CN114291130B - 一种制动缸压力安全导向控制装置及方法 - Google Patents

一种制动缸压力安全导向控制装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种制动缸压力安全导向控制装置及方法，涉及车辆的制动控制技术领域。其包括制动总阀、ECU、控制模块、第一储气筒、第二储气筒、双控继动阀、备压阀、第一电磁阀、第二电磁阀、制动缸预控传感器、继动阀与制动气室；所述制动总阀包括电路与气路。本发明通过增加压力传感器，VCU与继电器，实时监控所述双控继动阀输出端的压力与所述制动缸预控传感器采集的所述制动气缸输入端的压力并进行对比，以判断所述ECU、所述控制模块、所述备压阀、所述第一电磁阀、所述第二电磁阀及所述制动缸预控传感器是否有故障，并在出现故障及时切断相应电源，以实现在所述ECU故障时，通过本装置也可安全制动。

Description

一种制动缸压力安全导向控制装置及方法
技术领域
本发明涉及车辆的制动控制技术领域，特别是一种制动缸压力安全导向控制装置及方法
背景技术
商用车，其设计目的即为用于运送人员和货物，商务车包括载货汽车和9座以上的客车，细分为五类：客车、货车、半挂牵引车、客车非完整车辆和货车非完整车辆。商用车作为运用范围最广的公共交通装备，市场需要旺盛,其中制动系统是保证车辆运行的安全性和舒适性最重要系统之一。
如图1所示，现有技术中商用车需要制动时，司机踩踏制动总阀，制动总阀根据踩踏行程输出两路电信号和两路压缩空气，两路压缩空气通过双控继动阀输出至各车桥的桥孔模块。
如图1所示，所述桥孔模块包括控制模块、备压阀、第一电磁阀、第二电磁阀、制动缸预控传感器与继动阀。所述制动总阀的气路输出端与第一储气筒的输出端均与双控继动阀的输入端相连，所述双控继动阀的输出端与所述备压阀的气路输入端相连，所述备压阀的气路输出端与所述继动阀的控制端相连。所述第二储气筒的输出端分别连接所述继动阀的气路输入端以及所述第一电磁阀的气路输入端，所述继动阀的气路输出端连接所述制动气室。所述第一电磁阀的气路输出端经所述第二电磁阀的气路连接所述继动阀的排气口。所述制动缸预控传感器设于所述制动气室的输入端，所述控制模块与所述制动缸预控传感器电连接。
两路电信号互为冗余，并同时输出给车辆的ECU(电子控制器单元，ElectronicControl Unit，简称ECU)，ECU根据电信号进行制动压力需求值的计算，并将计算得到的制动压力需求值通过CAN网络发送给桥控模块中的控制模块，所述控制模块接收到制动缸压力需求值后，首先控制备压阀得电，使得备压阀内的气路断开，同时，桥控模块控制第一电磁阀和第二电磁阀均得电，气源通过第二储气筒输出压缩空气至制动气室，实现制动的电动控制。
所述控制模块对备压阀、第一电磁阀、第二电磁阀和制动缸预控传感器进行实时监控，并发送生命信号给ECU。当ECU没接收到所述生命信号，或者接收到所述控制模块反馈的备压阀、进气电磁阀、排气电磁阀和制动缸预控传感器任一部件故障时，ECU将通过CAN网络发送控制指令给桥控模块，此时，所述控制模块控制所述备压阀失电，其内部的气路导通，压缩空气经过所述备压阀的气路与所述继动阀并输出至制动气室。
但此控制方法存在的问题在于，当ECU出现程序漏洞或故障，可能会出现车辆无法施加制动的情况，因此存在较大的安全隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种制动缸压力安全导向控制装置及方法，保证制动系统在任一部件故障状态下仍然能进行制动的正常进行，更好的保证制动系统的安全性。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种制动缸压力安全导向控制装置，包括制动总阀、ECU及ECU的供电电源、双控继动阀、桥控模块与制动气室；所述制动总阀经所述ECU与所述桥控模块电连接，所述制动总阀的气路依次经所述双控继动阀与所述桥控模块连接所述制动气室。还包括VCU(Vehicle control unit，整车控制器，简称VCU)、继电器与压力传感器；
