CN116601056A - 用于电子驻车制动器的备用系统和提供备用电力的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于商用车辆的电子驻车制动器(EPB)的备用系统(100)，其确保即使在EPB的供电单元(50)出现电力故障时也能确保安全状态，该系统包括：检测单元(110)，用于检测电力故障；储存装置(120)，用于储存足够的电力以执行切换到安全状态；升压电路(130)，配置成在车辆静止期间对储存装置(120)充电以及在车辆运动期间使储存装置(120)放电；以及开关装置(140)，配置成在检测单元(110)检测到电力故障时将储存装置(120)的电力供应给EPB。

Description

用于电子驻车制动器的备用系统和提供备用电力的方法
技术领域
本发明涉及一种用于电子驻车制动器的备用系统、一种为电子驻车制动器提供备用电力的方法，特别是涉及一种用于所谓灰点粘连的电容器解决方案。
背景技术
商用车辆的驻车制动器利用双稳态气动继动阀，该继动阀限定了两个安全端位置：一个是充气的、未驻车的状态，一个是放气的、驻车的状态。驻车制动器通过使用弹簧的弹簧室使安全驻车状态得以实现，即使在没有电力的情况下也能接合制动器。在未驻车状态下，弹簧室被充气以释放驻车制动器。第二安全状态是通过输出到继动阀的控制输入的反馈线路实现的。
图4示出了商用车辆的传统电子驻车制动器(或优选地是其气动部分)，其具有继动阀80、输入阀71和输出阀72。此外，压缩空气供应器61经由单向阀65向继动阀80以及输入阀71提供加压空气。输入阀71和输出阀72控制继动阀80的控制输入端81，其中，输入阀71在激励时对控制输入端81进行加压，输出阀72则进行排气。输入阀71和输出阀72是由控制器(图4中未示出)提供的控制信号控制的电磁阀。继动阀80在出口84处与弹簧制动室相连，该弹簧制动室通过排气端82排气(驻车状态)或利用单向阀65的压力管线进行加压(行使状态)。这两种状态是：图4中继动阀80处表示的状态1和状态4。各种压力值可由压力传感器76监测。
继动阀80的一个安全状态是由偏置弹簧确保的，导致弹簧制动被耗尽的默认(无压)位置。第二安全状态是通过将继动阀80的控制线路与出口84连接起来，将气动控制信号输入到控制输入端81来实现稳定。因此，如果出口84和控制输入端81保持相同的状态(放气或充气)，至少只要输入和输出阀71、72处于默认的关闭位置，即使存在泄漏。
一个问题是所谓的与居间位置有关的灰点粘连，其中可能存在平衡力导致继动阀80的活塞保持在居间位置(灰点)，导致压力在一定时间内静止。泄漏将最终决定将活塞切换到安全状态之一。然而，这种现象在一定时间后会导致制动力的损失，因为驻车制动器没有正确接合。如果商用车辆的司机已经离开车辆，这可能会成为一个问题，因为商用车辆有可能在没有司机的情况下失控。
因此，这就需要一种安全机制，以确保在任何时候，驻车制动器能够进入所需的安全位置。
发明内容
根据权利要求1的系统或根据权利要求10的方法至少克服了前面所述的传统装置的一些问题。从属权利要求指的是独立权利要求的主题的进一步的有利实现。
本发明涉及一种用于电子驻车制动器(EPB)、特别是用于商用车辆的EPB的备用系统，其使得即使在EPB的供电单元出现电力故障时也能确保安全状态。该系统包括用于检测电力故障的检测单元、用于储存足够的电力以能够执行切换到安全状态的储存装置、被配置成在车辆静止期间对储存装置充电以及在车辆运动期间使储存装置放电的升压电路、以及被配置成在检测单元检测到电力故障时将储存装置的电力供应给EPB的开关装置。
静止状态可以定义为车辆的运动状态，其中，车辆的速度低于预定值10km/h、7km/h、5km/h或3km/h或速度约为零。
可选地，EPB包括控制单元、继动阀和由控制单元控制的至少一个电磁阀。该至少一个电磁阀可以控制继动阀中的压力。然后，升压电路可配置成能够执行以下一项或多项内容：
