用于车辆的制动系统
阅读说明：本技术 用于车辆的制动系统 (Brake system for vehicle ) 是由 T·阿德莱尔 T·拉普 H·内梅特 K·施特劳布 C·霍瓦特 于 2019-08-29 设计创作，主要内容包括：一种制动系统,包括：第一电源单元(221)；连接到第一电源单元的电子制动控制单元(223)；与第一轴相关联并连接到电子制动控制单元的第一轴压力调节器(229)；与第二轴相关联并连接到电子制动控制单元的第二轴压力调节器(230)；第二电源单元(222)；连接到第二电源单元和弹簧制动缸并被配置成能发出用于控制压力调节器单元的信号的电子驻车制动控制器(224)；连接到第一轴压力调节器和电子驻车制动控制器并被配置成能根据来自电子驻车制动控制器的控制信号命令用于第一轴压力调节器的气动控制压力的压力调节器单元(234)。(A braking system comprising: a first power supply unit (221); an electronic brake control unit (223) connected to the first power supply unit; a first axle pressure regulator (229) associated with the first axle and connected to the electronic brake control unit; a second shaft pressure regulator (230) associated with the second shaft and connected to the electronic brake control unit; a second power supply unit (222); an electronic parking brake controller (224) connected to the second power supply unit and the spring brake cylinder and configured to issue a signal for controlling the pressure regulator unit; a pressure regulator unit (234) connected to the first shaft pressure regulator and the electronic parking brake controller and configured to command a pneumatic control pressure for the first shaft pressure regulator in accordance with a control signal from the electronic parking brake controller.)
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的制动系统、一种具有所述制动系统的车辆以及一种控制用于车辆的制动系统的方法。
背景技术
运输车辆的自动或近乎自动操作是一个相对较新的技术领域。更复杂的功能需要特殊的硬件基础结构。例如，当前的商用车辆系统需要驾驶员的存在和关注。然而，将来驾驶员将较少参与车辆的驾驶控制任务，并且自动系统应承担更重要的驾驶功能，这需要提高的可靠性水平，并因此需要不同类型的系统冗余。
商用车辆通常使用电-气动或线控制动系统，其中控制的电子部分被实现为单回路控制。在控制电子发生故障的情况下，驾驶员仍然可以通过脚来控制制动系统的气动部分，因为仍然可以使用两回路的气动备用系统。在高度自动化的车辆中，驾驶员不再处于控制回路中，或者甚至不可用或不存在于车辆中，上述制动系统将不能令人满意，因为在单电子控制回路发生故障的情况下没有任何方法可以替代驾驶员的制动控制。因此，将增加一些冗余到制动系统的控制中。
DE 10 2008 009 043 B3示出了一种用于商用车辆的冗余制动系统。所述系统利用集成在空气供应单元中的驻车制动作为冗余制动致动器。对于未配备弹簧驻车制动腔的轴，拖车控制模块的控制输出用作轴调节器的气动控制输入。
发明内容
在这种背景下，本发明的目的是提供一种用于车辆的改进的制动系统、一种具有所述制动系统的改进的车辆以及一种控制用于车辆的制动系统的改进的方法。
所述目的通过根据本申请的一种用于车辆的制动系统、一种具有所述制动系统的车辆以及一种控制用于车辆的制动系统的方法来实现。
