CN112996701A - 车辆制动系统 - Google Patents

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Abstract

一种电动‑气动车辆制动系统(10)，包括控制线(12、4)、用于控制向至少一个制动执行器供应加压流体的调节阀(50)、主阀组件(32)和次阀组件(42)，所述主阀组件(32)和所述次阀组件(42)每一个均与加压流体源流体连通，且所述主和次阀组件(32，42)中的每一个均与控制阀组件(52)流体连通，所述控制阀组件(52)配置为第一构造，以使主阀组件(32)与调节阀(50)之间能够流体连通，以向调节阀(50)提供气动控制信号；控制阀组件配置为第二构造，以使次阀组件(42)和调节阀(50)之间能够流体连通，以向调节阀(50)提供气动控制信号；控制阀组件配置为第三构造，在该第三构造中，主、次阀组件(32、42)中的一个和调节阀(50)之间的流体连通被阻止，并且控制线(12、14)和调节阀(50)之间能够流体连通，以向调节阀(50)提供气动控制信号。

Description

车辆制动系统
技术领域
本发明涉及一种车辆制动系统，特别是但不限于一种用于卡车-拖车组合的制动系统。
背景技术
已知提供电动-气动的车辆制动系统，其包括电子控制单元，该电子控制单元用于提供电信号，例如指示制动需求，以控制制动系统的气动部件。车辆制动系统必须符合所有相关的安全标准，这一点很重要。已知提供制动系统的气动部件的冗余(redundancy)，例如提供冗余阀，以在相应阀故障的情况下使用。如果存在电力和/或通信的缺失，则电动-气动系统存在问题。
发明内容
本发明的目的是提供包括失效保护能力的车辆制动系统的改进。
提供了一种电动-气动车辆制动系统，包括控制线、用于控制向至少一个制动执行器供应加压流体的调节阀、主阀组件和次阀组件，所述主阀组件和所述次阀组件每一个均与加压流体源流体连通，且主阀组件和次阀组件中的每一个都与控制阀组件流体连通，控制阀组件配置为第一构造，以使主阀组件和调节阀之间能够流体连通，以向调节阀提供气动控制信号；控制阀组件配置为第二构造，以使次阀组件和调节阀之间能够流体连通，以向调节阀提供气动控制信号；控制阀组件配置为第三构造，在该第三构造中，主、次阀组件中的一个和调节阀之间的流体连通被阻止，并且控制线和调节阀之间能够流体连通，以向调节阀提供气动控制信号。
主阀组件可具有相关的第一电子控制单元，并且次阀组件可具有相关的第二电子控制单元。
电动-气动的车辆制动系统可以包括第三电子控制单元。
第三电子控制单元可操作以控制阀组件。
电动-气动车辆制动系统可包括第一供应管线和第二供应管线，第一供应管线和第二供应管线中的每一个可以分别与加压流体源流体连通。
电动-气动车辆制动系统可以包括第一控制线和第二控制线，第一控制线和第二控制线中的每一个可以分别与控制阀组件流体连通。
电动-气动车辆制动系统可包括第一传感器和第二传感器，第一传感器和第二传感器中的每一个可操作以监测加压流体源与相应的主阀组件和次阀组件中的一个之间的流体流动路径中的压力，其中第一传感器可以与第一电子控制单元电子通信，第二传感器可以与第二电子控制单元电子通信。
电动-气动车辆制动系统可以包括一对传感器，其可操作以监测控制线和控制阀组件之间的流体流动路径中的压力，其中，所述一对传感器中的一个可以与第一电子控制单元电子通信，且所述一对传感器中的另一个可以与第二电子控制单元电子通信。
电动-气动车辆制动系统可以包括一对输送传感器，所述一对输送传感器中的每个可操作以监测调节阀与该制动执行器或每个制动执行器之间的输送管线中的压力，所述一对输送传感器中的一个可以与第一电子控制单元电子通信，且所述一对输送传感器中的另一个可以与第二电子控制单元电子通信。
主阀组件或次阀组件中的任何一个的故障都可能使主阀组件或次阀组件中的另一个的操作能够进行。
在完全电子故障的情况下，控制阀组件可配置为通过将控制阀组件置于第三构造来提供对包括调节阀的制动组件的气动控制。
附图说明
现在仅仅通过举例的方式参照以下附图来描述本发明，其中：
