CN112572392B - 一种车辆制动系统及车辆制动系统控制方法 - Google Patents

一种车辆制动系统及车辆制动系统控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种车辆制动系统和车辆制动系统控制方法，通过在常用制动回路的基础上，增加一条应急制动回路，能够在车辆的常用制动回路失效时，为车辆提供最可靠、最基础的制动力，应急制动回路通过切换电磁阀失电导通来控制阶段导通，故障导向安全，系统可靠性高，使得本发明能够防止车辆制动力完全丢失的情况出现，提升车辆的制动可靠性和安全性。

Description

一种车辆制动系统及车辆制动系统控制方法
技术领域
本发明涉及车辆制动技术领域，尤其涉及车辆应急制动系统及其控制方法。
背景技术
目前，公路车辆制动系统大都没有设置独立的紧急制动回路，制动系统不识别是否存在紧急制动。紧急制动只是一种主观表述，而不是一种制动模式。车辆制动力的大小完全由驾驶员控制，紧急制动时的制动力也完全由司机控制。紧急制动回路与常用制动相同，当压力源或主调压阀故障而导致无压力输出时，车辆将完成丧失制动能力。或者驾驶员因自身原因无法持续操作制动操作机构实施紧急制动时，车辆也将完全丢失制动力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种紧急制动时具有后备制动功能的制动系统，当常用制动回路故障或司机无法持续实施紧急制动时，也能为车辆提供可靠的制动力。
为了解决以上问题，根据本发明的第一个方面，提供了包括制动操作机构、位置检测装置、第一制动回路、第二制动回路、第三阀组和制动装置，所述制动操作机构和所述第一制动回路连接，
所述第一制动回路包括第一压力源、第一阀组和第一制动控制器，其中，所述第一压力源和所述第一阀组通过管路连通，所述第一阀组分别与所述制动操作机构和所述第一制动控制器连接，
所述第二制动回路包括第二压力源、第二阀组和第二制动控制器，其中，所述第二压力源和所述第二阀组通过管路连通，所述第二阀组与所述第二制动控制器连接，
所述第一阀组和所述第二阀组与所述第三阀组通过管路连通，所述第三阀组与所述制动装置通过管路连通，所述第三阀组能够将所述第一阀组和所述第二阀组中输出压力较大的一个与所述制动装置接通，
所述位置检测装置用于检测所述制动操作机构的行程，所述位置检测装置与所述第一制动控制器和所述第二制动控制器连接，所述位置检测装置预设一个阈值，所述位置检测装置适于将所检测到的行程信号和所述行程与所述阈值的比较结果信号分别发送至所述第一制动控制器和所述第二制动控制器，所述第一制动控制器和所述第二制动控制器根据所述行程信号和所述比较结果信号分别控制所述第一阀组和所述第二阀组，使得所述第一阀组根据所述行程信号输出压力，并且当所述比较结果为所述行程超过所述阈值时，所述第二阀组导通。
优选的，所述第一阀组包括电控机械式调压阀。
优选的，所述第二阀组包括机械式调压阀和电磁阀。
优选的，所述车辆制动系统还包括车辆载荷检测装置，所述车辆载荷检测装置用于实时检测车辆载荷，所述车辆载荷检测装置与所述第二制动控制器连接，所述第二制动控制器能够根据所述车辆载荷检测装置所检测到的车辆载荷对所述机械式调压阀的出口压力进行调节。
优选的，当所述车辆载荷检测装置所检测到所述车辆载荷增大时，所述第二制动控制器控制所述机械式调压阀增大出口压力，当所述车辆载荷检测装置所检测到所述车辆载荷减小时，所述第二制动控制器控制所述机械式调压阀减小出口压力。
优选的，所述第三阀组包括梭阀。
优选的，所述制动操作机构为制动脚踏板或制动手柄。
优选的，所述位置检测装置为机械式和/或电子式。
优选的，所述位置检测装置检测到所述制动操作机构的形成超过所述阈值时，所述位置监测装置向所述第一制动控制器发出信号，所述第一制动控制器根据所述信号计算所述第一阀组输出压力并向所述第一阀组发出压力指令，所述第一阀组根据所述压力指令调节输出压力。