例如，根据实施例，可以通过电子驻车制动控制器冗余地执行行车制动功能来提供冗余制动系统或具有冗余的制动系统。换句话说，例如，可以配置具有电-气动行车制动子系统和电-气动驻车制动子系统的车辆、特别是商用车辆的制动系统，使得未配备弹簧制动腔的车辆轴、例如前轴由电子驻车制动控制器经由压力调节器单元进行电气控制。
有利地，根据实施例，可以在不向包括电子驻车制动的现有技术的制动系统添加部件的情况下提供附加的冗余。特别地，与常规制动系统中提供的气动冗余相比，可以确保电气冗余。此外，所提出的冗余制动系统具有适合于自动驾驶应用的气动布局。因此，例如，可以电动和气动地提供车辆制动系统的故障安全操作。
一种用于车辆的制动系统，包括：
第一电源单元；
电子制动控制单元，其中，电子制动控制单元连接到第一电源单元；
用于与车辆的第一轴相关联的行车制动腔的第一轴压力调节器，其中，第一轴压力调节器连接到电子制动控制单元；
用于与车辆的第二轴相关联的弹簧制动缸的第二轴压力调节器，其中，第二轴压力调节器连接到电子制动控制单元；
第二电源单元；
电子驻车制动控制器，其中，电子驻车制动控制器连接到第二电源单元，其中，电子驻车制动控制器流体地连接到弹簧制动缸；和
压力调节器单元，其中，压力调节器单元流体地连接到第一轴压力调节器，其中，压力调节器单元连接到电子驻车制动控制器，其中，电子驻车制动控制器被配置成发出用于控制压力调节器单元的控制信号，其中，压力调节器单元被配置成能根据来自电子驻车制动控制器的控制信号命令用于第一轴压力调节器的气动控制压力。
车辆可以是多用途车辆或商用车辆，例如卡车、公共汽车等。行车制动腔和弹簧制动缸可以代表制动系统的制动致动器。电源单元可以是电池。
根据一个实施例，第一电源单元和电子制动控制单元可以形成电-气动行车制动子系统的一部分。第二电源单元、电子驻车制动控制器和压力调节器单元可以形成电-气动驻车制动子系统的一部分。在电-气动行车制动子系统发生故障的情况下，电-气动驻车制动子系统可以用作冗余的行车制动子系统。换句话说，在电-气动行车制动子系统发生故障的情况下，电-气动驻车制动子系统可以用于冗余地执行行车制动功能。特别地，在电-气动行车制动子系统发生故障的情况下，可以使用电子驻车制动控制器替代电子制动控制单元来执行行车制动功能。制动子系统也可以称为制动回路。这样的实施例提供的优点在于，可以向制动系统添加冗余以增强安全性，特别是对于自动驾驶应用而言。
根据一个实施例，电子驻车制动控制器可以被配置成能发出控制信号作为电信号。压力调节器单元可以被配置成能命令气动控制压力作为比例压力。这样的实施例提供的优点在于，可以以可靠和简单的方式提供电气冗余。
根据一个实施例，压力调节器单元可以被实现为独立单元或者可以被集成到第一轴压力调节器或电子驻车制动控制器中。这样的实施例提供的优点在于，考虑到系统要求，可以以有益的方式实现压力调节器单元。例如，可以以节省空间的方式来实现压力调节器单元。
根据一个实施例，电子驻车制动控制器可以被实现为独立单元或者可以被集成到制动系统的另一单元中。制动系统的另一单元可以是压缩空气供应模块。这样的实施例提供的优点在于，考虑到系统要求，可以以有益的方式实现电子驻车制动控制器。此外，可以以节省空间的方式实现电子驻车制动控制器。
根据一个实施例，制动系统可以包括用于控制车辆的拖车的制动功能的拖车控制模块。拖车控制模块可以连接到电子制动控制单元。电子驻车制动控制器可以流体地连接到拖车控制模块。这样的实施例提供的优点在于，拖车也可以连接到用作牵引车的车辆，并且可靠地连接到冗余制动系统。
根据一个实施例，制动系统可以包括另一压力调节器单元。另一压力调节器单元可以流体地连接到拖车控制模块。另一压力调节器单元可以连接到电子驻车制动控制器。电子驻车制动控制器可以被配置成能发出用于控制另一压力调节器单元的另一控制信号。另一压力调节器单元可以被配置成能根据来自电子驻车制动控制器的另一控制信号气动地控制拖车控制模块。所述另一控制信号可以与由电子驻车制动控制器向压力调节器单元发出的控制信号不同或相同。这样的实施例提供的优点在于，对于连接到作为牵引车的车辆的拖车，在其中之一的潜在故障的情况下，借助于电子制动控制单元或电子驻车制动控制器冗余执行行车制动功能也可以以简单和可靠的方式实现。
根据一个实施例，电子驻车制动控制器可以被配置成能发出另一控制信号作为电信号。另一压力调节器单元可以被配置成能根据拖车负载气动地控制拖车控制模块。这样的实施例提供的优点在于，不仅可以简单和可靠地为用作牵引车的车辆而且可以为拖车提供电气冗余。
一种车辆，包括：
前述制动系统的实施例；
第一轴，其与制动系统的第一轴压力调节器相关联；和
