CN115583227A - 重型车辆冗余制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及重型车辆冗余制动系统，其是机动车辆的电动气动制动系统，具有行车制动装置和驻车制动装置，该电动气动制动系统包括：前和后轴制动模块(FBM、RBM)，该前和后轴制动模块中的每一个包括电气控制输入(E1)和气动控制输入(E2)；第一双稳态继动阀(1)、可能的第二双稳态继动阀(2)以供应挂车；第一和第二压力控制设备(4、5)，用于生成第一和第二压力(P1、P2)；第一和第二行车制动备用管线(8F、8R)，用于供应前和后轴制动模块的气动控制输入；交换装置(3)，该交换装置(3)被配置成选择性地将第一压力连接到第一双稳态继动阀的输入或连接到第一行车制动备用管线，并将第二压力连接到第二双稳态继动阀的输入或连接到第二行车制动备用管线。

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、特别是卡车等的电子控制气动制动系统。本发明还涉及配备有这种系统的机动车辆。
背景技术
在机动车辆的领域，可靠的轨迹控制是确保道路上顺畅且安全的交通所需的重要的安全特征之一。更具体地，转向和制动功能至关重要。
更具体地，本公开聚焦于制动功能，特别地对于卡车并且更普遍地对于重型车辆而言，该制动功能依赖于使用加压空气作为工作流体的电动气动系统。
长期以来，必须提供两个独立的气动回路作为冗余装置，以便在一个回路发生故障的情况下保持制动能力。
后来，引入了在基线气动系统的顶部上使用电控制的解决方案，以加速车轴处的压力变化，因此制动致动器处的有效控制可以以更加实时的方式反映驾驶员控制。
最近，向线控制动解决方案和自主车辆发展的趋势导致卡车设计人员通过从脚踏板单元中移除所有气动部件来简化脚踏板制动单元(如EP3564082中所教导的)，并提供备用行车制动功能以确保冗余。然而，已经发现，与正常的行车制动功能相比，备用模式并不总是像预期的那样有效且快速地做出反应和接管。还可以理解，复制所有的行车制动系统并不成本有效，而且会增加制动系统的重量，因此应当避免这种复制。
本发明人试图找到一种改进的解决方案，同时提供出色的总体成本效益。
发明内容
根据本公开的第一方面，公开了一种用于机动车辆的电动气动制动系统，所述系统包括行车制动装置和驻车制动装置，所述行车制动装置被配置成在正常制动操作模式下或在冗余操作模式下操作，所述系统包括：
-一个或多个前轴制动模块(FBM，9F)，所述一个或多个前轴制动模块(FBM，9F)用于为左前气动制动致动器(FW-L)和右前气动制动致动器(FW-R)提供气动制动压力，
-一个或多个后轴制动模块(RBM，9R)，所述一个或多个后轴制动模块(RBM，9R)用于为左后气动制动致动器(RW-L)和右后气动制动致动器(RW-R)提供气动制动压力，其中，后气动制动致动器中的一个或多个包括驻车制动室，
所述前轴制动模块(FBM)和所述后轴制动模块(RBM)中的每一个包括电气控制输入(E1)和气动控制输入(E2)，
-第一双稳态继动阀(1)，所述第一双稳态继动阀(1)被配置成向所述驻车制动室供应驻车制动压力，
-第二双稳态继动阀(2)，所述第二双稳态继动阀(2)被配置成向挂车供应挂车气压，
-第一压力控制设备(4)，所述第一压力控制设备(4)用于生成第一压力(P1)，
-第二压力控制设备(5)，所述第二压力控制设备(5)用于生成第二压力(P2)，
-第一行车制动备用管线(8F)，所述第一行车制动备用管线(8F)用于至少控制所述前轴制动模块(FBM，9F)的气动控制输入，
-第二行车制动备用管线(8R)，所述第二行车制动备用管线(8R)用于控制所述后轴制动模块(RBM，9R)的气动控制输入，
其特征在于，所述系统包括交换装置(3)，所述交换装置(3)被配置成：
-选择性地将所述第一压力(P1)连接到所述第一双稳态继动阀(1)的输入或连接到所述第一行车制动备用管线(8F)，
-选择性地将所述第二压力(P2)连接到所述第二双稳态继动阀(2)的输入或连接到所述第二行车制动备用管线(8R)。
上述方面特别适用于配备有挂车操纵功能的车辆，例如半挂车的拖车、挂车可附接到的运载工具等。
有利地，我们使用通用元件以用于驻车制动控制、挂车控制和冗余行车制动。这提供了整体优化和成本效益。
由于这种布置，可以优化制动系统的整体配置，并且共享通用气动回路的至少一部分以控制双稳态继动阀并为行车制动功能提供冗余控制。
因此，为气动回路中的很少的附加部件提供功能冗余。此外，根据自主驾驶级别，满足独立性和冗余目标，特别是对于某些无人驾驶配置。发现冗余行车制动功能有效且反应灵敏，并且具有成本效益。
根据本公开的第二方面，公开了一种用于机动车辆的电动气动制动系统(例如，对于无挂车配置)，所述系统包括行车制动装置和驻车制动装置，所述行车制动装置被配置成在正常制动操作模式(NF)下或在冗余操作模式(BF)下操作，所述系统包括：
-一个或多个前轴制动模块(FBM，9F)，所述一个或多个前轴制动模块(FBM，9F)用于为左前气动制动致动器(FW-L)和右前气动制动致动器(FW-R)提供气动制动压力，
-一个或多个后轴制动模块(RBM，9R)，所述一个或多个后轴制动模块(RBM，9R)用于为左后气动制动致动器(RW-L)和右后气动制动致动器(RW-R)提供气动制动压力，其中，后气动制动致动器中的一个或多个包括驻车制动室，
