM这两者提供冗余空气供应。
如图1中所示，后轮轴制动模块RBM由第一空气供应回路AC1和第三空气供应回路AC3这两者供应，空气供应的冗余在后轮轴制动模块RBM内处理的。以类似的方式，前轮轴制动模块FBM由第二空气供应回路AC2和第三空气供应回路AC3这两者供应，该空气供应的冗余在前轮轴制动模块FBM内处理。
如图3中所示，根据变型实施例，对于后部部段，第一双止回阀20R被布置在后轮轴制动模块RBM附近。RBM由AC1或AC3中的较高压力供应。对于前部部段，第二双止回阀20F被布置在前轮轴制动模块FBM附近。FBM由AC2或AC3中的较高压力供应。
提供了空气压缩机60，该空气压缩机60用于压缩来自环境的空气；压缩机的输出通过过滤器/干燥器62。这些部件本身是已知的，因此这里不再详细描述。
这里提供了各种控制单元，即“常规”制动控制单元73和一个或两个自主驾驶ECU71、72。
所述制动系统包括输送第一输入电信号S16的行车制动电输入装置16(通常形成为制动脚踏板)。所述制动系统包括一个或多个电子制动控制单元(71、72、73)，该一个或多个电子制动控制单元(71、72、73)适于处理第一输入电信号S16，并将一个或多个电控制信号(NBC、ES1、ES2)输送到前轮轴制动模块FBM和后轮轴制动模块RBM。
取决于自主驾驶能力的水平，可以提供传统的制动控制单元73，该制动控制单元73负责处理来自制动脚踏板的电信号S16，并负责将制动控制信号(对于正常的制动控制，这里称为NBC)输送到用户，例如FBM、RBM、挂车电路(TL-NBC)。
根据一个示例，由第一自主驾驶控制单元71输送的电控制信号被表示为ES1，由第二自主驾驶控制单元72输送的电控制信号被表示为ES2。
第一电控制信号ES1和第二电控制信号ES2可以形成为传统的电控制信号(有线解决方案)，或者可以形成为在板载多路复用总线(CAN、以太网、LIN等)上循环的等效数据总线消息。
第一自主驾驶控制单元71和第二自主驾驶控制单元72至少依赖于照相机75，该照相机75提供在自主驾驶控制单元71、72中分析的图像流S75。可以提供其它类型的传感器，如雷达、激光雷达等、惯性传感器，并且还有从各种交通感知实体(从固定或移动实体)接收的通信数据。
如从图1和图3明显可见的，前轮轴制动模块FBM和后轮轴制动模块RBM中的每一个制动模块可以在一个集成单元中或者在3个物理单元中，其中PCV(压力控制阀)被与气动继动功能分离。
PCV(压力控制阀)执行防抱死功能(ABS功能)。PCV具有串联布置的第一阀和第二阀，该第一阀能够阻止空气向下流动到制动腔室，该第二阀能够从制动腔室回路抽出空气并将其释放到大气中。根据对每个车轮的速度的实时分析来控制这些阀。
如图1中所示，PCV(压力控制阀)被与主要执行继动功能(用于该继动功能的电气+气动控制)的FBM分离。
如图3中所示，PCV(压力控制阀)被分别集成在FBM和RBM中。当然，混合构造也是可能的。
提供了车轮速度传感器WSS，每个制动车轮至少一个车轮速度传感器。在图中示出四个车轮速度传感器WSS，但也可能具有更多的车轮速度传感器。
来自车轮速度传感器WSS的信号在一个或多个控制单元处被分析，该一个或多个控制单元输送输出信号以控制相应PCV(压力控制阀)的阀。负责ABS调节的控制单元可以是前轮轴制动模块FBM和后轮轴制动模块RBM的本地控制单元；它也可以是传统的制动控制单元73；它也可以是自主驾驶ECU 71、72中的一个或两者。
APM及其继动阀和其它辅助设备
提供了空气产生模块6(简称“APM”)，该空气产生模块6优选将部件容纳在保护罩内，从而提供针对机械和流体攻击的保护。空气产生模块6位于驾驶室后方，可从用于载货型卡车的卡车一侧接近，或者如果/当驾驶室倾斜或摇摆时，可从顶侧接近。空气产生模块6可以包括各种阀、螺线管、继动阀、压力传感器和控制单元61。
