CN200939875Y - 中重型汽车电子控制制动系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种气压式中重型汽车电子控制制动系统，特点是在两侧前车轮的制动气室进气端的管路上分别连接一个单通道电子压力调节器，在两侧后车轮的制动气室进气端的管路上连接一个双通道电子压力调节器，单、双通道电子压力调节器的另一进气口与制动阀的出气口相连接，其通讯端口分别与中央控制单元连接，各车轮的盘式制动器上均配设一个磨损传感器与对应的单、双通道电子压力调节器通讯连接，在汽车后悬架的空气弹簧气囊上设置一个载荷压力传感器与双通道电子压力调节器通讯连接。该系统克服了目前汽车制动系统反应时间长，制动距离长、与挂车兼容性差等缺点，既能满足中重型汽车的制动力要求，又提高了系统的反应时间和容错能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车主动安全行驶装置，具体涉及一种适用于中重型汽车上的气压式电子控制制动系统(EBS，Electronic Controlled Braking System)，是在制动防抱死(ABS，Anti-lock Brake System)和驱动防滑转(ASR，Acceleration Slip Regulation)功能有机结合的基础上功能延伸的集成控制系统。
背景技术
专利查新表明，有三个公司申请过与之有关的发明专利，他们分别是克诺尔商用车制动有限公司的“载重汽车挂车的制动装置”和株式会社万都的“汽车的电子制动系统”(2个专利)。克诺尔公司的“载重汽车挂车的制动装置”是在挂车的制动系统中加一个EBS模块，此模块能控制与其相连接的ABS电磁阀，由ABS电磁阀控制挂车制动系统的制动压力变化，能够防止挂车在制动时产生抱死的现象，它的缺点是挂车只具备制动防抱死的功能、不能与牵引车同步制动；万都的两个“汽车的电子控制制动系统”都只是针对液压制动系统的局部改进，一个是在液压制动管路中加入一个机械方式操作的单向阀，另一个是在液压制动管路中加入一个低压/中压储能器，这些装置适应了液压制动系统结构紧凑的要求，但对中重型汽车而言，液压系统的制动力不能满足它的制动需求。
集成ABS/ASR控制系统是一种集制动防抱死功能和驱动防滑转功能于一体的主动安全行驶装置，能够防止车辆在制动、起步和加速时由于车轮和地面之间产生过渡滑转或过渡滑移而导致车辆丧失行驶方向稳定性、动力性和转向操纵能力，使车辆在制动和驱动时都具有良好的操纵性，缩短反应时间，使车辆处于可控状态以保证行车安全的装置。目前，国内中重型汽车制动系统多采用气压制动方式，由制动阀控制气体的流动，当车轮发生抱死时由电磁阀调节制动气体的压力。但气压传动的缺点是系统反应时间长，滞后现象严重，这就使制动距离过长，降低行车的安全性。另外，现有的集成ABS/ASR控制系统多与有挂车的重型汽车相匹配，其结构复杂，牵引车和挂车制动时不同步工作，牵引车和挂车结合处磨损严重(兼容性差)。
发明内容
本实用新型的目的在于克服目前汽车气压制动时反应时间长，制动距离长、与挂车兼容性差、控制线束多而重等方面的缺点，提供一种可保证中重型汽车制动反应时间短，控制线束小而轻，与挂车兼容性好，从而保证牵引车和挂车在转向、制动、驱动时都处于稳定状态，并具有良好的操纵稳定性、结构简单、安装容易、成本低廉、控制精度更高的中重型汽车电子控制制动系统。
为了实现上述目的，本实用新型是按如下技术方案实现的。该系统(EBS)包括通过空气处理单元与空压机气路连通的三个储气筒，设置在各车轮上的盘式制动器、车轮转速传感器，左、右前轮制动气室，右、左后轮弹簧储能制动气室，制动阀，分别与制动阀及发动机控制单元、变速箱控制单元、缓速器控制单元通讯连接的中央控制单元-ECU，所述三个储气筒之中的第一个储气筒通过手制动阀和继动阀与右、左后轮弹簧储能制动气室气路连接，其特征在于：
在所述左前轮制动气室的进气口端连接一个单通道电子压力调节器，该单通道电子压力调节器的一进气口与所述三个储气筒之中的第三个储气筒的出气口相连接，另一进气口与所述制动阀的出气口相连接，用于控制左前轮制动气室的制动压力；