所述前轴制动模块(FBM)和所述后轴制动模块(RBM)中的每一个包括电气控制输入(E1)和气动控制输入(E2)，
-第一双稳态继动阀(1)，所述第一双稳态继动阀(1)被配置成向所述驻车制动室供应驻车制动压力，
-第一压力控制设备(4)，所述第一压力控制设备(4)用于生成第一压力(P1)，
-第二压力控制设备(5)，所述第二压力控制设备(5)用于生成第二压力(P2)，
-第一行车制动备用管线(8F)，所述第一行车制动备用管线(8F)用于至少控制所述前轴制动模块(FBM，9F)的气动控制输入，
-第二行车制动备用管线(8R)，所述第二行车制动备用管线(8R)用于控制所述后轴制动模块(RBM，9R)的气动控制输入，
其特征在于，所述系统包括交换装置(3)，所述交换装置被配置成：
-选择性地将所述第一压力(P1)连接到第一双稳态继动阀(1)的输入或连接到第一行车制动备用管线(8F)，所述交换装置(3)还被配置成将所述第二压力(P2)连接到所述第二行车制动备用管线(8R)。
上述方面特别适用于剥夺了挂车操纵功能的车辆，例如一些客车、一些类型的运载工具。在这样的配置中，与第一方面的配置相比，不存在挂车继动阀。尽管如此，我们使用通用元件以用于驻车制动控制和冗余行车制动。这提供了整体优化和成本效益。
从该第二方面开始，该系统还可以包括第二双稳态继动阀(2)，该第二双稳态继动阀(2)被配置成控制供应到挂车的压力，交换装置(3)还被配置成选择性地将第二压力(P2)连接到第二双稳态继动阀(2)的输入或连接到第二行车制动备用管线(8R)。因此，我们再次发现上述第一方面(驻车制动+挂车功能)。
在本发明的各种实施例中，除了以下布置中的一种和/或其它之外，人们可能还具有寻求单独地或组合地使用。
根据一个方面，应当注意，不存在专用于冗余行车制动功能的附加继动阀。通常用于驻车制动以及在适用情况下用于挂车的继动阀保持不变。特别地，这些继动阀的输出通常被引导到驻车制动室并且在适用情况下被相应地引导到挂车控制模块。
根据一个方面，所述交换装置(3)包括第一电动阀(31)，所述第一电动阀(31)被配置成将所述第一压力(P1)引导到所述第一双稳态继动阀(1)的输入或引导到所述第一行车制动备用管线(8F)。
根据一个方面，所述交换装置(3)可以包括第二电动阀(32)，所述第二电动阀(32)被配置成将所述第二压力(P2)引导到所述第二双稳态继动阀(2)的输入或引导到所述第二行车制动备用管线(8R)。
由此，我们提供了第一行车制动备用管线和第二行车制动备用管线的独立控制。这可以某种方式改进冗余。
根据一个方面，所述第一电动阀(31)和/或第二电动阀(32)是4端口-2位置类型(4/2阀，具有四个端口和两个柱塞位置)，并且具有电控制。
这带来了可靠且成本有效的部件的使用。
根据一个方面，所述交换装置(3)可以包括单个组合式6/2分配器，即，6端口-2位置类型，或7端口-2位置类型。
我们使用单个部件进行交换功能；其节省空间。
根据一个方面，所述单个组合式6/2分配器由第三电动阀(33)气动控制。组合式交换分配器的可靠且成本有效的控制。而且，这意味着空气模块生产(APM)控制单元仅控制一个辅助电动阀。
根据一个方面，所述交换装置被弹簧加载/偏置到搁置状态，使得当未通电时，即，处于所述搁置状态时，所述交换装置将所述第一压力(P1)引导到所述第一行车制动备用管线(8F)，并且所述阀装置将所述第二压力(P2)引导到所述第二行车制动备用管线(8R)。
默认情况下，冗余行车制动准备好工作；由于模式换向，所以不存在延迟时间。
根据一个方面，所述第一压力控制设备(4)和所述第二压力控制设备(5)中的每一个包括输入阀(44；54)和输出阀(45；55)以及压力传感器(S1；S2)，以用于根据电子定义的实时压力设定点来分别建立第一压力和第二压力并执行闭环控制。
由此为P1和P2生成提供了一种闭环反馈和控制。
根据一个方面，输入阀(44)和输出阀(45)中的每一个均是常闭的开/关阀。这些是成本有效且管理良好的部件。
根据一个方面，所述系统还可以包括分别在所述第一行车制动备用管线和所述第二行车制动备用管线上的压力传感器(S3；S4)。这允许检查交换装置的正确操作和交换装置的故障排除。
根据一个方面，所述第一行车制动备用管线(8F)还控制挂车制动控制模块。由于首先制动卡车的前轴然后制动后轴是有利的，所以挂车也比后轴稍早制动，从而实际上挂车不会推动卡车的后部；这改进了车辆操纵和制动，并且提高了安全性。
不能排除的是，可替代地，挂车制动控制模块与第二行车制动备用管线(8R)一起被控制。
根据一个方面，所述系统包括空气产生模块(6)，并且所述空气产生模块(6)容纳至少以下部件：
-所述第一双稳态继动阀(1)以及在适用情况下的所述第二双稳态继动阀(2)，
-所述交换装置(3)，无论可能的变体，
-所述第一压力控制设备(4)和所述第二压力控制设备(5)，
其中，由被容纳在所述空气产生模块中的空气产生模块控制单元(8)执行控制。
根据一个方面，所述空气产生模块控制单元(8)独立于基线行车制动的控制单元(7)操作。
此外，本发明还涉及一种包括上述系统的车辆。该车辆通常可以是卡车，但不排除公共汽车、客车。卡车可以是拖车或运载卡车。
根据另一观点，本公开还涉及一种控制包括行车制动装置和驻车制动装置的制动系统的方法，所述行车制动装置被配置成在正常制动操作模式下或在冗余操作模式下操作，所述行车制动装置包括：