图1是根据本发明的制动系统的一部分的电路图。
具体实施方式
参照图1，示出了车辆制动系统10的一部分。车辆制动组件10包括第一供应管线12，该第一供应管线12从一个或多个加压流体源，例如，容器(未示出)，向控制阀组件16供应加压流体。来自供应管线12的流体的流动可以由第一电子控制单元(ECU)18、第二ECU 20和第三ECU 22控制，每个ECU可操作以将控制信号提供给阀组件16的一个或多个阀，并与另外一个或两个ECU进行通信。图1中的虚线表示电信号路径。阀组件16的构造控制从加压流体源或每个加压流体源和/或第一控制线28到阀50的流体的流动，该阀50控制加压流体向输送管线24的流动，该输送管线可以是与一个或多个制动执行器(未示出)和排出管26流体连通，该排出管26使加压流体能够排放到大气或低压区域。
阀50可操作以用作调节阀，以便根据驾驶员的制动需求和/或其他条件，根据需要分配加压流体，并且在下文中将其称为调节阀。调节阀50可以是本领域中已知的三位三通继动阀。调节阀50包括可与加压流体源流体连通的入口50a，可经由输送管线24与制动执行器(未示出)流体连通的输送口50b和排出口50c。排出口50c可以经由排放流动路径与排出管26流体连通，该排放流动路径可以包括消声器27。加压流体源与调节阀50之间的流体连通可以是直接的(包括通过梭阀连通)。调节阀50是流体控制阀，并且用于驱动调节阀50的流体的流动由阀组件16控制。
车辆制动系统10具有冗余和失效保护特征。
除了第一供应管线12之外，还有第二供应管线14，其与加压流体源(未示出)流体连通。第二供应管线14的加压流体的来源可以与连接第一供应管线12的加压流体的来源相同，或者可以是单独的加压流体的来源。提供梭阀13以在第一和第二供应管线12、14之间切换，使得即使在供应管线12、14中的一个发生故障的情况下，加压流体也可用于阀组件16。
除了第一控制线28之外，还有第二控制线30和第二梭阀31，第二梭阀31可操作以在第一和第二控制线28、30之间切换。这在控制线28、30中的一个故障时提供了冗余。
车辆制动系统10还包括多个传感器，每个传感器与ECU 18、20、22中的至少一个电子通信，以提供相应的流体流路中的压力和/或与传感器相关联的车辆制动系统10的一部分的状态指示。
阀组件16包括主阀组件32和次阀组件42。主阀组件32包括彼此流体连通的主构造阀34和主排放阀36。次阀组件42包括彼此流体连通的次构造阀44和次排放阀46。主和次构造阀34、44以及主和次排放阀36、46中的每一个可以是二位二通阀。主构造阀34可具有入口34a和出口34b。主排放阀36可具有入口36a和出口36b。次构造阀44可具有入口44a和出口44b。次排放阀46可具有入口46a和出口46b。
主和次构造阀34、44以及主和次排放阀36、46中的每一个可以是电磁操作的。第一传感器60与加压流体源(例如，供应管线12、14)和主阀组件32之间的流体流动路径相关联，并且其目的是监测该流体流动路径中的压力，例如确定主阀组件32是否被供应加压流体。第一ECU 18可操作以与主构造阀34和主排放阀36中的每一个连通。第一ECU 18也可操作以与第一传感器60连通。
第二传感器62与加压流体源(例如，供应管线12、14)和次控制组件42之间的流体流动路径相关联，并且其目的是监测该流体流动路径中的压力，例如，确定次阀组件42是否被供应加压流体。第二ECU 20可操作以与次构造阀44和次排放阀46中的每一个连通。第二ECU 20还可操作以与第二传感器62连通。
主和次构造阀34、44中的每一个均经由第一梭阀13和供应管线12、14与加压流体源流体连通。应当理解，在提供单个供应管线的构造中，可能没有梭阀13，并且构造阀34、44中的每一个都可以有效地通过单个供应管线直接连接到加压流体源。