第二轴，其与制动系统的第二轴压力调节器相关联。
第一轴压力调节器可以安装在第一轴附近。与第一轴压力调节器相关联的制动系统的其它元件、例如行车制动腔和阀也可以安装在第一轴附近。第二轴压力调节器可以安装在第二轴附近。与第二轴压力调节器相关联的制动系统的其它元件、例如弹簧制动缸也可以安装在第二轴附近。
一种控制用于车辆的制动系统的方法，其中，所述制动系统是前述制动系统的实施例，所述方法包括：
接收表示第一电源单元或电子制动控制单元的故障或第二电源单元、电子驻车制动控制器或压力调节器单元的故障的错误信号；和
在第一电源单元或电子制动控制单元发生故障的情况下，将车辆的行车制动命令传输到电子驻车制动控制器，或者在第二电源单元、电子驻车制动控制器或压力调节器单元发生故障的情况下，将车辆的行车制动命令传输到电子制动控制单元。
所述方法或所述方法的步骤可以使用控制器来执行。因此，可以执行所述方法以控制前述制动系统的实施例。
附图说明
本文提出的方法的实施例将在随后的描述中参考附图更详细地解释，其中：
图1示出了根据本发明的一个实施例的包括制动系统的车辆的示意图；
图2示出了根据本发明的一个实施例的制动系统的示意图；
图3示出了根据本发明的一个实施例的制动系统的示意图；和
图4示出了根据本发明的一个实施例的控制制动系统的方法的流程图。
具体实施方式
在本发明的有利实施例的以下描述中，相同或相似的附图标记将用于各个附图中所描绘并且以相似的方式起作用的元件，其中，这些元件的重复描述将被省略。
图1示出了根据本发明的一个实施例的包括制动系统110的车辆100的示意图。车辆100是多用途车辆或商用车辆、例如卡车。根据该实施例，车辆100包括第一轴102和第二轴104。此外，车辆100包括控制器106和制动系统110。控制器106被配置成能借助于命令信号108来控制制动系统110。特别地，命令信号108表示用于执行制动系统110的行车制动功能的行车制动命令。替代地，控制器106也可以是制动系统110的一部分。
制动系统110包括电-气动行车制动子系统112和电-气动驻车制动子系统114。电-气动行车制动子系统112被配置成能执行制动系统的行车制动功能。电-气动驻车制动子系统114被配置成能执行制动系统110的驻车制动功能。此外，作为备用或提供冗余，电-气动驻车制动子系统114被配置成能替代电-气动行车制动子系统112执行行车制动功能。
制动系统110还包括监测装置116，用于监测电-气动行车制动子系统112和电-气动驻车制动子系统114的健康状态。替代地，监测装置116还可以是除制动系统110之外的系统的一部分。监测装置116连接到电-气动行车制动子系统112和电-气动驻车制动子系统114。监测装置116被配置成能检测电-气动行车制动子系统112或电-气动驻车制动子系统114的潜在故障。监测装置116被配置成能向控制器106输出错误信号118。所述错误信号118表示电-气动行车制动子系统112或电-气动驻车制动子系统114的故障。
控制器106被配置成能响应于错误信号118，将命令信号108传输到电-气动行车制动子系统112或电-气动驻车制动子系统114。更特别地，控制器106被配置成能将命令信号108传输到没有任何故障的子系统112或114，如错误信号118所指示。
图2示出了根据本发明的一个实施例的制动系统110的示意图。制动系统110是用于车辆，特别是商用车辆或多用途车辆、例如卡车的制动系统110。制动系统110对应于或类似于图1所示的制动系统。
制动系统110包括第一电源单元221、第二电源单元222、电子制动控制单元223、电子驻车制动控制器224、第一或前轴压力调节器229、第二或后轴压力调节器230、两个行车制动腔232，两个弹簧制动缸233和压力调节器单元234。根据该实施例，制动系统110还包括冗余制动踏板传感器225、驻车制动杆传感器226、拖车控制模块228、两个压力控制阀231、第一压缩空气供应模块241、第二压缩空气供应模块242和第三压缩空气供应模块243。
第一电源单元221和电子制动器控制单元223形成参考图1描述的电-气动行车制动子系统的一部分。第二电源单元222、电子驻车制动控制器224和压力调节器单元234构成参考图1描述的电-气动驻车制动子系统的一部分。在电-气动行车制动子系统故障的情况下，电-气动驻车制动子系统可用作冗余行车制动子系统，或者换句话说，执行制动系统110的行车制动功能。