-从控制单元接收指示车辆静止和/或运动状态的控制信号；
-提供指示储存装置的充电状态的状态信号到控制单元；
-接收和/或放大来自供电单元的电力，以便为储存装置充电(例如在不到一秒钟内进行充电)。
储存装置中储存的电能可以设置用于至少一个电磁阀的致动。响应于至少一个电磁阀的致动，被致动的继动阀可以分别使弹簧制动室充气或放气，以停用或激活驻车制动器。
可选地，EPB包括高位开关，其配置成能够切换至少一个电磁阀。开关装置可以包括备用开关和控制电路。备用开关可以配置成能够打开和/或关闭从储存装置到至少一个电磁阀的电流路径。因此，它可以作为EPB的高位开关的备用。控制电路可配置成能够控制备用开关，从而在检测到电力故障的情况下控制从储存装置到至少一个电磁阀的供电。
可选地，EPB包括低位开关，其用于将至少一个电磁阀的连接切换到地电位。控制单元可以配置成通过开关信号来控制低位开关。检测单元可配置成通过低位开关控制信号来控制低位开关。逻辑电路可配置成在控制单元提供开关信号或检测单元提供低位开关控制信号时切换低位开关。
可选地，检测单元配置成能够提供高位开关控制信号到开关装置，以启用或触发(例如在电力故障的情况下)切换备用开关。
可选地，该系统包括安全供电单元，其配置成能够由储存装置和/或升压电路充电，并能够为检测单元和/或开关装置提供备用电力。
至少一个电磁阀可以布置在高位节点(或高压节点)与地电位之间。该系统可选择性地包括以下二极管中的至少一个：配置成在高位节点提供过压保护的第一二极管；配置成防止从高位节点到高位开关的反向电流的第二二极管；配置成防止从备用开关到储存装置的电流的第三二极管。为此，二极管被相应地布置为使得阻断方向可以防止相应的电流，或者突破电压作为切断电压来限制超过地电位的电压水平(即提供过压保护)。
可选地，储存装置包括位于升压电路的输出端与地电位之间的电容器。
车辆可配置成向供电单元提供12伏和/或24伏的电力。可选地，升压电路配置成将来自供电单元的电压放大到50伏。电容器的电容可在100-300μF范围内或约220μF。
本发明还涉及一种为商用车辆的电子驻车制动器(EPB)提供备用电压的方法，以使得即使在EPB的供电单元出现电力故障期间也能确保安全状态。该方法包括：
-通过检测单元检测电力故障；
-通过储存装置储存足够的电力以能够执行切换到安全状态；
-通过升压电路在车辆静止期间对储存装置充电，以及在车辆运动期间使储存装置放电；以及
-如果检测单元检测到电力故障，则通过开关装置将储存装置的电力供应给EPB。
该方法或其部分内容也可以用软件或计算机程序产品来实现，而且步骤的顺序对于实现预期效果可能并不重要。因此，实施例还涉及具有程序代码的计算机程序，当该计算机程序在处理器上执行时，所述程序代码用于执行该方法。
实施例通过提供备用电力储存装置、例如电容器来解决上述至少一些问题，该电容器被实施用于储存足够的能量，以便在短时间内(例如在50ms至100ms内)致动驻车制动器的电磁阀进行切换。示例性的电容器可以在几毫秒内充电或主动放电，电容器的状态可以提供给驻车制动系统的主控制器。在静止期间，电容器被充电，并且电容器保持负载。当车辆开始运动时，车辆的运动将被检测到，并基于此使电容器放电，以防止在车辆行驶过程中对备用系统产生任何干扰。
附图说明
下面将仅以举例的方式并结合附图来描述系统和/或方法的一些示例，其中：
图1示出了根据一个实施例的备用系统；
图2示出了根据其它实施例的备用系统的其它细节；
图3示出了根据又一实施例的提供备用电力的方法的示意性流程图；
图4示出了商用车辆的传统电子驻车制动器。
具体实施方式
图1示出了根据一个实施例的备用系统100。备用系统100适用于或设计用于商用车辆的电子驻车制动器(EPB)，该EPB至少包括供电单元50、控制单元60和至少一个电磁阀70，该至少一个电磁阀配置成根据来自控制单元60的控制输入来调整EPB中的气压。