根据本发明的第二个方面，提供了一种用于车辆制动系统的控制方法，所述车辆制动系统包括制动操作机构、位置检测装置、第一制动回路、第二制动回路、第三阀组和制动装置，所述制动操作机构和所述第一制动回路连接，
所述第一制动回路包括第一压力源、第一阀组和第一制动控制器，其中，所述第一压力源和所述第一阀组通过管路连通，所述第一阀组分别与所述制动操作机构和所述第一制动控制器连接，
所述第二制动回路包括第二压力源、第二阀组和第二制动控制器，其中，所述第二压力源和所述第二阀组通过管路连通，所述第二阀组与所述第二制动控制器连接，
所述第一阀组和所述第二阀组与所述第三阀组通过管路连通，所述第三阀组与所述制动装置通过管路连通，所述第三阀组能够将所述第一阀组和所述第二阀组中输出压力较大的一个与所述制动装置接通，
所述位置检测装置用于检测所述制动操作机构的行程，所述位置检测装置与所述第一制动控制器和所述第二制动控制器连接，
其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：
S1：所述位置检测装置预设一个阈值；
S2：所述位置检测装置检测所述制动操作机构的行程并与所述阈值进行比较；
S3：所述位置检测装置将所述行程和比较结果分别发送至所述第一制动控制器和所述第二制动控制器；
S4：所述第一制动控制器根据所述位置检测装置所检测到的行程计算所述第一阀组输出压力并向所述第一阀组发出压力指令，所述第一阀组根据所述压力指令调节输出压力，同时，当所述比较结果为所述制动操作机构的行程大于所述阈值时，所述第二制动控制器控制所述第二阀组导通，而当所述比较结果为所述制动操作机构的行程小于所述阈值时，所述第二制动控制器控制所述第二阀组截止；
S5：所述第三阀组比较所述第一阀组的输出压力和所述第二阀组的输出压力，选取所述第一阀组和所述第二阀组中输出压力较大的一个与所述制动装置导通。
优选的，所述第一阀组包括电控机械式调压阀。
优选的，所述第二阀组包括机械式调压阀和电磁阀。
优选的，所述车辆制动系统还包括车辆载荷检测装置，所述车辆载荷检测装置用于实时检测车辆载荷，所述车辆载荷检测装置与所述第二制动控制器连接，所述步骤S4中，当所述第二制动控制器控制所述第二阀组导通时，所述第二制动控制器根据所述车辆载荷检测装置所检测到的车辆载荷对所述机械式调压阀的出口压力进行调节。
优选的，所述步骤S4中，当所述车辆载荷检测装置所检测到所述车辆载荷增大时，所述第二制动控制器控制所述机械式调压阀增大出口压力，当所述车辆载荷检测装置所检测到所述车辆载荷减小时，所述第二制动控制器控制所述机械式调压阀减小出口压力。
优选的，所述第三阀组包括梭阀。
优选的，所述制动操作机构为制动脚踏板或制动手柄。
优选的，所述位置检测装置为机械式和/或电子式。
与现有技术相比，本发明在现有的车辆制动系统的基础上，增加一条应急制动回路。以便在车辆的常用制动回路失效时，为车辆提供最可靠、最基本的制动力。制动回路中的电磁铁失电导通，故障导向安全，系统可靠性高。本发明能够防止车辆制动力完全丢失的情况出现，提升车辆的制动可靠性和安全性。
附图说明
本发明的以上发明内容以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是，附图仅作为所请求保护的发明的示例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的元素。
图1是根据本发明一实施例的一种车辆制动系统示意图；
图2是根据本发明另一实施例的一种车辆制动系统示意图；以及
图3是根据本发明一实施例的一种车辆制动系统控制方法示意图。
具体实施方式
以下在具体实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。