空气产生模块6容纳驻车制动功能的核心，并包括卡车PBR继动阀8。如本身已知的，提供了驻车制动电输入装置18，该驻车制动电输入装置18输出电信号S18，该电信号S18被输送到APM 6的控制单元61。
关于美国标准，可以针对挂车制动控制提供另外的制动手柄19(“红色旋钮”)。对应的电信号S19被输送到APM 6的控制单元61。
对于来自压缩机和过滤器的处于压力下的空气，提供了主干部分AC0。主干部分AC0通过溢流阀(稍后详述)将空气分配到第一空气供应回路AC1和第二空气供应回路AC2并分配到第三空气供应回路AC3。
另外，主干部分AC0通过溢流阀将空气分配到被表示为AC4的另一条空气供应回路，以供应卡车PBR继动阀8和挂车继动阀1。挂车继动阀1的输出在下游联接到挂车制动阀15。用于挂车继动阀1和用于PBR继动阀8的每条空气供应APM线路也可以由专用的溢流阀(图中未示出)保护。
如图2中示意的，第四空气回路AC4由双止回阀40供应，该双止回阀40具有连接到第一空气供应回路AC1的一个入口端口和连接到第二空气供应回路AC2的第二入口端口。
可选地，可以提供被表示为ACS的另一条空气供应回路，以供应空气悬挂系统和可能的其它卡车附属设备/辅助设备。另外，空气产生模块6可以包括各种简单的止回阀或双止回阀、压力限制器、清洗回路和类似的装置等。
溢流阀
如图2中所示，空气产生模块6包括第一溢流阀31和第二溢流阀32，该第一溢流阀31串联布置在第一空气供应回路AC1的头部部段处，该第二溢流阀32串联布置在第二空气供应回路AC2的头部部段处。
另外，可以可选地设置有第三溢流阀33，该第三溢流阀33串联布置在第三空气供应回路AC3的头部部段处。
另外，可以可选地设置有第四溢流阀34，该第四溢流阀34串联布置在第四空气供应回路AC4的头部部段处，该第四空气供应回路AC4被设计为用于向卡车驻车制动继动阀8和挂车继动阀1(图1)供应。
如图6A和图6B中示意的，每个溢流阀包括输入端口51和输出端口52。
每个溢流阀(统一用3表示)均包括弹簧加载构件，该弹簧加载构件被可调节螺钉5偏压抵靠在关闭底座(closing seat)上。可调节螺钉5压靠在弹簧54上，弹簧54又压靠在该弹簧加载构件上。
在膜片构造中(图6A)，该弹簧加载构件是柔性膜片53，并且设置有枢座55(armature)以接收弹簧54的一端。
在活塞构造中(图6B)，该弹簧加载构件是在其外周处具有密封垫圈57的可移动活塞59。
另外，还设置有气动控制线路58，该气动控制线路58在被加压时使该弹簧加载构件在紧密底座50上关闭，从而防止空气从输入端口51到输出端口52。
参考图2，第一溢流阀31由第一电磁阀41通过气动控制线路47控制。第二溢流阀32由第二电磁阀42通过第二气动控制线路48控制。
可选地，第三溢流阀33可以由第三电磁阀43通过气动控制线路49控制。
但是，在优选的实施例中，不存在用于控制第三溢流阀33的第三电磁阀；而是替代地，第三溢流阀33的可调节螺钉5带有更高的用于打开和/或关闭的阈值。在第三溢流阀33的机械关闭压力水平足够高的情况下，即使第三空气供应回路AC3处可能存在泄漏，第三溢流阀33也将在与保持在其它两条空气供应回路上的100％期望的制动性能相兼容的压力范围内关闭。
所有以上提到的溢流阀和电磁阀都优选被容纳在空气产生模块6内，在此处，它们受到保护，免受环境条件的影响。
在正常操作下(在线路58处没有气动控制)，溢流阀保持打开。仅当一个下游空气回路(AC1、AC2、AC3、AC4)中的压力碰巧低于对应溢流阀的关闭阈值时，该溢流阀才会关闭。关闭阈值通常被设定为大约4.5到6巴，即，显著低于正常工作压力，例如12巴。稍后评论的图9给出了示例。