所述VCU与所述ECU电连接。所述继电器包括线圈与触点，所述继电器线圈的供电电源由所述VCU控制；所述继电器的触点两端分别连接所述ECU与所述ECU的供电电源。所述压力传感器设于所述桥控模块的气路输入端与所述双控继动阀的输出端之间，所述VCU以及所述ECU均与所述压力传感器电连接。
基于同一种技术构思，本发明还提供了一种制动缸压力安全导向的控制方法，包括以下步骤；
I、所述ECU获取所述制动气室输入端的压力与制动压力需求值；判断所述压力传感器获取的压力与制动压力需求值的差是否大于第一设定值，若是，所述ECU切断与所述桥控模块的电连接；若否，进入步骤II；
II、所述VCU获取所述制动气室输入端的压力与所述压力传感器获取的压力；判断所述压力传感器获取的压力与所述制动气室输入端的压力差是否大于第二设定值，若是，所述VCU切断与所述ECU的电连接；若否，返回步骤I；
所述第二设定值大于所述第一设定值。
正常情况下，所述压力传感器获取的压力与制动压力需求值的差较小，当所述ECU一旦检测到两者的压力差变大，说明所述桥控模块中至少有一个部件出现了故障，此时，所述ECU可通过断开与所述桥控模块的电连接，使得所述备压阀的控制端、所述第一电磁阀的控制端与所述第二电磁阀的控制端均失电，压缩空气直接经所述备压阀的气路与所述继动阀到达所述制动气室，能够保证故障的情况下，本系统也能正常执行制动。进一步，所述VCU通过将所述制动气室输入端的压力与所述压力传感器获取的压力进行对比，所述ECU检测到的所述压力传感器获取的压力与制动压力需求值的差较小而所述制动气室输入端的压力与所述压力传感器获取的压力较大时，说明所述ECU故障，所述VCU可控制所述继电器的线圈使得所述继电器的触点断开，所述ECU无法上电，所述备压阀的控制端、所述第一电磁阀的控制端与所述第二电磁阀的控制端均失电，压缩空气直接经所述备压阀的气路与所述继动阀到达所述制动气室。因此所述VCU可隔离所述ECU的故障，所述ECU可隔离所述桥孔模块的故障，当所述ECU或所述桥控模块发生故障时，仍能够保证机车制动的正常实施，保证车辆的安全运行，且当所述VCU故障无法运行，会导致所述VCU失电，此时所述ECU与所述ECU的供电电源断开，因此进一步隔离了所述VCU的故障。
进一步地，所述第一设定值的取值范围为0～200kPa。所述第一设定值可根据经验以及实际应用进行设定。
优选地，所述第一设定值为50kPa。50kPa的压差，能够保证车辆及时发现所述桥控模块中部件的故障并实施制动。
进一步地，所述第二设定值的取值范围为0～300kPa。所述第二设定值可根据经验以及实际应用进行设定。
优选地，所述第二设定值为100kPa。100kPa的压差，能够保证车辆及时发现所述ECU的故障并实施制动。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明通过在现有技术的基础上增加所述压力传感器，所述VCU与所述继电器，对比所述双控继动阀输出端的压力与所述制动气缸输入端的压力，以此来以判断所述ECU、所述控制模块、所述备压阀、所述第一电磁阀、所述第二电磁阀及所述制动缸预控传感器是否有故障，并在出现故障及时切断相应电源，使得所述备压阀的控制端、所述第一电磁阀的控制端与所述第二电磁阀的控制端均失电，压缩空气直接经所述备压阀的气路与所述继动阀到达所述制动气室。因此在所述ECU故障时，通过本装置也可实现安全制动。
附图说明
图1为本发明一实施例中现有技术的制动缸压力安全导向控制装置。
图2为本发明一实施例的制动缸压力安全导向控制装置。
图3为本发明一实施例的制动缸压力安全导向的控制方法流程图。
其中，虚线的连接线表示电连接，实线的连接线表示气路连接，