参见图1，作为本发明的第一个方面，提供了一种车辆制动系统，包括制动操作机构、位置检测装置、第一制动回路、第二制动回路、第三阀组和制动装置，制动操作机构和第一制动回路连接，第一制动回路包括第一压力源、第一阀组和第一制动控制器，其中，第一压力源和第一阀组通过气路连通，第一阀组分别与制动操作机构和第一制动控制器连接，第二制动回路包括第二压力源、第二阀组和第二制动控制器，其中，第二压力源和第二阀组通过气路连通，第二阀组与第二制动控制器连接，第二压力源是与第一压力源相互独立的压力源，第一阀组和第二阀组与第三阀组通过气路连通，第三阀组与制动装置通过气路连通，第三阀组能够将第一阀组和第二阀组中压力较大的一端与制动装置接通。
位置检测装置用于检测制动操作机构的行程，位置检测装置与第一制动控制器和第二制动控制器连接，位置检测装置预设一个阈值，位置检测装置将所检测到的行程信号和行程与阈值的比较结果信号分别发送至第一制动控制器和第二制动控制器，第一制动控制器和第二制动控制器根据行程信号和比较结果信号分别控制第一阀组和第二阀组，使得第一阀组根据行程信号输出压力，并且当比较结果为制动操作机构的行程超过阈值时，第二阀组导通。
进一步的，第一阀组包括电控机械式调压阀，第一制动控制系统通过向该调压阀发送指令来控制其输出压力。
进一步的，第二阀组包括机械式调压阀和电磁阀，第二制动控制器通过向该电磁阀发送指令来控制其截止或导通。较佳的是，该电磁阀是失电导通的。在本发明一优选的实施例中，制动操作机构还可设置一个能够实时检测车辆载荷的车辆载荷检测装置，参见图2，车辆载荷检测装置和第二制动控制器连接，第二制动控制器能够根据车辆载荷检测装置所检测到的车辆载荷对所述机械式调压阀的出口压力进行调节。较佳的是，当车辆载荷检测装置所检测到车辆载荷增大时，第二制动控制器控制机械式调压阀增大出口压力，当车辆载荷检测装置所检测到车辆载荷减小时，第二制动控制器控制机械式调压阀减小出口压力。
进一步的，第三阀组包括梭阀。
进一步的，制动操作机构为制动脚踏板或制动手柄。
进一步的，位置检测装置为机械式和/或电子式，相应的，所预设的阈值为机械值和/或电子值，通过机械和/或电子方式触发。
进一步的，位置检测装置检测到制动操作机构的行程超过阈值时，位置检测装置向第一制动控制器发出信号，第一制动控制器根据信号计算第一阀组输出压力并向第一阀组发出压力指令，第一阀组根据压力指令调节输出压力。
本发明在第二方面，提供了一种用于车辆制动系统的控制方法，该车辆制动系统的组成部件及连接关系同本发明第一个方面所提供的车辆制动系统，参见图3，控制方法包括如下步骤：
S1：位置检测装置预设一个阈值；
S2：位置检测装置检测制动操作机构的行程并与阈值进行比较；
S3：位置检测装置将行程信息和比较结果信息分别发送至第一制动控制器和第二制动控制器；
S4：第一制动控制器根据位置检测装置所检测到的行程信息计算第一阀组输出压力并向第一阀组发出压力指令，第一阀组根据该压力指令调节输出压力，同时，当比较结果信息为制动操作机构的行程大于阈值时，第二制动控制器控制第二阀组导通，允许第二压力源的压力介质到达第三阀组，而当比较结果信息为制动操作机构的行程小于阈值时，第二制动控制器控制第二阀组截止，阻止第二压力源的压力介质到达第三阀组；
S5：第三阀组比较第一阀组的输出压力和第二阀组的输出压力，选取第一阀组和第二阀组中压力较大的一端与制动装置导通。
在车辆制动系统优选地设置了车辆载荷检测装置的情况下，上述步骤S4中，当第二制动控制器控制第二阀组导通时，第二制动控制器根据车辆载荷检测装置所检测到的车辆载荷对机械式调压阀的出口压力进行调节。进一步的，当车辆载荷检测装置所检测到车辆载荷增大时，第二制动控制器控制机械式调压阀增大出口压力，当车辆载荷检测装置所检测到车辆载荷减小时，第二制动控制器控制机械式调压阀减小出口压力。
在以上描述的实施例中，压力介质是空气，但也可以根据需要采用其他类型的流体。