该空气产生模块还包括布置在第一空气供应回路AC1上的第一压力传感器91和布置在第二空气供应回路AC2上的第二压力传感器92。
另外，可以可选地设置有被布置在第三空气供应回路AC3上的第三压力传感器93。
另外，可以可选地设置有被布置在第四空气供应回路AC4上的第四压力传感器94。
另外，可以可选地设置有被布置在主干部分AC0上的基线压力传感器90。
如从图4明显可见，这两个或多个压力传感器连接到APM 6的控制单元61。控制单元61能够根据以下详述的控制逻辑而依次控制电磁阀的两个或多个螺线管4la、42a，…。控制单元61还控制驱动空气压缩机60的电动机60a。
在控制单元61中执行的方法包括：
S1/经由通过第一传感器(91)和第二压力传感器(92)输送的值，随着时间而监视第一空气供应回路(AC1)和第二空气供应回路(AC2)中主导的压力，
S2/无论何时由第一压力(P1)或第二压力(P2)输送的压力值满足压力损失标准时，控制相应的控制螺线管(41、42)以使相应的溢流阀(31、32)关闭并保持关闭。
如图5中所示，在第一空气供应回路AC1上存在实质性泄漏的情况下，在91处的第一压力P1比在92、93处输送的两个其它压力P2、P3更快地下降。
在P1处的较高梯度由控制单元61识别。控制单元61具有决策算法以防止错误的检测。取决于当前的制动阶段，控制单元61可以确定P1处的梯度不是由于制动阶段而是实际上由于泄漏所引起的，并因此使控制单元61为第一电磁阀41供电。因此，第一溢流阀41通过气动控制线路47被气动地控制。
一旦第一溢流阀41关闭，其余两条回路中的压力P2、P3便再次增加。因此，第三空气供应回路AC3可用并且处于标准工作压力，以在标称条件下向后轮轴制动模块RBM供应。
因此，针对UN ECE R13§(附件4的§2.1)和USA CFR§571.121S5.3.1，关于制动次数和制动功率实现了100％的制动性能。
作为比较，虚线P2’示出了在没有用于泄漏回路的溢流阀的早期关闭的气动控制的情况下且在没有第三回路的情况下的现有技术行为。在这种现有技术的构造下，在压力P2’大大低于标准工作压力的情况下，AC1上的泄漏对第二回路AC2具有实质性的影响，从而削弱了制动性能。
控制单元61可以使用压力差或压力梯度来确定哪条空气回路是泄漏回路。
控制单元61可以监视第一压力和第二压力之间的差值(P2-P1)。当该差值大于预定阈值时，呈现较低压力值的回路被确定为泄漏回路。在这种情况下，控制对应的控制螺线管(41、42)以关闭相应的溢流阀(31、32)。在图5和图8中所示示例中，控制单元61使第一控制电磁阀41关闭第一溢流阀31。
所提出的方法可以包括使用由控制单元61处理的测试例程：
S3/对第一控制螺线管41供电以使第一溢流阀31关闭，并且控制单元61监视第一压力P1，并且，如果第一压力的压力损失持续预定时间，则维持对第一控制螺线管41的供电以保持第一溢流阀31关闭，否则，则对第一控制螺线管41断电，
S4/对第二控制螺线管42供电以使第二溢流阀32关闭，并且控制单元61监视第二压力P2，并且，如果第二压力的压力损失持续预定时间，则维持对第二控制螺线管42的供电以保持第二溢流阀32关闭，否则，则对第二控制螺线管42断电。
步骤S3和S4能够重复地使用。