在所述右前轮制动气室的进气口端连接另一个单通道电子压力调节器，该单通道电子压力调节器的一进气口也与所述的第三个储气筒的出气口相连接，另一进气口也与制动阀的出气口相连接，用于控制右前轮制动气室的制动压力；
在所述右、左后轮弹簧储能制动气室的进气口端连接一个双通道电子压力调节器，该双通道电子压力调节器的一进气口与所述三个储气筒之中的第二个储气筒的出气口相连接，另一进气口与制动阀的出气口相连接，用于控制后轮制动气室的制动压力；所述制动阀的两个进气口分别并联在储气筒通往单通道电子压力调节器和双通道电子压力调节器的管路上；
为所述盘式制动器各配设一个磨损传感器，以指示制动器的磨损程度；
在汽车后悬架的空气弹簧气囊上设置一个载荷压力传感器，用于确定制动时前轴、后轴的载荷转移程度；
所述连接在左前轮制动气室上的单通道电子压力调节器的通讯端口与中央控制单元-ECU的通讯端口相连接，所述左前轮车轮上的车轮转速传感器、磨损传感器的输出口分别与该侧单通道电子压力调节器的通讯端口相连接；所述连接在右前轮制动气室上的单通道电子压力调节器的通讯端口与中央控制单元-ECU的通讯端口相连接，所述右前车轮上的车轮转速传感器、磨损传感器的输出口分别与该侧单通道电子压力调节器的通讯端口相连接；
所述双通道电子压力调节器的通讯端口与中央控制单元-ECU通讯端口相连接、两个后轮上的车轮转速传感器、磨损传感器、载荷压力传感器的输出口分别与双通道电子压力调节器的通讯端口相连接。
当设有挂车时，在该系统中还设置一挂车电子压力调节器、挂车连接头，该挂车电子压力调节器和挂车连接头的通讯端口分别与中央控制单元-ECU的通讯端口相连接，挂车电子压力调节器的四个进气口分别与所述的第一个储气筒、手制动阀、制动阀的出气口相连接。
中央控制单元-ECU与单通道电子压力调节器、双通道电子压力调节器、制动阀模快及发动机控制单元、变速箱控制单元、缓速器控制单元的通讯均采用CAN(ControllerAeraNetwork，控制器局域网)总线结构连接，以减轻车上的电线重量。
上述系统中的各个电子压力调节器实时采集车轮转速传感器、磨损传感器和压力传感器的信号，并通过CAN总线送至中央控制单元，由中央控制单元对信号进行分析、处理生成控制指令发送到执行机构-单、双通道电子压力调节器和挂车电子压力调节器并执行相应的动作。
与现有的技术相比，本实用新型的优点如下。1.本实用新型是一个整车制动系统的总体控制，它不仅具有牵引车的制动防抱死控制及驱动防滑控制的功能，还包含挂车的制动防抱死控制；2.采用电气两回路的控制方式，既能满足中重型载货汽车的制动力要求，又提高系统的反应时间和容错能力；3.在控制算法上，EBS集合制动防抱死功能和驱动防滑功能于一体，并实现了制动时的制动力动态分配；4.采用CAN总线来传递控制信号，代替原来复杂的电线连接，使结构简单、安装容易、线束的重量减轻、降低制造成本；5.制动时与挂车的制动兼容性得到改善，缩短制动距离，提高行车的安全性。
附图说明
图1为本实用新型中重型汽车电子控制制动系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图给出的实施例对本实用新型之结构做进一步详细说明。
参照图1，一种用于中重型汽车上的电子控制制动系统(EBS)，包括通过空气处理单元17与空压机16气路连通的三个储气筒18、19、20，设置在各车轮1、11、28、34上的盘式制动器3、9、30、35、车轮转速传感器2、8、27、36，左、右前轮制动气室5、7，右、左后轮弹簧储能制动气室31、32，制动阀22，分别与制动阀模快22及发动机控制单元13、变速箱控制单元14、缓速器控制单元15通讯连接的中央控制单元-ECU，所述三个储气筒之中的第一个储气筒18通过手制动阀23和继动阀24与右、左后轮弹簧储能制动气室31、32气路连接；