车辆正常行驶时，驾驶员通过制动操作机构控制车辆制动，此时制动操作机构的行程未超过位置检测装置预设的阈值，位置检测装置向第一制动控制器和第二制动控制器同时发送比较结果，第二制动控制器不进行任何控制，第一制动控制器则根据制动操作机构行程计算所需的制动力，并向第一阀组的调压阀发送压力指令，调压阀根据该指令调节输出压力，第一压力源的压力介质经过梭阀进入制动装置，对车辆实施制动。第二制动控制器可根据车辆的制动需求将机械式调压阀的出口压力值设定为一个固定的值，通常情况下，车辆既要能够满足非紧急情况下的制动需求，也要避免出现异常的过大制动力输出，因此，该固定压力值可设为一个并不太高的值，可以确保车辆(特别是多编组车辆)在各种工况下，不会因为突然施加过大的制动力而发生危险，保证了车辆在各种工况下制动安全性。第二制动控制器也可根据车辆载荷检测装置所检测到的实时的车辆载荷变化情况来调节机械式调压阀的出口压力，例如当车辆空载时，将出口压力调小，当车辆满载时，将出口压力调大，从而确保车辆的减速度一致。
驾驶员通过制动操作机构进行紧急制动时，制动操作机构的行程超过预设的阈值，第二制动控制器判定驾驶员有实施紧急制动的意图，控制第二阀组的电磁阀失电导通，第二压力源中的压力介质经机械式调压阀调节压力后再通过电磁阀到达梭阀的入口端。第一制动控制器仍然根据制动操作机构行程计算所需的制动力，并向第一阀组的调压阀发送压力指令，调压阀根据该指令调节输出压力，第一压力源的压力介质到达梭阀的入口端。梭阀比较第一阀组的输出压力和第二阀组的输出压力，选取第一阀组和第二阀组中压力较大的一端与制动装置导通，该端的压力介质进入制动装置，对车辆实施制动。
若第一压力源或第一阀组出现故障，导致无压力介质输出时，车辆还可通过第二制动回路来进行制动，也能为车辆提供可靠的制动力。
这里采用的术语和表述方式只是用于描述，本发明并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征，应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换，例如不同规格的元器件的替换，也可能存在。相应的，权利要求应视为覆盖所有这些等效物。
同样，需要指出的是，虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可做出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (17)

1.一种车辆制动系统，其特征在于，包括制动操作机构、位置检测装置、第一制动回路、第二制动回路、第三阀组和制动装置，所述制动操作机构和所述第一制动回路连接，
所述第一制动回路包括第一压力源、第一阀组和第一制动控制器，其中，所述第一压力源和所述第一阀组通过管路连通，所述第一阀组分别与所述制动操作机构和所述第一制动控制器连接，
所述第二制动回路包括第二压力源、第二阀组和第二制动控制器，其中，所述第二压力源和所述第二阀组通过管路连通，所述第二阀组与所述第二制动控制器连接，
所述第一阀组和所述第二阀组与所述第三阀组通过管路连通，所述第三阀组与所述制动装置通过管路连通，所述第三阀组能够将所述第一阀组和所述第二阀组中输出压力较大的一个与所述制动装置接通，
所述位置检测装置用于检测所述制动操作机构的行程，所述位置检测装置与所述第一制动控制器和所述第二制动控制器连接，所述位置检测装置预设一个阈值，所述位置检测装置适于将所检测到的行程信号和所述行程与所述阈值的比较结果信号分别发送至所述第一制动控制器和所述第二制动控制器，所述第一制动控制器和所述第二制动控制器根据所述行程信号和所述比较结果信号分别控制所述第一阀组和所述第二阀组，使得所述第一阀组根据所述行程信号输出压力，并且当所述比较结果为所述行程超过所述阈值时，所述第二阀组导通。
2.如权利要求1所述的车辆制动系统，其特征在于，所述第一阀组包括电控机械式调压阀。
3.如权利要求1所述的车辆制动系统，其特征在于，所述第二阀组包括机械式调压阀和电磁阀。
4.如权利要求3所述的车辆制动系统，其特征在于，所述车辆制动系统还包括车辆载荷检测装置，所述车辆载荷检测装置用于实时检测车辆载荷，所述车辆载荷检测装置与所述第二制动控制器连接，所述第二制动控制器能够根据所述车辆载荷检测装置所检测到的车辆载荷对所述机械式调压阀的出口压力进行调节。