第一电源单元221电连接到电子制动控制单元223。电子制动控制单元223经由模拟电信号和电源线以及经由数字电信号线电连接到第一轴压力调节器229。此外，电子制动控制单元223经由模拟电信号和电源线以及经由数字电信号线电连接到第二轴压力调节器230。而且，电子制动控制单元223经由模拟电信号和电源线电连接到压力控制阀231、拖车控制模块228和冗余制动踏板传感器225。
第一轴压力调节器229经由气动供应管线流体地连接到第一压缩空气供应模块241。而且，第一轴压力调节器229经由气动行车制动控制管线流体地连接到压力控制阀231。每个压力控制阀231经由气动行车制动控制管线流体地连接到行车制动腔232中的相应一个。第一轴压力调节器229、控制阀231和行车制动腔232与车辆的第一轴相关联。此外，第一轴压力调节器229经由模拟电信号和电源线电连接到用于第一轴的一组制动传感器。
第二轴压力调节器230经由气动供应管线流体地连接到第二压缩空气供应模块242。此外，第二轴压力调节器230经由气动行车制动控制管线流体地连接到弹簧制动缸233。第二轴压力调节器230和弹簧制动缸233与车辆的第二轴相关联。而且，第二轴压力调节器230经由模拟电信号和电源线电连接到用于第二轴的一组制动传感器。
第二电源单元222电连接到电子驻车制动控制器224。电子驻车制动控制器224经由模拟电信号和电源线电连接到压力调节器单元234。此外，电子驻车制动控制器224经由模拟电信号和电源线电连接到冗余制动踏板传感器225和驻车制动杆传感器226。电子驻车制动控制器224经由气动驻车制动控制管线流体地连接到弹簧制动缸233。而且，电子驻车制动控制器224经由气动驻车制动控制管线流体地连接到拖车控制模块228。
压力调节器单元234经由气动供应管线流体地连接到第一压缩空气供应模块241。此外，压力调节器单元234经由气动行车制动控制管线流体地连接到第一轴压力调节器229。电子驻车制动控制器224被配置成能发出用于控制压力调节器单元234的控制信号。特别地，电子驻车制动控制器224被配置成能发出控制信号作为电信号。压力调节器单元234被配置成能根据来自电子驻车制动控制器224的控制信号来命令用于第一轴压力调节器229的气动控制压力。特别地，压力调节器单元234被配置成能命令气动控制压力作为比例压力。
拖车控制模块228被配置成能控制联接到车辆的拖车的制动功能。拖车控制模块228经由气动供应管线流体地连接到第三压缩空气供应模块243。
根据该实施例，压力调节器单元234被实现为独立单元，并且电子驻车制动控制器224被实现为独立单元。根据另一实施例，压力调节器单元234可以被集成到第一轴压力调节器229中或电子驻车制动控制器224中，和/或电子驻车制动控制器可以被集成到制动系统110的另一单元中，例如供应模块241、242或243中的一个中。
换句话说，图2示出了商业的制动系统110的架构，其也可以被称为示意性冗余商业车辆电子或电-气动制动系统110(EBS)。电-气动制动系统110包括以下主要部件。制动系统110由可以是电池的电源单元221和222冗余地供应。EBS电子制动控制单元223由第一电源单元221或第一电池221供应。电子制动控制单元223被配置成能对前或第一轴压力调节器229、前或第一轴上的压力控制阀231、后或第二轴压力调节器230和拖车控制模块228进行电子控制。前或第一轴轮制动器由行车制动腔232致动。后或第二轴轮制动器由弹簧制动缸233或弹簧制动组合缸致动。
制动系统110的冗余对由电子驻车制动(EPB)调节器或控制器224提供，其被配置成能致动后轴上的弹簧制动缸233。此外，电子驻车制动(EPB)控制器224向拖车控制模块228提供气动控制信号。根据该实施例，前轴或未配备弹簧制动缸233的任何其它轴由电子驻车制动控制器224使用连接到压力调节器单元224的附加电输出控制。压力调节器单元234的输出用于命令用于轴模块或第一轴压力调节器229的气动控制压力。行车制动器可由驾驶员通过为EBS和EPB控制单元(即电子制动控制单元223和电子驻车制动控制器224)提供单独的需求信号的冗余制动踏板传感器225命令。驻车制动器可由驾驶员通过驻车制动杆传感器226命令。压力调节器单元234可以是独立单元或集成到电子驻车制动控制器224或第一轴压力调节器229中。电子驻车制动控制器也可以是独立单元或集成到任何其它模块、例如压缩空气处理单元中。
当制动系统110完全完好时，行车制动器由电子制动控制单元223作为主控者控制。电子制动控制单元223对第一和第二轴压力调节器229和230以及拖车控制模块228进行电子控制。在电子制动控制单元223或第一电源单元221发生故障的情况下，制动控制由电子驻车制动控制器224接管，并且配备有弹簧制动腔233的轴(在此为第二轴或后轴)由比例驻车制动控制器致动，而没有弹簧制动腔233的其它轴通过压力调节器单元234和第一轴压力调节器229气动地控制。压力调节器单元234电连接到电子驻车制动控制器224。在电子驻车制动控制器224或第二电源单元222有任何故障的情况下，电子制动控制单元223被配置成能如通常情况那样控制制动系统110。在这种情况下，驻车制动功能也可以通过行车制动器致动暂时模拟。