Figure GDA0003491545600000031
为CAN网络连接，1为制动总阀，KM为继电器的线圈，KM1为继电器的触点，6为压力传感器，7为第一储气筒，8为双控继动阀，9为第二储气筒，B1为备压阀，B2为第一电磁阀，B3为第二电磁阀，B4为制动缸预控传感器，B5为继动阀，4为ECU的供电电源。
具体实施方式
如图2所示，本发明一实施例的制动缸压力安全导向控制装置包括制动总阀1、ECU、第一储气筒7、第二储气筒9、双控继动阀8、桥孔模块与制动气室。所述制动总阀1包括电路与气路。所述桥孔模块包括控制模块、备压阀B1、第一电磁阀B2、第二电磁阀B3、制动缸预控传感器B4与继动阀B5。
所述控制模块的供电电源由所述ECU控制。所述制动总阀1与所述ECU电连接；所述ECU与所述控制模块电连接且通过CAN网络进行信号传输。所述控制模块与所述备压阀B5的控制端，所述第一电磁阀B2的控制端以及所述第二电磁阀B3的控制端均电连接。
所述制动总阀1的气路输出端与所述第一储气筒7的输出端均与所述双控继动阀8的输入端相连，所述双控继动阀8的输出端与所述备压阀B1的气路输入端相连。所述备压阀B1的气路输出端与所述继动阀B5的控制端相连，所述第二储气筒9的输出端分别连接所述继动阀B5的气路输入端以及所述第一电磁阀B2的气路输入端。所述继动阀B5的气路输出端连接所述制动气室，所述第一电磁阀B2的气路输出端经所述第二电磁阀B3的气路连接所述继动阀B5的排气口。
所述第一储气筒7为所述双控继动阀提供储气风源，所述第二储气筒9为所述桥控模块提供储气风源，当其中任意一个储气风源漏风的情况下，车辆仍然可施加制动。
所述制动缸预控传感器B5设于所述制动气室的输入端，所述控制模块与所述制动缸预控传感器B4电连接。
本发明一实施例的制动缸压力安全导向控制装置还包括VCU、继电器与压力传感器6。所述VCU与所述ECU之间接有所述继电器的线圈KM，所述ECU与其供电电源4之间接有所述继电器的触点KM1。所述VCU与所述ECU之间通过CAN网络进行信号传输。所述压力传感器6设于所述双控继动阀8的输出端，所述压力传感器6与所述VCU以及所述ECU均电连接。
当需要制动时，司机踩踏制动总阀1，制动总阀1根据踩踏行程输出两路电信号和两路压缩空气，两路压缩空气输出至双控继动阀8，此时所述继电器的触点KM1闭合，所述ECU上电，所述ECU连通所述控制模块与所述控制模块的供电电源。
两路电信号互为冗余，并同时输出给ECU，ECU根据电信号进行制动压力需求值的计算，并将计算得到的制动压力需求值通过CAN网络发送给所述控制模块，所述控制模块接收到制动缸压力需求值后，首先控制所述备压阀B1得电，所述备压阀B1内的气路断开，同时，所述控制模块控制所述第一电磁阀B2得电和所述第二电磁阀B3得电，所述继动阀B5的控制端气压增大，导致其内部气路导通，所述第二储气筒9经所述继动阀B5输出压缩空气至制动气室，实现电控制动。
如图3所示，本发明还提供了一种制动缸压力安全导向的控制方法，包括以下步骤；
I、所述ECU获取所述制动气室输入端的压力与制动压力需求值；判断所述压力传感器获取的压力与制动压力需求值的差是否大于第一设定值，若是，所述ECU切断与所述桥控模块的电连接；若否，进入步骤II；
II、所述VCU获取所述制动气室输入端的压力与所述压力传感器获取的压力；判断所述压力传感器获取的压力与所述制动气室输入端的压力差是否大于第二设定值，若是，所述VCU切断与所述ECU的电连接；若否，返回步骤I；
所述第二设定值大于所述第一设定值。
正常情况下，所述压力传感器获取的压力与制动压力需求值的差较小，当所述ECU一旦检测到两者的压力差变大，说明所述桥控模块中至少有一个部件出现了故障，此时，所述ECU可通过断开与所述桥控模块的电连接，使得所述备压阀的控制端、所述第一电磁阀的控制端与所述第二电磁阀的控制端均失电，压缩空气直接经所述备压阀的气路与所述继动阀到达所述制动气室，能够保证故障的情况下，本系统也能正常执行制动。