-一个或多个前轴制动模块(FBM，9F)，所述一个或多个前轴制动模块(FBM，9F)用于为左前气动制动致动器(FW-L)和右前气动制动致动器(FW-R)提供气动制动压力，
-一个或多个后轴制动模块(RBM，9R)，所述一个或多个后轴制动模块(RBM，9R)用于为左后气动制动致动器(RW-L)和右后气动制动致动器(RW-R)提供气动制动压力，其中，后气动制动致动器中的一个或多个包括驻车制动室，
所述前轴制动模块(FBM)和所述后轴制动模块(RBM)中的每一个包括电气控制输入(E1)和气动控制输入(E2)，
-第一双稳态继动阀(1)，所述第一双稳态继动阀(1)被配置成向所述驻车制动室供应驻车制动压力，
-第一行车制动备用管线(8F)，所述第一行车制动备用管线(8F)用于至少控制所述前轴制动模块(FBM，9F)的气动控制输入，
-第二行车制动备用管线(8R)，所述第二行车制动备用管线(8R)用于控制所述后轴制动模块(RBM，9R)的气动控制输入，
-交换装置(3)，
所述方法包括：
a1-从第一压力控制设备(4)生成第一压力(P1)，
a2-从第二压力控制设备(5)生成第二压力(P2)，
b0-当所述驻车制动不需要改变时，使所述交换装置将所述第一压力(P1)连接/耦接到所述第一行车制动备用管线(8F)，并将所述第二压力(P2)连接/耦接到所述第二行车制动备用管线(8R)，
b1-当所述驻车制动需要改变时，使所述交换装置将所述第一压力(P1)连接/耦接到所述第一双稳态继动阀(1)的输入，并且有目的地控制所述第一压力(P1)，直到实现期望的状态变化。
根据一个方面，所述系统还可以包括第二双稳态继动阀(2)，所述第二双稳态继动阀(2)被配置成向挂车供应挂车气压，其中，所述方法包括：
b2-当所述挂车空气供应需要改变时，使所述交换装置将所述第二压力(P2)连接/耦接到所述第二双稳态继动阀(2)的输入，并且有目的地控制所述第二压力(P2)，直到实现期望的状态变化。
根据一个方面，可以通过使用单个组合式6/2分配器(34)同时执行步骤b1和b2。
根据一个方面，其中，所述交换装置被弹簧加载/偏置到搁置状态，并且其中，步骤bl和b2需要执行通电，否则步骤b0占主导。
根据一个方面，可以设想到，其中，所述交换装置通电，重新调节第一压力控制设备(4)和第二压力控制设备(5)以对双稳态继动阀(1)执行期望的动作并且在适用情况下相应地对第二双稳态继动阀(2)执行期望的动作。
根据一个方面，可以设想到，其中，交换装置不再通电，即，回到搁置状态，重新调节第一压力控制设备(4)和第二压力控制设备(5)，以根据当前点集生成行车制动压力。
根据一个方面，可以认为当驻车制动被完全设定并且车辆处于稳定条件时，不再需要冗余行车制动操作模式，并因此步骤a1和a2可以变得不必要。实际上，当驻车制动被完全设定并且车辆处于稳定条件时，第一压力控制设备(4)和第二第一压力控制设备(5)的输出设定为零。换句话说，当不需要准备冗余行车制动操作时，第一压力(P1)和第二压力(P2)被清除。
附图说明
本发明的其它特征和优点从通过非限制性示例并参考附图给出的以下两个实施例的详细描述中变得明显，在附图中：
图1示出了根据本发明的用于卡车的电动气动制动系统的图解回路布局。
图2示出了根据第一实施例的电动气动制动系统的特定部分的更详细视图，其中，交换装置处于搁置状态。
图3类似于图2并且示出了电动气动制动系统的特定部分的更详细视图，其中，交换装置处于激活状态。
图4示出了根据第二实施例的电动气动制动系统的特定部分的更详细视图，其中，交换装置处于搁置状态。
图5类似于图4并且示出了电动气动制动系统的特定部分的更详细视图，其中，交换装置处于ab激活状态。
图6类似于图1并且示出了第三实施例，其展示了没有挂车继动阀的简化配置，
图7示意性地示出了包括在单通道类型的前(或后)制动模块中的一些关键部件。
图8示意性地示出了包括在双通道类型的前(或后)制动模块中的一些关键部件。
图9示意性地示出了聚焦于APM ECU的功能框图。
图10示出了说明促进方法的示例性逻辑图。
具体实施方式
在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的元件。除非另有说明，否则气动管线被示出为比电气管线更粗。此外，气动供应管线被示出为比气动控制管线更粗。
图1示出了用于卡车的电动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，包括公共汽车和客车。
在此考虑的卡车可以是拖车/挂车配置的牵引单元或多用途“运载”卡车。
制动系统概述
为了清楚起见，我们为所有车轮给出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。
电动气动制动系统包括行车制动装置和驻车制动装置。行车制动装置被配置成在正常制动操作模式NF下操作，或者在冗余操作模式BF下操作，以防正常制动操作模式由于任何原因变得不可用。
如本身已知的，所有卡车制动致动器(RW-L，RW-R，FW-L，FW-R)可以是组合式行车制动致动器和驻车制动致动器。对于制动致动器(总体上表示为14)的更详细的解释，读者可以参考EP3564082的图7和其中的相关评论。
如果存在两个前轴和/或两个或更多个后轴，则可以设置多于4个制动致动器14。制动致动器的数量可以达到2、4、6、8或更多。值得注意的是，一些制动致动器可以没有驻车制动功能。制动致动器的数量可以是车轴数量的两倍。