5.如权利要求4所述的车辆制动系统，其特征在于，当所述车辆载荷检测装置所检测到所述车辆载荷增大时，所述第二制动控制器控制所述机械式调压阀增大出口压力，当所述车辆载荷检测装置所检测到所述车辆载荷减小时，所述第二制动控制器控制所述机械式调压阀减小出口压力。
6.如权利要求1所述的车辆制动系统，其特征在于，所述第三阀组包括梭阀。
7.如权利要求1所述的车辆制动系统，其特征在于，所述制动操作机构为制动脚踏板或制动手柄。
8.如权利要求1所述的车辆制动系统，其特征在于，所述位置检测装置为机械式和/或电子式。
9.如权利要求1所述的车辆制动系统，其特征在于，所述第一制动控制器根据所述信号计算所述第一阀组的输出压力并向所述第一阀组发送压力指令，所述第一阀组根据所述压力指令调节输出压力。
10.一种用于车辆制动系统的控制方法，所述车辆制动系统包括制动操作机构、位置检测装置、第一制动回路、第二制动回路、第三阀组和制动装置，所述制动操作机构和所述第一制动回路连接，
所述第一制动回路包括第一压力源、第一阀组和第一制动控制器，其中，所述第一压力源和所述第一阀组通过管路连通，所述第一阀组分别与所述制动操作机构和所述第一制动控制器连接，
所述第二制动回路包括第二压力源、第二阀组和第二制动控制器，其中，所述第二压力源和所述第二阀组通过管路连通，所述第二阀组与所述第二制动控制器连接，
所述第一阀组和所述第二阀组与所述第三阀组通过管路连通，所述第三阀组与所述制动装置通过管路连通，所述第三阀组能够将所述第一阀组和所述第二阀组中输出压力较大的一个与所述制动装置接通，
所述位置检测装置用于检测所述制动操作机构的行程，所述位置检测装置与所述第一制动控制器和所述第二制动控制器连接，
其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：
S1：所述位置检测装置预设一个阈值；
S2：所述位置检测装置检测所述制动操作机构的行程并与所述阈值进行比较；
S3：所述位置检测装置将所述行程和比较结果分别发送至所述第一制动控制器和所述第二制动控制器；
S4：所述第一制动控制器根据所述位置检测装置所检测到的行程计算所述第一阀组输出压力并向所述第一阀组发出压力指令，所述第一阀组根据所述压力指令调节输出压力，同时，当所述比较结果为所述制动操作机构的行程大于所述阈值时，所述第二制动控制器控制所述第二阀组导通，而当所述比较结果为所述制动操作机构的行程小于所述阈值时，所述第二制动控制器控制所述第二阀组截止；
S5：所述第三阀组比较所述第一阀组的输出压力和所述第二阀组的输出压力，选取所述第一阀组和所述第二阀组中输出压力较大的一个与所述制动装置导通。
11.如权利要求10所述的车辆制动系统控制方法，其特征在于，所述第一阀组包括电控机械式调压阀。
12.如权利要求10所述的车辆制动系统控制方法，其特征在于，所述第二阀组包括机械式调压阀和电磁阀。
13.如权利要求12所述的车辆制动系统控制方法，其特征在于，所述车辆制动系统还包括车辆载荷检测装置，所述车辆载荷检测装置用于实时检测车辆载荷，所述车辆载荷检测装置与所述第二制动控制器连接，所述步骤S4中，当所述第二制动控制器控制所述第二阀组导通时，所述第二制动控制器根据所述车辆载荷检测装置所检测到的车辆载荷对所述机械式调压阀的出口压力进行调节。
14.如权利要求13所述的车辆制动系统控制方法，其特征在于，所述步骤S4中，当所述车辆载荷检测装置所检测到所述车辆载荷增大时，所述第二制动控制器控制所述机械式调压阀增大出口压力，当所述车辆载荷检测装置所检测到所述车辆载荷减小时，所述第二制动控制器控制所述机械式调压阀减小出口压力。
15.如权利要求10所述的车辆制动系统控制方法，其特征在于，所述第三阀组包括梭阀。
16.如权利要求10所述的车辆制动系统控制方法，其特征在于，所述制动操作机构为制动脚踏板或制动手柄。
17.如权利要求10所述的车辆制动系统控制方法，其特征在于，所述位置检测装置为机械式和/或电子式。
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