备用系统100配置成即使在EPB的供电单元50出现电力故障期间也能确保安全状态。备用系统100包括检测单元110、储存装置120、升压电路130和开关装置140。检测单元110适于检测电力故障。储存装置120适于储存足够的电力以能够执行切换到安全状态。升压电路130适于在车辆静止期间对储存装置120充电，以及在车辆运动期间使储存装置120放电。开关装置140配置成在检测单元110检测到电力故障时将储存装置120的电力供应给EPB。
储存装置120的电容是根据至少一次激活至少一个电磁阀70所需的能量来选择的。此外，储存装置120可以使用一个或多个电容器，因为它们可以快速充电和放电。例如，模拟表明，电磁阀可能的激活时间是在100微秒(或更少)之内，这在实际情况下是足够用的。
图2示出了根据其它实施例的备用系统100的其它细节。车辆可以从电池40提供双电力供应、例如12伏和/或24伏。驻车制动器包括供电单元50(PSU)、控制单元60、至少一个电磁阀70、高位开关T2和低位开关T1。低位开关T1控制从至少一个电磁阀70到地电位20的电流路径，高位开关T2控制供电单元50与电磁阀70之间的电流路径。供电单元50可以为控制单元60和高位开关T2提供电力(例如5伏)(例如高压电力)。供电单元50可以包括电力转换器、例如SBC(系统基础芯片)，以将示例性的电池电力(例如12V或24V)转换为操作电力(例如5V)。控制单元60配置成控制低位开关T1和高位开关T2，以切换电磁阀70。
术语“高压”是指由供电单元50或电池提供的与地电位20相比的电压，地电位可以是任何参考电位，其代表“低压”。因此，术语“高”指的是与地电位相比的巨大差异，无论它是正电压还是负电压。
备用系统100在传统的EPB中实现或添加到传统的EPB中(表示为现有设计)，并提供备用电力以确保至少一个电磁阀70的正确功能。除了检测单元110、储存装置120、升压电路130和开关装置140之外，根据本实施例的备用系统100还包括其它构件。检测单元110再次配置成能够检测来自供电单元50的电力故障(例如通过监测供电电池40)。电力故障触发了相应的控制信号的生成，例如高位开关控制信号135和/或低位开关控制信号132的生成。
升压电路130配置成能够从供电单元50接收电力。这种电力供应可能包括传输到升压电路130的脉冲信号，在那里它可能被转换为足够高的电力、例如50伏，被用来给布置在升压电路130的电力输出端处的储存装置120充电。升压电路130的输出电压可以选择为能够确保储存装置120的理想充电时间(例如小于一秒钟或小于500ms)。
储存装置120可以是电容器，并被布置在地电位20与升压电路130的输出端之间。储存装置120向开关装置140提供电力，该开关装置配置成连接/断开从储存装置120到电磁阀70的电流路径。示例性的电容器120的电容可以在100μF至400μF的范围之间、或约100μF或约220μF。电容的具体数值取决于安全地致动至少一个电磁阀70所需的能量。对于充电，可以使用脉冲电压供电，以确保示例性的电容器120具有足够快的充电速度。
开关装置140包括控制电路145和备用开关T3。控制电路145配置成接收来自检测单元110的高位开关控制信号134，并且作为响应，配置成切换备用开关T3以将储存装置120的备用能量提供给电磁阀70，具体来说是提供给高压节点75(也可表示为高位节点)，高位开关T2也与该高压节点耦合。因此，备用开关T3配置成用作高位开关T2的备用。控制电路145可以提供脉冲宽度调制(PWM)信号以用于切换备用开关T3。