此外，挂车制动致动器可以类似于卡车制动致动器。
行车制动器
在所示示例中，每个车轴或车轴组配备有制动模块，例如，在所示示例中，前轴制动模块FBM(也表示为9F)和一个(或多个)后轴制动模块RBM(也表示为9R)。
然而，在其它配置(未示出)中，可以为每个车轮提供一个这样的制动模块或为每两个车轮提供一个这样的制动模块。
前轴制动模块FBM向左前气动制动致动器(FW-L)和右前气动制动致动器(FW-R)提供气动制动压力。后轴制动模块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)提供气动制动压力。
前轴制动模块(FBM)和后轴制动模块(RBM)中的每一个均是提供气动继动功能的电动气动设备。简言之，如图7和图8所示，它选择性地从压缩空气源ACx中吸入空气以及选择性地将空气释放到大气，同时忠实地遵循控制信号(电气和/或气动)；其输出连接(通过PCV阀连接或直接连接)到对应的制动致动器的行车制动室。
前轴制动模块(FBM)和后轴制动模块(RBM)中的每一个均经由电气控制输入E1或经由气动控制输入E2来控制，如下文将解释的。
在前制动模块和后制动模块的下游，设置有防抱死阀PCV，稍后将更详细地讨论该防抱死阀PCV。然而，防抱死阀也可以集成在后轴制动模块(RBM)中。
正常制动模式
前制动模块和后制动模块由表示为7的中央制动控制单元“EBS”进行电气控制。该控制单元7计算制动设定点，并将反映所述制动设定点的电气控制信号分别输出到前制动模块和后制动模块。可能存在平衡前轴与后轴之间的制动压力的策略，也可以考虑挂车的存在和有效载荷。而且，前轴与后轴之间的正时策略也可能不同。制动强度和正时由中央制动控制单元7及时制定。
通常，制动系统包括传递第一输入电信号S16的行车制动电输入设备16(通常形成为制动脚踏板)。应当理解，在本发明看来，制动脚踏板是可选的，其可以应用于完全自主车辆。此外，制动系统包括驻车制动控制设备18(通常形成为手柄，或在US版本中的推拉按钮19)。
在部分或完全自主车辆的上下文中，如图1所示，VMM功能块100指定车辆轨迹的高级控制和中级控制。首字母缩略词“VMM”代表车辆运动管理。
VMM功能块100包括一个或多个控制单元(71、72)，该一个或多个控制单元适于处理各种输入，特别是由脚制动踏板16传递的第一输入电信号S16以及由驻车制动致动器18(在US变体中表示为19)传递的驻车制动控制信号S18。
VMM功能块100将各种电气控制信号76传递到中央制动控制单元7。
进而，如已经提及的，中央制动控制单元7将一个或多个电气控制信号(74、75)传递到前轴制动模块FBM和后轴制动模块RBM。
根据一个示例，由VMM功能块100传递的电气控制信号(其可以是表示为76的消息)被发送到中央制动控制单元7。此外，由VMM功能块100传递的电气控制信号(其可以是表示为77的消息)被发送到表示为8的另一控制单元(其将在后面讨论)。
自主驾驶控制单元71、72用作冗余单元，它们以并行模式或主/从模式工作。
第一自主驾驶控制单元71和第二自主驾驶控制单元72依赖于一个或多个摄像头17，该一个或多个摄像头提供在自主驾驶控制单元71、72中分析的图像流。可以设置其它类型的传感器，如雷达、激光雷达或类似的惯性传感器。还有从各种交通感知实体(来自固定或移动实体)无线接收的通信数据。一般而言，VMM功能块100展示了具有准确和实时环境意识的装置。这种情况感知允许VMM功能块100做出关于转向和制动的决定。
在称为“正常制动操作模式”NF的正常模式下，前轴制动模块(FBM)和后轴制动模块(RBM)中的每一个均由上文提及的电气控制信号(74、75)控制，尽管设置了一种冗余方式来控制行车制动，这将在下面讨论。
备用行车制动模式-冗余行车制动
每当正常模式不完全工作时，特别是由于电气问题，中央电子制动控制单元7处的电力供应中断/缺乏，从前轴制动模块FBM和后轴制动模块RBM中的至少一个的角度来看，在系统中提供了一种替代模式，其被称为备用制动操作模式BF。
有利地，前轴制动模块(FBM)和后轴制动模块(RBM)中的每一个均可以在备用制动操作模式下由气动备用制动控制管线63、64控制。在这种情况下，表示为92的电动阀(参见下文)处于打开状态而不是正常操作模式下的关闭状态。
设置有用于至少控制前轴制动模块(FBM，9F)的气动控制输入的第一行车制动备用管线8F和用于控制后轴制动模块(RBM，9R)的气动控制输入的第二行车制动备用管线8R。第一行车制动备用管线8F和第二行车制动备用管线8R是气动管线。
第一行车制动备用管线8F耦接到输出管线63，该输出管线63独立于中央行车制动单元7被控制。第二行车制动备用管线8R耦接到输出管线64，该输出管线64独立于中央行车制动单元7被控制。
空气供应
设置有第一空气供应回路AC1和第二空气供应回路AC2。如本身已知的，设置有压缩机、耦接到第一空气供应回路AC1的第一空气储存器和耦接到第二空气供应回路AC2的第二空气储存器。所述两个空气储存器相互独立。而且，第一空气供应回路和第二空气供应回路(AC1、AC2)相互独立。
第一空气供应回路和第二空气供应回路具有设定为大约12巴(bar)的行车压力。实际上，第一空气供应回路AC1和第二空气供应回路AC2可以具有包括在[5巴-15巴]范围内、优选地包括在[7巴-12巴]范围内的行车压力。