在所述左前轮制动气室5的进气口端连接一个单通道电子压力调节器6，该单通道电子压力调节器6的一进气口与所述三个储气筒之中的第三个储气筒20的出气口相连接，另一进气口与所述制动阀22的出气口相连接，用于控制左前轮制动气室5的制动压力；
在所述右前轮制动气室7的进气口端连接另一个单通道电子压力调节器12，该单通道电子压力调节器12的一进气口也与所述的第三个储气筒20的出气口相连接，另一进气口也与制动阀22的出气口相连接，用于控制右前轮制动气室7的制动压力；
在所述右、左后轮弹簧储能制动气室31、32的进气口端连接一个双通道电子压力调节器38，该双通道电子压力调节器38的一进气口与所述三个储气筒之中的第二个储气筒19的出气口相连接，另一进气口与制动阀22的出气口相连接，用于控制后轮制动气室31、32的制动压力；所述制动阀22的两个进气口分别并联在储气筒20、19通往单通道电子压力调节器6、12和双通道电子压力调节器38的管路39、21上；
为所述盘式制动器3、9、30、35各配设一个磨损传感器4、10、29、33，以指示制动器的磨损程度；
在汽车后轴悬架的空气弹簧气囊上设置一个载荷压力传感器37，用于确定前轴、后轴的载荷转移程度；
所述连接在左前轮制动气室5上的单通道电子压力调节器6的通讯端口与中央控制单元-ECU39的通讯端口相连接，所述左前轮车轮上的车轮转速传感器2、磨损传感器4的输出口分别与该侧单通道电子压力调节器6的通讯端口相连接；所述连接在右前轮制动气室7上的单通道电子压力调节器12的通讯端口与中央控制单元-ECU39的通讯端口相连接，所述右前车轮上的车轮转速传感器8、磨损传感器10的输出口分别与该侧单通道电子压力调节器12的通讯端口相连接；
所述双通道电子压力调节器38的通讯端口与中央控制单元-ECU39通讯端口相连接、两个后轮上的车轮转速传感器27、36、磨损传感器29、33、载荷压力传感器37的输出口分别与双通道电子压力调节器38的通讯端口相连接。
当设有挂车时，在该系统中还设置一挂车电子压力调节器25、挂车连接头26，该挂车电子压力调节器25和挂车连接头26的通讯端口分别与中央控制单元-ECU39的通讯端口相连接，挂车电子压力调节器25的四个进气口分别与所述的第一个储气筒18、手制动阀23、制动阀22的出气口相连接。
中央控制单元-ECU(39)与单通道电子压力调节器6、12、双通道电子压力调节器38、制动阀模快22及发动机控制单元13、变速箱控制单元14、缓速器控制单元15的通讯均采用CAN(Controller Aera Network，控制器局域网)总线结构连接，以减轻车上的电线重量。
本实用新型电子控制制动系统(EBS)的工作原理是：
当驾驶员判断需要对车辆进行减速时，驾驶员踩下制动踏板，使制动阀22产生一个电信号，此电信号能够反应出驾驶员踩下制动踏板的力度和速度的信息，该信号由信号线传递到中央控制单元-ECU39中，中央控制单元-ECU39把由单通道电子压力调节器6、12、双通道电子压力调节器38、挂车电子压力调节器25送来的车轮转速信息及各个电子压力调节器内压力传感器(图中没有画出，内嵌在电子压力调节器中)测得的压力信息经过计算后发出控制指令，控制指令由CAN通讯线传递到各个电子压力调节器中去，各个电子压力调节器在接收到中央控制单元-ECU39发出的指令后，给电子压力调节器内的备压阀上电，阻止制动阀22的控制气体进入到单通道电子压力调节器6、单通道电子压力调节器12、双通道电子压力调节器38、挂车电子压力调节器25中去，同时电磁阀产生动作，使来自储气筒18、19、20的压缩气体通过单通道电子压力调节器6、12、双通道电子压力调节器38、挂车电子压力调节器25进入到左前制动气室5、右前制动气室7、右后弹簧储能制动气室31、左后弹簧储能制动气室32及挂车储气筒中去。中央控制单元-ECU39的控制指令决定进入左前制动气室5、右前制动气室7、右后弹簧储能制动气室31、左后弹簧储能制动气室32气体的压力值，在单通道电子压力调节器6、12、双通道电子压力调节器38及挂车电子压力调节器25的内部有压力传感器，检测通过的压力值，此数值与驾驶员期望的压力值进行比较后反馈到电子压力调节器，直到此数值与期望的压力值相等为止，形成一个闭环调节。