备用系统100还可包括逻辑电路160(例如或门)，该逻辑电路配置成接收来自控制单元60的控制信号以及接收来自检测单元110的低位开关控制信号132，以用于控制低位开关T1。逻辑电路160设置为输出低位开关T1的控制信号。因此，根据实施例，每当逻辑电路160接收到来自控制单元60和/或检测单元110的控制信号时，逻辑电路160就会被设置为输出开关信号到低位开关T1。
备用系统100还可以包括安全供电单元150，它可以由来自升压电路130和/或储存装置120的电力来充电。安全供电单元150可以配置成提供电压转换，以便开关装置140可以接收适当的输入电压(例如5伏)。此外，安全供电单元150可以向检测单元110提供电压供应。因此，即使出现电力故障，安全供电单元150页可以向控制电路145和/或检测单元110提供电力以确保操作，即使主供电单元50无法提供电力。根据其它实施例，在选择储存装置120的电容时，这种额外的电力消耗被考虑。
根据其它实施例，备用系统100包括至少三个二极管。第一二极管D1配置成防止电磁阀70的高压节点75处的过压，并且可以在朝向地电位20的反向偏压(阻断方向)中操作，使得高压节点的电压不能超过第一二极管D1的突破电压。第二二极管D2可以配置成在高压节点75与高位开关T2之间充当整流器，并且可以例如在出现电力故障的情况下，阻断从高压节点75到高位开关T2以及返回到供电单元50的任何电流。第三二极管D3可以布置在储存装置120与开关装置140之间，并防止任何电流从开关装置140倒转流向储存装置120，但允许电流被从储存装置120提供到开关装置140。
根据其它实施例，升压电路130由控制单元60控制。例如，控制单元60可以接收限定车辆的运动状态的信号，以便在静止期间可以控制升压电路130为储存装置120充电。此外，当控制单元60检测到车辆的运动状态(例如超过预定速度7km/h)时，可控制升压电路130使储存装置120放电。最后，升压电路130可以向控制单元60提供一个或多个状态信号，以便控制单元60了解储存装置120的当前状态(是否已充电)。控制单元60和升压电路130之间交换的信息是通过沿图2所示的线路交换相应的信号来提供的。
根据其它实施例，备用系统100可以集成到印刷电路板中，该印刷电路板可能已经可用并且可以包括EPB的一个或多个电子构件、例如控制单元60、供电单元50、低/高位开关T1、T2。
对于备用系统100的实施例的功能运作可以描述如下。如果检测到电池损耗，驻车制动器的电磁阀70可以使用储存装置120的储存能量被致动或最终完成动作。这将导致激活或完成对驻车制动器的致动，使其达到安全驻车状态。根据实施例，这个动作将只在车辆的静止状态下执行。换句话说，在车辆的运动状态下，没有能量将被储存在储能装置120中。如果超过了车辆的预定速度(例如5km/h或7km/h)，其则可以主动放电。如果车辆处于静止状态(速度约为零)或速度低于某一速度(例如预定速度)，储能装置120的充电将自动进行。
这将确保在行驶过程中，充气的驻车制动室不能被放气，或不被外部激励、例如具体的司机要求或车辆要求所改变。
在静止状态下，优选的安全状态是安全驻车状态。驻车和行使状态之间的任何居间位置都被表示为逐渐释放的驻车制动器。本实施例避免了静止时不需要的居间位置。备用系统100确保驻车制动器可以始终切换到安全驻车状态，即使在车辆静止期间出现电池损耗的情况下。
尽管逐渐释放的驻车制动器是用于准备开始移动车辆的功能，并且可以持续几分钟，直到最后要求起动。然而，即使是这种情况，实施例确保驻车制动器可以始终在安全状态下重新施加，即电磁阀可以始终被致动。只要主电力是可用的，这就不应该是问题。当出现电力故障时，备用系统100确保致动可以自动进行，例如，不需要驻车制动器的控制单元60的其它互动，因为它在电力故障时可能无法使用。
图3示出了根据其它实施例提供备用电力的方法的示意性流程图。该方法包括以下步骤：
-检测S110电力故障；
-储存S120足够的电力以能够执行切换到安全状态；