第一空气供应回路AC1将加压空气提供给后轴制动模块RBM。第二空气供应回路AC2将加压空气提供给前轴制动模块FBM。AC1有时被称为“主”回路，AC2有时被称为“辅助”回路，这是因为后制动通常比前制动更强大。
可以设置有第三储存器和第三空气供应回路AC3以增强整体空气冗余。
在本申请中，空气供应回路被通称为ACx。
在附图中，ACx被表示为与x的值无关。换句话说，来自各个储存器的压缩空气分配可以是具有或多或少冗余水平的任何可能的配置和回路布局。
APM继动阀
电动气动制动系统包括第一双稳态继动阀1，该第一双稳态继动阀被配置成向制动致动器14的驻车制动室供应驻车制动压力。第一双稳态继动阀1通过输入端口11控制。第一双稳态继动阀的输出表示为PBR1和PBR2，并且气动地耦接到制动致动器的驻车制动室(图1、图6)。
电动气动制动系统可以包括第二双稳态继动阀2，该第二双稳态继动阀被配置成向挂车供应挂车气压。第二双稳态继动阀2通过输入端口12控制。第二双稳态继动阀的输出表示为68，并且气动地耦接到挂车控制模块(TCM，13)，参见图1至图5。
存在一些配置，在这些配置中不存在第二双稳态继动阀2。
注意，第一双稳态继动阀1独立于第二双稳态继动阀2。
每个继动阀1、2具有设置有限制部28的后端回路21、22。换句话说，对于每个继动阀，该继动阀的输出循环回到相应的输入11、12。这确保了气动控制的稳定性并丢弃了一些意外的瞬变。在本文中，上述特征为继动阀提供了双稳态。因此，只有继动阀输入的“正向”控制(经由P1或P2)才能导致继动阀的状态变化。
压力控制设备
系统包括用于生成表示为P1的第一压力的第一压力控制设备4。系统包括用于生成表示为P2的第二压力的第二压力控制设备5。稍后将讨论P1和P2的使用。
第一压力控制设备4包括输入阀44和输出阀45以及用于建立/设定第一压力P1的压力传感器S1。压力P1是根据电子定义的实时压力设定点建立的。实现了闭环实时控制。
输入阀44和输出阀45中的每一个均是常闭的开/关阀。在使输出阀45维持搁置的同时使输入阀44通电增加了压力P1，并且相反地，在使输入阀45维持搁置的同时使输出阀45通电降低了压力P2。
类似地，第二压力控制设备5包括输入阀54和输出阀55以及用于建立/设定第二压力P2的第二压力传感器S2。压力P2是根据电子定义的实时压力设定点建立的。实现了闭环实时控制。在使输出阀55维持搁置的同时使输入阀54通电增加了压力P2，并且相反地，在使输入阀55维持搁置的同时使输出阀55通电降低了压力P2。
输入阀54和输出阀55中的每一个均是常闭的开/关阀。
此外，系统包括交换装置3。
交换装置
应该理解，我们可以使用“切换”或“转换”来代替“交换”。
交换装置3被配置成：
-选择性地将第一压力P1连接到第一双稳态继动阀1的输入11或连接到第一行车制动备用管线8F，
-选择性地将第二压力P2连接到第二双稳态继动阀2的输入12或连接到第二行车制动备用管线8R。
交换装置被弹簧加载/偏置到搁置状态，使得当未通电时，即，处于搁置状态时，交换装置将第一压力P1引导到第一行车制动备用管线8F，并且阀装置将第二压力P2引导到第二行车制动备用管线8R。
关于交换装置存在至少两个不同的实施例。
根据第一实施例，如图2和图3所示，交换装置包括第一电动阀31。当存在挂车功能时，交换装置包括可以独立于第一电动阀31控制的第二电动阀32。
第一电动阀31和/或为4端口-2位置类型(4/2阀，具有四个端口和两个柱塞位置)，并且具有电控制。
当存在挂车功能时，第二电动阀32是4端口-2位置类型(4/2阀，具有四个端口和两个柱塞位置)，并且具有电控制。
第一电动阀31的输入端口通过被表示为61的管线接收压力P1。存在分别耦接到管线63和65的两个输出端口。当电动阀处于搁置状态时，输入61被引导到管线63并且管线65被阻塞，而相比之下，当电动阀通电(电激活)时，输入61被引导到管线65并且管线63被开通。
第二电动阀32的输入端口通过被表示为62的管线接收压力P2。存在分别耦接到管线64和66的两个输出端口。当电动阀处于搁置状态时，输入62被引导到管线64并且管线66被阻塞，而相比之下，当电动阀通电(电激活)时，输入62被引导到管线66并且管线64被开通。
系统还可以包括在第一行车制动备用管线8F上的压力传感器S3。可选地，压力传感器S4也设置在第二行车制动备用管线8R上。
这允许检查交换装置的正确操作和交换装置的故障排除。例如，实际上，当交换装置处于搁置状态时，S3处占主导的压力应当基本上等于S1处占主导的压力。相反，当交换装置通电时，由于管线63被开通，因此S3处占主导的压力应当基本为零。
以类似的方式，当交换装置处于搁置状态时，S4处占主导的压力应当基本上等于S2处占主导的压力。相反，当交换装置通电时，由于管线64被开通，因此S4处占主导的压力应当基本为零。
系统还可以包括分别在第一继动阀1的输出和在第二继动阀2的输出上的压力传感器(S5、S6)。这些压力传感器S5、S6允许检查继动阀的状态和正确操作。
具有组合式分配器的第二实施例
在交换装置的第二实施例中，如图4和图5所示，交换装置3可以包括被表示为34的组合式6/2分配器。实际上，该分配器可以是6端口-2位置类型或7端口-2位置类型。
该分配器的功能类似于同时工作的第一实施例的电动阀31、32的组合。