驾驶员踩下制动踏板后，中央控制单元-ECU39发出控制指令，单通道电子压力调节器6、12、挂车电子压力调节器25、双通道电子压力调节器38执行该控制指令。以左前轮的单通道电子压力调节器6为例来说明它的工作原理。左前轮的单通道电子压力调节器6在接收来自中央控制单元-ECU39的指令后，对单通道电子压力调节器内的备压阀上电，阻止来自制动阀22的控制气体通过单通道电子压力调节器进入到左前轮的制动气室，同时对单通道电子压力调节器内的ABS电磁阀(在单通道电子压力调节器内，图中没有标出)上电，使ABS电磁阀动作，使来自储气筒20的压缩气体直接通过单通道电子压力调节器6进入到左前轮的制动气室5，在压缩气体的作用下，盘式制动器产生一制动力矩，开始对左前轮实施制动控制，通过单通道电子压力调节器6的压力值大小由中央控制单元-ECU39决定，由单通道电子压力调节器6内的压力传感器测量后并反馈到电子压力调节器6中去，直到通过的压力值与中央控制单元ECU39要求值相同为止；左前车轮的转速传感器2把当前的车轮转速信息送到单通道电子压力调节器6中，在判断车轮有抱死的趋势时，中央控制单元ECU39的控制算法开始调用制动防抱死控制逻辑，对左前车轮单通道电子压力调节器6的制动压力值进行调整，减少ABS电磁阀的控制电流，使单通道电子压力调节器6的气体压力值减少，当压力值减少到某一数值时，单通道电子压力调节器6的排气阀就会在弹簧的作用下克服气体的压力而开启，把制动气室5的一部分压缩气体排放到大气中去，从而减少制动气室5内的压力，左前轮的制动力矩也相应的减少，增压、减压、保压循环工作，防止车轮的抱死。当电路系统存在严重的错误时，电控传动不能正常工作，中央控制单元ECU39就会关闭整个系统，此时驾驶员再踩下制动踏板时，左前轮的单通道电子压力调节器6没有电控信号，它里面的备压阀和ABS电磁阀都不能正常工作，来自制动阀30的控制气体进入单通道电子压力调节器6，通过备压阀进入到左前轮的制动气室，由于ABS电磁阀是常闭电磁阀，来自储气筒20的压缩气体不能直接通过单通道电子压力调节器6进到左前轮的制动气室5，此时的制动系统就成为普通的气压制动系统。电子控制制动系统(EBS)采用的电气双回路控制方式，使系统更加安全可靠。双通道电子压力调节器38及挂车电子压力调节器25的工作原理跟单通道电子压力调节器6的相同。
在驱动工况下，当驱动轮的滑转率超过设定的门限后，中央控制单元-ECU39就会根据设定的控制算法发出相应的控制指令，对相应的车轮实施制动控制或发动机的转矩控制，从而保证车辆良好的行驶工况。
当汽车在分离路面直线低速行驶时(左右两侧车轮的附着系数不相同)，一侧驱动轮如右后轮行驶在低的附着系数的路面上，左后轮行驶在高的附着系数路面上，由于两个驱动轮的附着率不同，在相同的驱动力矩的作用下，左右两侧的车轮的滑转率不相同，由右后轮转速传感器检测到该车轮过分滑转，达到设定的滑转率门限值，汽车就不能顺利的加速、起步，此时，中央控制单元-ECU39就会调用驱动防滑转控制模式，通过CAN通讯线把控制指令传递到发动机控制单元13，使发动机输出的扭矩减少；通过CAN通讯线把控制指令传递到双通道电子压力调节器38，对滑转率大的右后轮进行适当的制动控制，即增加右后轮的制动压力，使它的滑转率控制在允许的范围内。若制动压力过大，将导致右后轮有抱死的趋向，右后轮的轮速传感器就会检测到这一情况并反馈给中央控制单元-ECU39，中央控制单元-ECU39就对右后轮进行制动防抱死控制。双通道电子压力调节器38内有两个ABS电磁阀和两个备压阀，一个ABS电磁阀和一个备压阀组成一个控制回路，控制一侧的车轮制动气室的制动压力，通过对ABS电磁阀的开关程度来实现控制过程的增压、减压和保压的三个动作。双通道电子压力调节器38即可以对两侧的车轮进行单独的控制，又可以对两侧的车轮进行同时控制。