如图8中示意的，从空的储存器R1开始，当空气压缩机开始运行时，压力P0快速上升，并且这使得溢流阀打开(瞬时T1)。此后，压力P0与压力P1合并，并且它们随着使储存器R1充气并达到标准工作压力所需的一定时间一起升高。然后，在由[压力设定点切入(pressure setpoint cut-in)，压力设定点切出(pressure setpoint cut-out)]定义的区间内通过本身已知的调节来实现标准工作压力(见图8)。压缩机在T2处停止，然后在T3和T3b之间再次运行。
我们假设在瞬时T4处在回路AC1上发生实质性泄漏。压力P0、P1这两者同时降低。时间表的其余部分突出显示了将本发明行为(P0、P1)相对于现有技术行为(P0’、P1’)区别开的差异。
当如上所述通过气动控制而控制溢流阀时，控制单元61在瞬时T5处使溢流阀关闭。压力P0再次升高到调节区间内；然后，尽管压力P1降低到0，P0也正常地被输送其它回路AC2、AC3以及相关的AC4(压力P2、P3、P4保持在正常工作压力下)。
相反，如果没有气动控制，则压力P0'、P1'降低得更多，直到在瞬时T6处发生该溢流阀的机械关闭为止。此后，该溢流阀在打开状态和关闭状态之间循环(在瞬时T6和T7之间关闭，在T7和T8之间打开，然后在瞬时T8和T9之间关闭…)。P0’的平均压力比正常工作压力低得多，从而也削弱了其它空气回路处的压力。
其它
图9示出了变型实施例，其中，在所示出的示例中，每个制动致动器与它自己的制动模块相关联，该制动模块被称为车轮制动控制单元WBCU。每个车轮制动控制单元WBCU都由两条气动回路冗余地供应，其中一条是第三空气供应回路AC3。
信号S16、S18、S75可以形成为常规的电控制信号(有线解决方案)，或者可以形成为在板载多路复用总线(CAN、以太网、LIN等)上循环的等效数据总线消息。
上文提到的气动制动系统构成车辆的主行车制动系统，无论车辆的速度如何，其都用于在正常操作期间使车辆减速并使其停止。此外，驻车制动系统主要用于使不使用的车辆保持停止。驻车制动系统可以至少部分地与行车制动系统组合，但是，驻车制动系统可以独立于行车制动系统，例如它可以包括用于阻挡车辆变速器的系统。
诸如卡车和公共汽车的重型车辆通常还配备有减速系统(也称为“减速器(retarder)”)，该减速系统仅能够使车辆减速，但通常不能在合理的距离内有效地使车辆完全停止。这种减速系统(例如液力制动器或电动力制动器)在车辆高于一定速度行驶时最有效。这种减速系统本质上不同于上述气动制动系统。

Claims (15)

1.一种用于机动车辆的电控气动制动系统，所述系统包括：
一个或多个前轮轴制动模块(FBM)，所述一个或多个前轮轴制动模块(FBM)用于向左前气动制动致动器(FW-L)和右前气动制动致动器(FW-R)提供气动控制压力，
一个或多个后轮轴制动模块(RBM)，所述一个或多个后轮轴制动模块(RBM)用于向左后气动制动致动器(RW-L)和右后气动制动致动器(RW-R)提供气动控制压力，
空气产生模块(6)，所述空气产生模块(6)至少经由用于所述后轮轴的第一空气供应回路(AC1)和用于所述前轮轴的第二空气供应回路(AC2)选择性地向所述前轮轴电子制动模块(FBM)和所述后轮轴电子制动模块(RBM)提供处于压力下的空气，
第一空气储存器(R1)和第二空气储存器(R2)，所述第一空气储存器(R1)和所述第二空气储存器(R2)分别联接到所述第一空气供应回路和所述第二空气供应回路，
其特征在于，所述系统包括第三储存器(R3)和第三空气供应回路(AC3)，所述第三空气供应回路(AC3)连接到所述第三储存器(R3)，以向所述前轮轴制动模块(FBM)和所述后轮轴制动模块(RBM)提供冗余气动供应，其中，所述第三空气供应回路(AC3)在标称条件下向所述后轮轴提供与所述第一空气供应回路(AC1)基本相同的制动性能，和/或在标称条件下向所述前轮轴提供与所述第二空气供应回路(AC2)基本相同的制动性能。