在分配器处设置有两个输入端口，这两个输入端口分别连接到已经提及的管线61、62，分别从第一压力控制设备4和第二压力控制设备5生成。
设置有分别连接到管线63、64、65和66的输出端口。
单个组合式6/2分配器通过在此被称为第三电动阀33的电动阀气动地控制。
在分配器中，设置有可移动柱塞，其能够在两个位置之间移动并且经由弹簧加载装置偏置到搁置位置。
气动控制管线69将第三电动阀33的输出连接到分配器34的柱塞控制部。
当电动阀33通电(电激活)时，管线69被加压并且柱塞从搁置位置移开。相反，当电动阀33未通电时，管线69被开通并且不再加压，并且柱塞移回到搁置位置。
当分配器处于搁置状态时，输入61被引导到管线63并且管线65被阻塞，而相反，当分配器通电(气动地激活)时，输入61被引导到管线65并且管线63被开通。
当分配器处于搁置状态时，输入62被引导到管线64并且管线66被阻塞，而相反，当分配器通电(气动地激活)时，输入62被引导到管线66并且管线64被开通。
空气产生模块
系统包括空气产生模块6。空气产生模块形成为保护盒。
空气产生模块至少容纳以下部件：
-第一双稳态继动阀1以及在适用情况下的第二双稳态继动阀2，
-交换装置3，无论可能的变体和实施例，
-第一压力控制设备4和第二压力控制设备5。
空气产生模块容纳空气产生模块控制单元8(简称APM ECU)。APM ECU控制第一压力控制设备4和第二压力控制设备5。实际上，APM ECU 8控制第一压力控制设备4的输入阀44和输出阀45。APM ECU 8控制第二压力控制设备5的输入阀54和输出阀55。
此外，在第一实施例中，APM ECU 8控制第一电动阀31。此外，APM ECU 8控制第二电动阀32。
在第二实施例中，APM ECU 8控制第三电动阀33。
如图9所示，APM ECU 8接收由压力传感器S1至S6传递的压力值。
APM ECU 8从VMM功能块100接收电气控制信号和/或数据消息(数据流77)。APMECU 8通过被表示为78的数据线与中央制动控制单元7交换数据。
注意，尽管它们交换数据，但APM控制单元8独立于基线行车制动的控制单元7操作。
方法和功能行为
当驻车制动不需要改变时，交换装置将第一压力P1连接/耦接到第一行车制动备用管线8F，如图2和图4所示。交换装置将第二压力P2连接/耦接到第二行车制动备用管线8R。在这种条件下，冗余操作模式准备好，P1和P2遵循电气控制信号的设定点。
然而，只要电气控制有效且可用，选择电动阀92就保持关闭，经由电气信号的控制占主导。
当在中央制动控制单元7处或在电源或CAN总线中出现问题时，冗余模式以下列方式接管。在这种情况下，前轴制动模块FBM和/或后轴制动模块RBM控制隔离阀92至打开状态，以使气动控制管线8F、8R到达制动模块内部的继动阀。由于压力P1和P2已经确定为设定值，所以立即进行接管而没有延迟。
当驻车制动需要改变时，交换装置将第一压力P1连接/耦接到第一双稳态继动阀1的输入，直到实现期望的状态改变。例如，当需要应用驻车制动时，激活交换装置并将第一压力P1设定为0，从而通过驻车制动继动阀1吹扫驻车制动室。当需要释放驻车制动时，激活交换装置并将第一压力P1设定为行车压力，从而通过驻车制动继动阀1加压驻车制动室。
当挂车空气供应需要改变时，交换装置将第一压力P2连接/耦接到第二双稳态继动阀2的输入，直到实现期望的状态改变。
例如，当需要供应挂车时，激活交换装置并将第二压力P2设定为行车压力，从而通过挂车制动继动阀2加压挂车供应管线。当需要吹扫挂车时，激活交换装置并将第二压力P2设定为0，从而通过挂车制动继动阀2吹扫挂车供应管线。
如图10所示，步骤a1和a2分别表示生成控制压力P1和P2的步骤。这种控制是实时迭代执行的，并且还取决于冗余行车制动或驻车制动的状态变化或挂车供应的状态变化所需的功能。
步骤b0表示默认状态交换装置，其中，P1和P2分别被引导至前行车制动备用管线和后行车制动备用管线。
步骤bl表示改变或确认关于驻车制动继动阀1的状态的过程。
步骤b2表示改变或确认关于挂车供应继动阀1的状态的过程。
在此我们注意到，通常仅在车辆处于零速(即，静止)时才需要驻车制动变化。只要车辆移动，就向第一压力控制设备和第二压力控制设备分配冗余行车制动功能，而无需用于驻车制动或挂车。因此，关于第一压力控制设备4和第二压力控制设备5的使用，时间共享是最佳的。
ABS功能
设置有车轮速度传感器，每个制动车轮有至少一个。如本身已知的，具有速度的个体由控制单元处理以确定是否存在开始锁定或至少具有降低速度的车轮。
前轴制动模块FBM和后轴制动模块RBM中的每一个均可以在一个集成单元中或在3个物理单元中，其中，PCV(压力控制阀)与气动继动功能分离，如图所示。
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，该第一阀可以阻止通向制动室的通道或阻止空气下降到制动室；以及第二阀，该第二阀可以从制动室回路中取出空气并将其释放到大气。这些阀根据每个车轮速度的实时分析进行控制。这些阀可以由中央制动单元7控制和/或由APM ECU 8以冗余方式控制。
更准确地，可以设想到，在行车制动的正常模式下，PCV阀由中央制动控制单元7控制，并且PCV阀在行车制动冗余/备用模式下由APM ECU 8控制。因此，只要冗余/备用模式接管了正常模式，制动性能就会维持在预期水平，即，不会降低制动性能。