当汽车行驶在下长坡道路上时，驾驶员轻踩制动器，由制动阀22产生的电信号经信号线送到中央控制单元-ECU39后，中央控制单元-ECU39根据控制算法判断出驾驶员期望的制动力矩不大，不需要车轮制动器参与工作，仅缓速器就能够满足制动要求，此时，缓速器控制单元15收到中央控制单元-ECU39的控制指令，缓速器代替车轮制动器对车辆实施制动，减轻了车轮制动器的磨损。
当汽车制动时，由于载货汽车在制动过程中，轴荷要发生转移，载荷转移程度可由载荷压力传感器37测得并反馈给中央控制单元-ECU39，中央控制单元-ECU39根据控制算法做出判断，适当调整前后轴的制动力矩的分配，控制通过每个车轮的制动压力，动态的调整每个车轮的制动力，使它们都不产生抱死和过渡滑转的倾向。
Claims (2)
1.一种中重型汽车电子控制制动系统，包括通过空气处理单元(17)与空压机(1 6)气路连通的三个储气筒(18、19、20)，设置在各车轮上的盘式制动器(3、9、30、35)、车轮转速传感器(2、8、27、36)，左、右前轮制动气室(5、7)，右、左后轮弹簧储能制动气室(31、32)，制动阀(22)，分别与制动阀(22)及发动机控制单元(13)、变速箱控制单元(14)、缓速器控制单元(15)通讯连接的中央控制单元-ECU，所述三个储气筒之中的第一个储气筒(18)通过手制动阀(23)和继动阀(24)与右、左后轮弹簧储能制动气室(31、32)气路连接，其特征在于：
在所述左前轮制动气室(5)的进气口端连接一个单通道电子压力调节器(6)，该单通道电子压力调节器(6)的一进气口与所述三个储气筒之中的第三个储气筒(20)的出气口相连接，另一进气口与所述制动阀(22)的出气口相连接，用于控制左前轮制动气室(5)的制动压力；
在所述右前轮制动气室(7)的进气口端连接另一个单通道电子压力调节器(12)，该单通道电子压力调节器(12)的一进气口也与所述的第三个储气筒(20)的出气口相连接，另一进气口也与制动阀(22)的出气口相连接，用于控制右前轮制动气室(7)的制动压力；
在所述右、左后轮弹簧储能制动气室(31、32)的进气口端连接一个双通道电子压力调节器(38)，该双通道电子压力调节器(38)的一进气口与所述三个储气筒之中的第二个储气筒(19)的出气口相连接，另一进气口与制动阀(22)的出气口相连接，用于控制后轮制动气室(31、32)的制动压力；所述制动阀(22)的两个进气口分别并联在储气筒(20、19)通往单通道电子压力调节器(6、12)和双通道电子压力调节器(38)的管路(40、21)上；
为所述盘式制动器(3、9、30、35)各配设一个磨损传感器(4、10、29、33)，以指示制动器的磨损程度；
在汽车后悬架的空气弹簧气囊上设置一个载荷压力传感器(37)，用于确定制动时前轴、后轴的载荷转移程度；
所述连接在左前轮制动气室(5)上的单通道电子压力调节器(6)的通讯端口与中央控制单元-ECU(39)的通讯端口相连接，所述左前轮车轮上的车轮转速传感器(2)、磨损传感器(4)的输出口分别与该侧单通道电子压力调节器(6)的通讯端口相连接；所述连接在右前轮制动气室(7)上的单通道电子压力调节器(12)的通讯端口与中央控制单元-ECU(39)的通讯端口相连接，所述右前车轮上的车轮转速传感器(8)、磨损传感器(10)的输出口分别与该侧单通道电子压力调节器(12)的通讯端口相连接；
所述双通道电子压力调节器(38)的通讯端口与中央控制单元-ECU(39)通讯端口相连接、两个后轮上的车轮转速传感器(27、36)、磨损传感器(29、33)、载荷压力传感器(37)的输出口分别与双通道电子压力调节器(38)的通讯端口相连接。
2.根据权利要求1所述的一种中重型汽车电子控制制动系统，其特征在于当设有挂车时，在该系统中还设置一挂车电子压力调节器(25)、挂车连接头(26)，该挂车电子压力调节器(25)和挂车连接头(26)的通讯端口分别与中央控制单元-ECU(39)的通讯端口相连接，挂车电子压力调节器(25)的四个进气口分别与所述的第一个储气筒(18)、手制动阀(23)、制动阀(22)的两个出气口相连接。
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