-在车辆静止期间对储存装置120充电S130，以及在车辆运动期间使储存装置120放电；以及
-如果由检测单元110检测到电力故障，则将储存装置120的电力供应S140给EPB。
可以理解的是，与系统100一起描述的所有功能可以作为其它的可选方法步骤来实现。
本方法也可以是计算机实现的方法。本领域的技术人员会很容易认识到，上述各种方法的步骤可以由编程的计算机来执行。实施例还意在涵盖程序储存装置、例如数字数据储存介质，它是机器或计算机可读的，并编码机器可执行或计算机可执行的指令程序，其中，该指令在计算机或处理器上执行时，执行上述方法的部分或全部行为。
根据其它实施例，示例性的电容器120配置成提供(例如在电力故障期间)持续的电力供应，以便在高压节点75处不出现电力下降。这可以确保电磁阀70的理想致动。可以理解的是，该系统不仅能够切换单个电磁阀70，而且可以用来切换多个电磁阀，例如图3中描述的传统电子驻车制动系统中的输入阀71或输出阀72。
综上所述，本实施例提供了一种机制，该机制在检测车辆的(双)电力损失时是到位的。储存装置120储存电能、例如储存在电容器中，如果检测到电力损失、例如在双电力供应输入中检测到，则能够激活电磁阀70。示例性的电容器120的能量或电容足够高以能在安全状态之一执行电磁阀70的专用切换。在任何情况下，专用电磁阀的致动应最终达到双稳态之一。
说明书和附图只是说明了本公开的原则。因此，可以理解的是，本领域的技术人员将能够设计出各种布置，它们虽然在此没有明确描述或示出，但体现了本公开的原则，并包括在其范围内。
此外，虽然每个实施例可以作为单独的示例独立存在，但需要注意的是，在其它实施例中，所限定的特征可以不同的方式组合，即一个实施例中描述的特定特征也可以在其它实施例中实现。除非说明不打算进行特定的组合，否则这种组合都包括在本文的披露中。
附图标记列表
20 地电位(参考电位)
40 车辆(双)电力供应(例如电池)
50 供电单元(PSU)
60 控制单元
61 压缩空气供应
65 单向阀
70、71、72 至少一个电磁阀
75 高压节点或高位节点
76 压力传感器(s)
80 继动阀
81 继动阀的控制输入
82 排气端
84 EPB到弹簧室的出口
100 备用系统
110 检测单元
120 储存装置
130 升压电路
132、134 控制信号
140 开关装置
145 控制电路
T1、T2、T3 开关(例如晶体管)
D1、D2、D3 二极管

Claims (11)

1.一种用于商用车辆的电子驻车制动器(EPB)的备用系统(100)，其使得即使在所述EPB的供电单元(50)出现电力故障期间也能确保安全状态，其特征在于，所述备用系统包括：
-检测单元(110)，其用于检测电力故障；
-储存装置(120)，其用于储存足够的电力以能够执行切换到安全状态；
-升压电路(130)，其配置成能够在车辆静止期间对所述储存装置(120)充电，以及在车辆运动期间使所述储存装置(120)放电；以及
-开关装置(140)，其配置成能够在所述检测单元(110)检测到电力故障的情况下将所述储存装置(120)中的电力供应给所述EPB。
2.根据权利要求1所述的备用系统(100)，其中，所述EPB包括控制单元(60)、继动阀(80)和由所述控制单元(60)控制的至少一个电磁阀(70)，所述至少一个电磁阀(70)控制所述继动阀(80)中的压力，其特征在于，
所述升压电路(130)配置成能够执行以下中的一项或多项：
-从所述控制单元(60)接收指示车辆静止和/或运动状态的控制信号；
-将指示所述储存装置(120)的充电状态的状态信号提供到所述控制单元(60)；
-接收和/或放大来自供电单元(50)的电力，以在不到一秒钟的时间内对所述储存装置(120)充电，
其中，储存在所述储存装置(120)中的电能设置用于所述至少一个电磁阀(70)的致动。