只要被监测车轮中的一个展示出与其它车轮相比降低的速度，就可以进行调节。
如图1和图6所示，PCV(压力控制阀)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。压力控制阀可以分别集成在FBM和RBM中。当然，混合配置是可能的。
前轴制动模块(FBM)和后轴制动模块(RBM)
如图7所示，在车轴控制模块9的单通道配置中，气动控制输入E2到达隔离电动阀92。局部控制单元控制压力控制设备91，该压力控制设备在正常操作模式下控制继动阀93。局部控制单元在电气控制输入E1处接收设定点。只要隔离阀关闭，来自隔离阀并行进到继动阀的内部气动管线90就是不活动的。当触发备用模式时，隔离阀92打开并且内部气动管线90将压力P1(或P2分别)传送到继动阀。
单个气动动力输出被引导到左车轮和右车轮。
如图8所示，在车轴控制模块9的双通道配置中，设置有两个压力控制设备91、96和两个继动阀93、97。以与上述类似的方式，只要隔离阀关闭，来自隔离阀并行进到继动阀的内部气动管线90就是不活动的。当触发备用模式时，隔离阀92打开并且内部气动管线90将压力P1(或为P2分别)传送到继动阀93、97。
在电气控制(正常模式)下，继动阀93、97被独立控制并且不必传递相同的压力输出。
专用气动动力输出被引导到左车轮，并且专用气动动力输出被引导到右车轮。差异化的左/右制动可以参与一种或多种轨迹控制功能。
杂项
如图6所示，本发明还涉及一种不具有挂车功能的变体版本。在这种情况下，不存在挂车继动阀，并且第二压力控制设备直接连接到管线64。
应当注意，根据第一实施例和根据第二实施例，可以在不改变驻车制动继动阀的状态的情况下改变挂车继动阀的状态，例如为了所谓的挂车测试过程的目的。
相反，也可以在不改变挂车继动阀的状态的情况下改变驻车制动继动阀的状态。
尽管在第二实施例中使用了分配器，但压力P1和P2的分离和特定控制允许一方面独立控制驻车制动继动阀，并且另一方面独立控制挂车继动阀。P1可以被控制为高压，同时P2被控制为0。当然，反之也可以。
应当注意，当驻车制动被完全设定并且车辆处于稳定条件(零速度)时，不再需要冗余行车制动操作模式，并因此步骤a1和a2可能变得不必要。实际上，当驻车制动被完全设定并且车辆处于稳定条件时，第一压力控制设备(4)和第二压力控制设备(5)的输出设定为零。换句话说，当不需要准备冗余行车制动操作时，第一压力(P1)和第二压力(P2)被清除。相反，只要发动机启动和/或驻车制动将被释放，就可以开始准备冗余行车制动操作。
应当注意，不存在专用于冗余行车制动功能的附加继动阀。通常用于驻车制动的继动阀1和用于挂车的继动阀2保持不变。
特别地，这些继动阀的输出通常被引导到驻车制动室并且在适用情况下相应地被引导到挂车控制模块。
当存在挂车功能时，设置有挂车控制模块13，其与形成到挂车的接口的耦合器(glad-hands)耦接。
应当注意，所提出的配置适用于欧洲法规、美国法规、澳大利亚法规。只有挂车控制模块13可以支持根据法规的变体。
如图所示，挂车控制模块13经由管线630控制，该管线是管线63、8F的派生物。换句话说，第一行车制动备用管线8F还控制挂车制动控制模块。
数据线74、75、76、77、78可以任何形式实施。在一个关注示例中，数据线76、77、78由CAN总线架构支持。数据线74、75可以由专用总线或CAN总线支持。
应当注意，改变继动阀状态(驻车制动或挂车)所需的时间小于10秒，优选地小于5秒，更优选地小于3秒。交换装置至少在该过程期间需要通电，但不多；因此交换装置的电力消耗非常低。我们注意到，除了控制继动阀1、2之外，交换装置的消耗为零。
还应当注意，所推广的配置仅需将交换装置添加到已知配置，从而强调所推广的解决方案的成本效益。

Claims (15)

1.一种用于机动车辆的电动气动制动系统，所述系统包括行车制动装置和驻车制动装置，所述行车制动装置被配置成在正常制动操作模式(NF)下操作或者在冗余操作模式(BF)下操作，所述系统包括：
-一个或多个前轴制动模块(FBM，9F)，所述一个或多个前轴制动模块(FBM，9F)用于为左前气动制动致动器(FW-L)和右前气动制动致动器(FW-R)提供气动制动压力，
-一个或多个后轴制动模块(RBM，9R)，所述一个或多个后轴制动模块(RBM，9R)用于为左后气动制动致动器(RW-L)和右后气动制动致动器(RW-R)提供气动制动压力，其中，后气动制动致动器中的一个或多个包括驻车制动室，
所述前轴制动模块(FBM)和所述后轴制动模块(RBM)中的每一个包括电气控制输入(E1)和气动控制输入(E2)，
-第一双稳态继动阀(1)，所述第一双稳态继动阀(1)被配置成向所述驻车制动室供应驻车制动压力，
-第一压力控制设备(4)，所述第一压力控制设备(4)用于生成第一压力(P1)，
-第二压力控制设备(5)，所述第二压力控制设备(5)用于生成第二压力(P2)，
-第一行车制动备用管线(8F)，所述第一行车制动备用管线(8F)用于至少控制所述前轴制动模块(FBM，9F)的气动控制输入，
-第二行车制动备用管线(8R)，所述第二行车制动备用管线(8R)用于控制所述后轴制动模块(RBM，9R)的气动控制输入，
其特征在于，所述系统包括交换装置(3)，所述交换装置(3)被配置成：