车辆制动系统还包括控制阀组件52。控制阀组件52包括第一控制阀54和第二控制阀56。在实施例中，第一和第二控制阀54、56可以是二位三通阀。第一控制阀54可具有可与主构造阀34的出口34b流体连通的第一入口54a，可与次构造阀44的出口44b流体连通的第二入口54b，以及可与第二控制阀56的第一入口56a流体连通的出口54c。第二控制阀56还可以具有与控制线28、30或每个控制线28、30流体连通的第二入口56b，以及与调节阀50流体连通，以驱动调节阀50的出口56c。第一和第二控制阀54、56彼此流体连通。第一和第二控制阀54、56中的每个可与第三ECU 22电子通信。
第一控制阀54可以与主和次构造阀34、44中的每个流体连通。第二控制阀56可以与调节阀50流体连通，以提供调节阀50的驱动，例如当第二控制阀56打开的时候。第二控制阀56也可以例如经由第二梭阀31与第一和/或第二控制线28、30流体连通。
可以设置第三传感器64和第四传感器66，它们中的每一个可操作以监测第二控制阀54、56和控制线28、30或每个控制线28、30之间的流体流动路径中的流体压力，例如，以监测流体是否正在控制线28、30或每个控制线28、30与第二控制阀56之间流动。第三传感器64与第一ECU18电子通信，第四传感器66与第二ECU 20电子通信。应当理解，第三和第四传感器64、66可以由单个传感器代替，但是设置一对传感器64、66提供了冗余，并提高了失效保护能力。
可以设置第五传感器68和第六传感器70以监测输送管线24中的压力。第五传感器68可以与第二ECU 20电子通信，第六传感器可以与第一ECU 18电子通信。第五和第六传感器68、70可以由单个传感器代替，但是设置一对传送传感器68、70提供了冗余，并提高了失效保护能力。
在使用中，车辆制动系统10用于通过控制流过调节阀50的流体的流量来驱动一个或多个制动器(未示出)。如上所述，调节阀50是三位阀，并且调节阀50的每个位置或构造提供了车辆制动系统10的不同“状态”。在第一，即“构建”位置，调节阀50经由输送口50b将加压流体输送至所述制动器或每个制动器。在第二，即“排气”状态下，调节阀通过排出口50c将流体排至排出管26，而在第三“保持”状态下，流体通过调节阀50的流动被阻止。调节阀50的驱动通过从第二控制阀56或控制线28、30之一供应加压流体来实现。默认条件是通过供应来自第二控制阀56的加压流体来实现调节阀50的驱动。
加压流体可以经由主阀组件32或次阀组件42从加压流体源供应到第二控制阀56。这提供了制动系统10中的冗余，并且使得在第一和第二ECU18、20中的一个和/或相关联的通信路径中，和/或阀34、36、44、46中的一个和/或向/从阀34、36、44、46中的任何阀或所有阀提供压力流体的流体流动管线(即控制阀组件52的上游)中的电气或气动故障的情况下制动器能够起作用。
为了在制动系统10中建立压力，构造阀34、44中的至少一个必须打开。每个构造阀34、44可偏向闭合构造。相关的ECU 18、20可操作以将信号提供给相应的构造阀34、44以打开。
为了从主或次阀组件32、42倾倒加压流体，相应的排放阀36、46(可偏向闭合位置)被提供来自相应的ECU 18、20的信号以打开。这通过相应的排放阀36、46的出口，提供了加压流体源与大气或低压区域之间的流体连通，该排放阀36、46与相应的构造阀34、44的出口流体连通。
当第一构造阀34打开时，第一构造阀34的出口34b和第一控制阀的第一入口之间可以流体连通。为了使主阀组件32提供流体流动路径给调节阀50，第一控制阀54必须处于第一位置，在该第一位置中，第一控制阀的第一入口54a和出口54c之间能够流体连通。在第一控制阀54的该第一位置，第一控制阀54的第二入口54b和出口54c之间的流体连通被阻止。当第二控制阀56处于第一位置时，第一控制阀54的出口54c与第二控制阀的第一入口56a流体连通。第二控制阀56的第一位置使流体能够在第二控制阀的第一入口56a和出口56c之间流动，从而能够控制调节阀50。