进一步，所述VCU通过将所述制动气室输入端的压力与所述压力传感器获取的压力进行对比，所述ECU检测到的所述压力传感器获取的压力与制动压力需求值的差较小而所述制动气室输入端的压力与所述压力传感器获取的压力较大时，说明所述ECU故障，所述VCU可控制所述继电器的线圈使得所述继电器的触点断开，所述ECU无法上电，所述备压阀的控制端、所述第一电磁阀的控制端与所述第二电磁阀的控制端均失电，压缩空气直接经所述备压阀的气路与所述继动阀到达所述制动气室。
因此所述VCU可隔离所述ECU的故障，所述ECU可隔离所述桥孔模块的故障，当所述ECU或所述桥控模块发生故障时，仍能够保证机车制动的正常实施，保证车辆的安全运行，且当所述VCU故障无法运行，会导致所述VCU失电，此时所述ECU与所述ECU的供电电源断开，因此进一步隔离了所述VCU的故障。

Claims (5)

1.一种制动缸压力安全导向控制装置的控制方法，所述制动缸压力安全导向控制装置包括制动总阀、ECU及ECU的供电电源、双控继动阀、桥控模块、第一储气筒、第二储气筒与制动气室；所述制动总阀经所述ECU与所述桥控模块电连接，所述制动总阀的气路依次经所述双控继动阀与所述桥控模块连接所述制动气室；
所述桥控模块包括控制模块、备压阀、第一电磁阀、第二电磁阀、制动缸预控传感器与继动阀；
所述控制模块的供电电源由所述ECU控制；所述制动总阀与所述ECU电连接；所述ECU与所述控制模块电连接且通过CAN网络进行信号传输；所述控制模块与所述备压阀的控制端、所述第一电磁阀的控制端以及所述第二电磁阀的控制端均电连接；
所述制动总阀的气路输出端与所述第一储气筒的输出端均与所述双控继动阀的输入端相连，所述双控继动阀的输出端与所述备压阀的气路输入端相连；所述备压阀的气路输出端与所述继动阀的控制端相连，所述第二储气筒的输出端分别连接所述继动阀的气路输入端以及所述第一电磁阀的气路输入端；所述继动阀的气路输出端连接所述制动气室，所述第一电磁阀的气路输出端经所述第二电磁阀的气路连接所述继动阀的排气口；
所述制动缸预控传感器设于所述制动气室的输入端，所述控制模块与所述制动缸预控传感器电连接；
其特征在于，还包括VCU、继电器与压力传感器；
所述VCU与所述ECU电连接；
所述继电器包括线圈与触点，所述线圈的供电电源由所述VCU控制；所述继电器的触点两端分别连接所述ECU与所述ECU的供电电源；
所述压力传感器设于所述桥控模块的气路输入端与所述双控继动阀的输出端之间，所述VCU以及所述ECU均与所述压力传感器电连接；
所述制动缸压力安全导向控制装置的控制方法包括以下步骤；
I、所述ECU获取所述制动气室输入端的压力与制动压力需求值；判断所述压力传感器获取的压力与制动压力需求值的差是否大于第一设定值，若是，所述ECU切断与所述桥控模块的电连接；若否，进入步骤II；
II、所述VCU获取所述制动气室输入端的压力与所述压力传感器获取的压力；判断所述压力传感器获取的压力与所述制动气室输入端的压力差是否大于第二设定值，若是，所述VCU切断与所述ECU的电连接；若否，返回步骤I；所述第二设定值大于所述第一设定值。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述第一设定值的取值范围为0～200kPa。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述第一设定值为50kPa。
4.根据权利要求1-3任一所述的控制方法，其特征在于，所述第二设定值的取值范围为0～300kPa。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述第二设定值为100kPa。
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