-选择性地将所述第一压力(P1)连接到所述第一双稳态继动阀(1)的输入或连接到所述第一行车制动备用管线(8F)，所述交换装置(3)还被配置成将所述第二压力(P2)连接到所述第二行车制动备用管线(8R)。
2.根据权利要求1所述的制动系统，其中，所述系统还包括：
-第二双稳态继动阀(2)，所述第二双稳态继动阀(2)被配置成向挂车供应挂车气压，
所述交换装置(3)还被配置成选择性地将所述第二压力(P2)连接到所述第二双稳态继动阀(2)的输入或连接到所述第二行车制动备用管线(8R)。
3.根据权利要求1所述的制动系统，其中，所述交换装置(3)包括第一电动阀(31)以及在适用情况下的第二电动阀(32)，
所述第一电动阀(31)被配置成将所述第一压力(P1)引导到所述第一双稳态继动阀(1)的输入或引导到所述第一行车制动备用管线(8F)，
并且在适用情况下，所述第二电动阀(32)被配置成将所述第二压力(P2)引导到所述第二双稳态继动阀(2)的输入或引导到所述第二行车制动备用管线(8R)。
4.根据权利要求3所述的制动系统，其中，所述第一电动阀(31)和/或在适用情况下的所述第二电动阀(32)是4端口-2位置类型(4/2阀，具有四个端口和两个柱塞位置)，并且具有电控制。
5.根据权利要求2所述的制动系统，其中，所述交换装置(3)包括单个组合式6/2分配器(34)，即，6端口-2位置类型。
6.根据权利要求5所述的制动系统，其中，所述单个组合式6/2分配器由第三电动阀(33)气动地控制。
7.根据权利要求1所述的制动系统，其中，所述交换装置被弹簧加载到搁置状态，使得当未通电时、即处于所述搁置状态时，所述交换装置将所述第一压力(P1)引导到所述第一行车制动备用管线(8F)，并且所述阀装置将所述第二压力(P2)引导到所述第二行车制动备用管线(8R)。
8.根据权利要求1所述的制动系统，其中，所述第一压力控制设备(4)和所述第二压力控制设备(5)中的每一个包括输入阀(44；54)和输出阀(45；55)以及压力传感器(S1；S2)，以用于根据电子定义的实时压力设定点来分别建立第一压力和第二压力，并执行闭环控制。
9.根据权利要求1所述的制动系统，还包括分别在所述第一行车制动备用管线(8F)和所述第二行车制动备用管线(8R)上的压力传感器(S3；S4)。
10.根据权利要求1所述的制动系统，其中，所述第一行车制动备用管线(8F)还供应所述挂车制动控制。
11.根据权利要求1所述的制动系统，所述系统包括空气产生模块(6)，并且所述空气产生模块(6)容纳至少以下部件：
-所述第一双稳态继动阀(1)以及在适用情况下的所述第二双稳态继动阀(2)，
-所述交换装置(3)，无论任何可能的变体，
-所述第一压力控制设备(4)和所述第二压力控制设备(5)，
并且其中，由被容纳在所述空气产生模块中的空气产生模块控制单元(8)执行控制。
12.一种车辆，包括根据权利要求1所述的系统。
13.控制包括行车制动装置和驻车制动装置的制动系统的方法，所述行车制动装置被配置成在正常制动操作模式下操作或者在冗余操作模式下操作，所述行车制动装置包括：
-一个或多个前轴制动模块(FBM，9F)，所述一个或多个前轴制动模块(FBM，9F)用于为左前气动制动致动器(FW-L)和右前气动制动致动器(FW-R)提供气动制动压力，
-一个或多个后轴制动模块(RBM，9R)，所述一个或多个后轴制动模块(RBM，9R)用于为左后气动制动致动器(RW-L)和右后气动制动致动器(RW-R)提供气动制动压力，其中，后气动制动致动器中的一个或多个包括驻车制动室，
所述前轴制动模块(FBM)和所述后轴制动模块(RBM)中的每一个包括电气控制输入(E1)和气动控制输入(E2)，
-第一双稳态继动阀(1)，所述第一双稳态继动阀(1)被配置成向所述驻车制动室供应驻车制动压力，
-第一行车制动备用管线(8F)，所述第一行车制动备用管线(8F)用于至少控制所述前轴制动模块(FBM，9F)的气动控制输入，
-第二行车制动备用管线(8R)，所述第二行车制动备用管线(8R)用于控制所述后轴制动模块(RBM，9R)的气动控制输入，
-交换装置(3)
所述方法包括：
a1-从第一压力控制设备(4)生成第一压力(P1)，
a2-从第二压力控制设备(5)生成第二压力(P2)，
b0-当所述驻车制动不需要改变时，使所述交换装置将所述第一压力(P1)连接/耦接到所述第一行车制动备用管线(8F)，并将所述第二压力(P2)连接/耦接到所述第二行车制动备用管线(8R)，
b1-当所述驻车制动需要改变时，使所述交换装置将所述第一压力(P1)连接/耦接到所述第一双稳态继动阀(1)的输入，并且有目的地控制所述第一压力(P1)，直到实现期望的状态变化。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述系统还包括第二双稳态继动阀(2)，所述第二双稳态继动阀(2)被配置成向挂车供应挂车气压，其中，所述方法包括：
b2-当所述挂车空气供应需要改变时，使所述交换装置将所述第二压力(P2)连接/耦接到所述第二双稳态继动阀(2)的输入，并且有目的地控制所述第二压力(P2)，直到实现期望的状态变化。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，由单个组合式6/2分配器(34)同时执行步骤b1和b2。
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