2.根据权利要求1所述的制动系统，包括：
第一溢流阀(31)，所述第一溢流阀(31)布置在所述第一空气供应回路(AC1)的头部部段处，
第二溢流阀(32)，所述第二溢流阀(32)布置在所述第二空气供应回路(AC2)的头部部段处，
其中，所述溢流阀(31、32)中的每一个溢流阀呈现打开状态和关闭状态。
3.根据权利要求2所述的制动系统，包括：
第一控制螺线管(41)，所述第一控制螺线管(41)的输出被联接到所述第一溢流阀(31)，并且所述第一控制螺线管(41)被配置成：当压力被从所述第一控制螺线管施加到所述第一溢流阀时，将所述第一溢流阀(31)改变为所述第一溢流阀(31)的关闭状态，
第二控制螺线管(42)，所述第二控制螺线管(42)的输出被联接到所述第二溢流阀(32)，并且所述第二控制螺线管(42)被构造成：当压力被从所述第二控制螺线管施加到所述第二溢流阀时，将所述第二溢流阀(32)改变为所述第二溢流阀(32)的关闭状态。
4.根据权利要求3所述的制动系统，还包括第一压力传感器(91)和第二压力传感器(92)，所述第一压力传感器(91)布置在所述第一空气供应回路(AC1)上，所述第二压力传感器(92)布置在所述第二空气供应回路(AC2)上。
5.根据权利要求4所述的制动系统，其中，所述空气产生模块(6)包括控制单元(61)，所述控制单元(61)被配置成：根据在所述第一压力传感器(91)和所述第二压力传感器(92)处感测到的压力来控制所述第一控制螺线管(41)和所述第二控制螺线管(42)。
6.根据权利要求3到5中的任一项所述的制动系统，其中，所述第一控制螺线管(41)和所述第二控制螺线管(42)由所述空气产生模块(6)的主干部分(AC0)气动地供应。
7.根据权利要求1到5中的任一项所述的制动系统，其中，所述第三储存器(R3)具有容积(VR3)，所述容积(VR3)不小于所述第一空气储存器(R1)的容积并且不小于所述第二空气储存器(R2)的容积。
8.根据权利要求1到5中的任一项所述的制动系统，包括第三溢流阀(33)，所述第三溢流阀(33)布置在所述第三空气供应回路(AC3)的头部部段处。
9.根据权利要求8所述的制动系统，包括：
第三控制螺线管(43)，所述第三控制螺线管(43)的输出被联接到所述第三溢流阀(33)，并且所述第三控制螺线管(43)被构造成：当压力被从所述第三控制螺线管施加到所述第三溢流阀时，将所述第三溢流阀(33)改变为所述第三溢流阀(33)的关闭状态。
10.根据权利要求1到5中的任一项所述的制动系统，包括至少第一双止回阀(20R)和第二双止回阀(20F)，所述第一双止回阀(20R)被构造成使得所述后轮轴电子制动模块(RBM)由所述第一空气供应回路(AC1)和所述第三空气供应回路(AC3)通过所述第一双止回阀(20R)供应，所述第二双止回阀(20F)被构造成使得所述前轮轴电子制动模块(FBM)由所述第二空气供应回路(AC2)和所述第三空气供应回路(AC3)通过所述第二双止回阀(20F)供应。
11.根据权利要求1到5中的任一项所述的制动系统，其中，为每个轮轴设置一个轮轴电子制动模块(FBM、RBM)。
12.控制用于机动车辆的电控气动制动系统中的溢流阀的方法，所述系统包括：
一个或多个前轮轴制动模块(FBM)，所述一个或多个前轮轴制动模块(FBM)用于向左前气动制动致动器(FW-L)和右前气动制动致动器(FW-R)提供气动控制压力，
一个或多个后轮轴制动模块(RBM)，所述一个或多个后轮轴制动模块(RBM)用于向左后气动制动致动器(RW-L)和右后气动制动致动器(RW-R)提供气动控制压力，