第一传感器60可操作以提供相应的构造阀34是否按预期和/或按要求运行的指示。在主构造阀34和/或加压流体源与构造阀34之间的流体流动路径发生故障的情况下，第一传感器60可向第一ECU 18提供指示，即加压流体源和主构造阀34间的流体流动路径的压力不符合预期。在这种情况下，第一ECU 18向ECU 20、22中的一个或两个提供指示，以指示次构造阀44应该被打开。第二ECU 20可将信号提供给次构造阀44以打开，并且第三ECU提供信号以将第一控制阀54置于第二位置。第三ECU 22可以控制第一控制阀54和第二控制阀56的位置。在第一ECU 18发生故障的情况下，第二和第三ECU中的一个或两个可以检测到这种故障，并启用次阀组件42，并将第一控制阀54置于其第二位置。
当次构造阀44打开时，次构造阀44的出口44b和第一控制阀54的第二入口54b之间的流体连通是可能的。为了使次阀组件42提供流向调节阀50的流体流动路径，第一控制阀54必须处于其第二位置，在该第二位置处，第一控制阀54的第二入口54b和出口54c之间能够流体连通。在第一控制阀54的该第二位置，第一控制阀54的第一入口54a和出口54c之间的流体连通被阻止。第一控制阀54的出口54c与第二控制阀56的第一入口56a流体连通。第二控制阀56的第一位置使流体能够在第二控制阀56的第一入口56a和出口56c之间流动，从而能够控制调节阀50。
在次阀组件42和/或第二ECU 20发生故障的情况下，主阀组件32可以是可操作的，并且第一控制阀置于其第一位置。
主阀组件32和次阀组件42可以常规地交替操作，这可以帮助识别原本可能潜藏的故障。该操作方法是可选的，并且主阀组件32和次阀组件42中的一个可以是被当作主要的阀组件来操作，除非并且直到故障导致主阀组件32和次阀组件42中的另一个操作为止。
当第一和第二传感器60、62显示第一控制组件32和第二控制组件42均未被提供加压流体的情况下，则第一和第二ECU18、20可将故障传达给第三ECU 22。在第一和第二ECU18、20中的一个或两个都发生故障的情况下，则在任何情况下(例如，通过第三ECU 22与第一和第二ECU 18、20或第一和第二ECU 18、20中失效的一个的通信失败)，可以将该故障指示给第三ECU 22。
主回路和次回路均故障或第二控制阀56上游的故障导致第三ECU将第二控制阀置于其第二状态，以使第二控制阀的第二入口56b和出口56c之间能够流体连通，因此达到控制线28、30和调节阀50之间的流体连通。
第五和第六传感器68、70监测输送管线24中的压力。在压力损失的情况下，例如，当做出制动要求时，每个传感器68、70可操作以将该事件指示到其相应的ECU 18、20中的一个，并在必要或期望时采取补救措施。在第五和第六传感器68、70之一发生故障的情况下，相应的ECU18、20能够将其传达给ECU 18、20、22中的另外一个或两个，使得制动系统10的构造可以在有必要或期望的情况下进行更改。
在失去所有电子通信的情况下，通过控制线28、30之一向调节阀50供应加压流体。第三和第四传感器64、66中的每一个提供控制线28、30和第二控制阀56到其各自的第一和第二ECU 18、20中的一个之间的流体流动路径中的压力的指示。如果第三和第四传感器64、66之一发生故障，则相应的ECU 18、20能够向ECU 18、20、22中的至少另外一个指示该故障，从而可以在必要或期望的情况下改变制动系统10的构造。
车辆制动系统10的阀和ECU的布置提供增强的冗余度和改进的失效保护能力。制动系统10具有主供给回路和次供给回路，其在每个回路的气动和电子部件(包括ECU 18、20)中均包括冗余。制动系统还通过提供流体驱动调制器以提供所有电子通信的缺失，从而可以规避系统中需要电信号或输入的所有部件，从而有效地提供气动控制。还包括冗余传感器64、66、68、70，以通过提供可由相应的ECU 18、20作用的备用信号来提高失效保护能力。
能够理解的是，第一、第二和第三ECU 18、20、22可以在物理上彼此分开地布置，或者作为单个ECU的元件或部件布置。换句话说，车辆制动系统的物理ECU可以为第一、第二和第三电路板18、20、22中的每一个都具有一个单独的电路板，或者甚至可以是具有三个独立电路元件的单个电路板，这三个独立电路元件如本文所述和/或如附图所示彼此可通信，但是彼此充分隔离从而能够提供如本文所述和/或如附图所示的冗余特征。