3.根据权利要求2所述的备用系统(100)，其中，所述EPB还包括被配置成能够切换所述至少一个电磁阀(70)的高位开关(T2)，其特征在于，
所述开关装置(140)包括备用开关(T3)和控制电路(145)，
其中，所述备用开关(T3)配置成能够打开或关闭从所述储存装置(120)到所述至少一个电磁阀(70)的电流路径，以及
其中，所述控制电路(145)配置成能够控制所述备用开关(T3)，从而在电力故障被检测到时能够控制从所述储存装置(120)到所述至少一个电磁阀(70)的供电。
4.根据权利要求2或3所述的备用系统(100)，其中，所述EPB还包括低位开关(T1)，以将所述至少一个电磁阀(70)的连接切换到地电位(20)，所述控制单元(60)配置成能够通过开关信号控制所述低位开关(T1)，所述检测单元(110)配置成能够通过低位开关控制信号(132)控制所述低位开关(T1)，其特征在于，
所述备用系统包括逻辑电路(160)，所述逻辑电路配置成能够在所述控制单元(60)提供所述开关信号或所述检测单元(110)提供所述低位开关控制信号(132)时切换所述低位开关(T1)。
5.根据权利要求3或4所述的备用系统(100)，其特征在于，
所述检测单元(110)配置成能够提供高位开关控制信号(134)到所述开关装置(140)，以便在出现电力故障的情况下能够切换所述备用开关(T3)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的备用系统(100)，其特征在于，
所述备用系统包括安全供电单元(150)，所述安全供电单元配置成能够由所述储存装置(120)和/或所述升压电路(130)充电，并为所述检测单元(110)和/或所述开关装置(140)提供备用电力。
7.根据权利要求3至5中任一项所述的备用系统(100)，其中，所述至少一个电磁阀(70)布置在高位节点(75)与地电位(20)之间，其特征在于，
所述备用系统包括以下二极管(D1，D2，D3)中的至少一个：
第一二极管(D1)，其配置成能够在所述高位节点(75)处提供过压保护；
第二二极管(D2)，其配置成能够防止从所述高位节点(75)到所述高位开关(T2)的反向电流；
第三二极管(D3)，其配置成能够防止从所述备用开关(T3)到所述储存装置(120)的电流。
8.根据前述权利要求中任一项所述的备用系统(100)，其特征在于，
所述储存装置(120)包括位于所述升压电路(130)的输出端与地电位(20)之间的电容器。
9.根据前述权利要求中任一项所述的系统(100)，其中，车辆配置成能够向供电单元(50)提供12伏和/或24伏的电力，其特征在于，
所述升压电路(130)配置成能够将来自所述供电单元(50)的电压放大到50伏；和/或
所述电容器(120)的电容在100-300μF范围内或约220μF。
10.一种为商用车辆的电子驻车制动器(EPB)提供备用电压的方法，其使得即使在所述EPB的供电单元(50)出现电力故障时也能确保安全状态，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-通过检测单元(110)检测(S110)电力故障；
-通过储存装置(120)储存(S120)足够的电力以能够执行切换到安全状态；
-通过升压电路(130)在车辆静止期间对所述储存装置(120)充电(S130)，以及在车辆运动期间使所述储存装置(120)放电；以及
-如果由所述检测单元检测到电力故障，则通过开关装置(140)将所述储存装置(120)中的电力供应(S140)给所述EPB。
11.一种具有程序代码的计算机程序，其中，当所述计算机程序在处理器上执行时，所述程序代码用于使根据权利要求1所述的系统执行根据权利要求10所述的方法。
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