空气产生模块(6)，所述空气产生模块(6)至少经由第一空气供应回路(AC1)、第二空气供应回路(AC2)和第三空气供应回路(AC3)选择性地向所述前轮轴电子制动模块(FBM)和所述后轮轴电子制动模块(RBM)提供处于压力下的空气，所述第一空气供应回路(AC1)联接到用于所述后轮轴的第一和第二空气储存器(R1)，所述第二空气供应回路(AC2)联接到用于所述前轮轴的第二空气储存器(R2)，所述第三空气供应回路(AC3)连接到第三储存器(R3)，以向所述前轮轴制动模块(FBM)和所述后轮轴制动模块(RBM)提供冗余气动供应，
第一压力传感器(91)，所述第一压力传感器(91)被配置成测量所述第一空气供应回路(AC1)中主导的压力，和
第二压力传感器(92)，所述第二压力传感器(92)被配置成测量所述第二空气供应回路(AC2)中主导的压力，
第一溢流阀(31)，所述第一溢流阀(31)布置在所述第一空气供应回路(AC1)的头部部段处，
第二溢流阀(32)，所述第二溢流阀(32)布置在所述第二空气供应回路(AC2)的头部部段处，其中，所述溢流阀(31、32)中的每一个溢流阀呈现打开状态和关闭状态，
第一控制螺线管(41)，所述第一控制螺线管(41)的输出被联接到所述第一溢流阀(31)，并且所述第一控制螺线管(41)被配置成：当压力被从所述第一控制螺线管施加到所述第一溢流阀时，将所述第一溢流阀(31)改变为所述第一溢流阀(31)的关闭状态，
第二控制螺线管(42)，所述第二控制螺线管(42)的输出被联接到所述第二溢流阀(32)，并且所述第二控制螺线管(42)被配置成：当压力被从所述第二控制螺线管施加到所述第二溢流阀时，将所述第二溢流阀(32)改变为所述第二溢流阀(32)的关闭状态，
所述方法包括：
S1/经由所述第一压力传感器(91)和所述第二压力传感器(92)由控制单元(61)随着时间而监视在所述第一空气供应回路(AC1)和所述第二空气供应回路(AC2)中主导的压力，
S2/无论何时由第一压力(P1)或第二压力(P2)提供的压力值满足压力损失标准时，控制相应的控制螺线管(41、42)以使相应的溢流阀(31、32)关闭并保持关闭。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述压力损失标准被定义为当第一压力和第二压力之间的压力差(P2-P1)大于预定阈值时，并且在这种条件变为“真”时，呈现较低压力值的回路被确定为泄漏回路，并且对应的控制螺线管(41、42)被控制以关闭相应的溢流阀(31、32)。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述压力损失标准被定义为压力梯度，并且在这种条件变为“真”时，呈现较高压力梯度的回路被确定为泄漏回路，并且对应的控制螺线管(41、42)被控制以关闭相应的溢流阀(31、32)。
15.根据权利要求12所述的方法，包括测试例程，无论何时在发生压力损失的情况下，所述控制单元(61)依次进行以下步骤：
S3/对第一控制螺线管(41)供电以使所述第一溢流阀(31)关闭，并且所述控制单元(61)监视所述第一压力(P1)，并且，如果第一压力的压力损失持续预定时间，则维持对所述第一控制螺线管(41)的供电以保持所述第一溢流阀(31)关闭，否则，则对所述第一控制螺线管(41)断电，
S4/对第二控制螺线管(42)供电以使所述第二溢流阀(32)关闭，并且所述控制单元(61)监视所述第二压力(P2)，并且，如果第二压力的压力损失持续预定时间，则维持对所述第二控制螺线管(42)的供电以保持所述第二溢流阀(32)关闭，否则，则对所述第二控制螺线管(42)断电。
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