当在本说明书和权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”及其变型意味着包括指定的特征、步骤或整数。不应将这些术语解释为排除其他特征、步骤或组件的存在。
以上说明书或权利要求书或附图中公开的特征，以其特定形式或用于执行所公开的功能或达到所公开的结构的方法或工艺的手段来表示，适当的话可以单独地或以这些特征的任何组合的方式用于其他各种形式实现本发明。

Claims (11)

1.一种电动-气动车辆制动系统，包括控制线、用于控制向至少一个制动执行器供应加压流体的调节阀、主阀组件和次阀组件，所述主阀组件和所述次阀组件每一个均与加压流体源流体连通，且所述主阀组件和所述次阀组件中的每一个均与控制阀组件流体连通，所述控制阀组件配置为第一构造，以使所述主阀组件和所述调节阀之间能够流体连通，以向所述调节阀提供气动控制信号；所述控制阀组件配置为第二构造，以使所述次阀组件和所述调节阀之间能够流体连通，以向所述调节阀提供气动控制信号；所述控制阀组件配置为第三构造，在所述第三构造中，所述主、次阀组件中的一个和所述调节阀之间的流体连通被阻止，并且所述控制线和所述调节阀之间能够流体连通，以向所述调节阀提供气动控制信号。
2.根据权利要求1所述的电动-气动车辆制动系统，其中，所述主阀组件具有相关的第一电子控制单元，并且所述次阀组件具有相关的第二电子控制单元。
3.根据权利要求2所述的电动-气动车辆制动系统，还包括第三电子控制单元。
4.根据权利要求3所述的电动-气动车辆制动系统，其中，所述第三电子控制单元可操作以控制阀组件。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的电动-气动车辆制动系统，还包括第一供应管线和第二供应管线，所述第一供应管线和所述第二供应管线中的每一个分别与所述加压流体源流体连通。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的电动-气动车辆制动系统，还包括第一控制线和第二控制线，所述第一控制线和所述第二控制线中的每一个分别与所述控制阀组件流体连通。
7.根据权利要求2至6中的任一项所述的电动-气动车辆制动系统，还包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器和所述第二传感器中的每一个可操作以监测所述加压流体源与相应的所述主阀组件和所述次阀组件中的一个之间的流体流动路径中的压力，其中所述第一传感器与所述第一电子控制单元电子通信，所述第二传感器与所述第二电子控制单元电子通信。
8.根据权利要求2至7中的任一项所述的电动-气动车辆制动系统，还包括一对传感器，所述一对传感器可操作以监测所述控制线和所述控制阀组件之间的流体流动路径中的压力，其中，所述一对传感器中的一个与所述第一电子控制单元电子通信，且所述一对传感器中的另一个与所述第二电子控制单元电子通信。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的电动-气动车辆制动系统，还包括一对输送传感器，所述一对输送传感器中的每个可操作以监测所述调节阀与所述制动执行器或每个制动执行器之间的输送管线中的压力，所述一对输送传感器中的一个与所述第一电子控制单元电子通信，且所述一对输送传感器中的另一个与所述第二电子控制单元电子通信。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电动-气动车辆制动系统，其中，所述主阀组件或所述次阀组件中的任何一个的故障都能使所述主阀组件或所述次阀组件中的另一个的操作能够进行。
11.根据前述权利要求中任一项所述的电动-气动车辆制动系统，其中，在完全电子故障的情况下，所述控制阀组件可配置为通过将所述控制阀组件置于所述第三构造来提供对包括调节阀的制动组件的气动控制。
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