图3示出了根据本发明的一个实施例的制动系统110的示意图。除了另一压力调节器单元335之外，图3中示出的制动系统110对应于图2中示出的制动系统。
另一压力调节器单元335经由模拟电信号和电源线电连接到电子驻车制动控制器224。另外，另一压力调节器单元335经由气动供应管线流体地连接到第三压缩空气供应模块243。此外，另一压力调节器单元335经由气动行车制动控制管线流体地连接到拖车控制模块228。
电子驻车制动控制器224被配置成能发出用于控制另一压力调节器单元335的另一控制信号。特别地，电子驻车制动控制器224被配置成能发出另一控制信号作为电信号。另一压力调节器单元335被配置成能根据来自电子驻车制动控制器224的另一控制信号来气动地控制拖车控制模块228。特别地，另一压力调节器单元335被配置成能根据拖车负载气动地控制拖车控制模块228。换句话说，拖车控制模块228可以被独立地控制。
换句话说，图3示出了另一可能的实现方式或实施例，其中，拖车控制模块228的比例气动输入由附加或另一压力调节器单元335控制。这允许独立的拖车控制信号，该信号可以根据拖车负载进行调节。换句话说，图3示出了冗余商用车电子制动系统110的示意图，其具有由电子驻车制动控制器224进行的耦接的前和后轴行车制动气动控制。压力调节器单元234的输出被配置成能气动地控制第一轴压力调节器229，并且另一压力调节器单元335的输出被配置成能控制用作牵引车的车辆的拖车控制模块228。
图4示出了根据本发明的一个实施例的控制制动系统的方法400的流程图。方法400可结合参考前述附图中的一个描述的制动系统或类似的制动系统执行。
通常，方法400可以结合用于车辆的制动系统来执行。这种制动系统包括：第一电源单元；电子制动控制单元，其中，电子制动控制单元连接到第一电源单元；用于与车辆的第一轴相关联的行车制动腔的第一轴压力调节器，其中，第一轴压力调节器连接到电子制动控制单元；用于与车辆的第二轴相关联的弹簧制动缸的第二轴压力调节器，其中，第二轴压力调节器连接到电子制动控制单元；第二电源单元；电子驻车制动控制器，其中，电子驻车制动控制器连接到第二电源单元，其中，电子驻车制动控制器流体地连接到弹簧制动缸；和压力调节器单元，其中，压力调节器单元流体地连接到第一轴压力调节器，其中，压力调节器单元连接到电子驻车制动控制器，其中，电子驻车制动控制器被配置成能发出用于控制压力调节器单元的控制信号，其中，压力调节器单元被配置成能根据来自电子驻车制动控制器的控制信号命令用于第一轴压力调节器的气动控制压力。
控制的方法400包括步骤410：接收表示第一电源单元或电子制动控制单元的故障或第二电源单元、电子驻车制动控制器或压力调节器单元的故障的错误信号。此外，控制的方法400包括步骤420：在第一电源单元或电子制动控制单元发生故障的情况下，将车辆的行车制动命令传输到电子驻车制动控制器，或者在第二电源单元、电子驻车制动控制器或压力调节器单元发生故障的情况下，将车辆的行车制动命令传输到电子制动控制单元。
参考前述附图，根据一个实施例，可以独立或集成到任何其它气动模块(例如空气供应单元)中的电子驻车制动(EPB)控制器224也用作在配备有弹簧制动致动器的轴上以及在没有此类致动器的其它轴上的制动器致动的冗余，所述轴通过使用压力调节器单元、例如压力调节器单元234和/或压力调节器单元335来控制，从而致动有关的轴压力调节器、例如第一轴压力调节器229的备用端口。
附图标记列表
100 车辆
102 第一轴
104 第二轴
106 控制器
108 命令信号
110 制动系统
112 电-气动行车制动子系统
114 电-气动驻车制动子系统
116 监测装置
118 错误信号
221 第一电源单元
222 第二电源单元
223 电子制动控制单元
224 电子驻车制动控制器
225 冗余制动踏板传感器
226 驻车制动杆传感器
228 拖车控制模块
229 第一轴压力调节器
230 第二轴压力调节器
231 压力控制阀
232 行车制动腔
233 弹簧制动缸
234 压力调节器单元
241 第一压缩空气供应模块
242 第二压缩空气供应模块
243 第三压缩空气供应模块
335 另一压力调节器单元
400 控制的方法
410 接收的步骤
420 传输的步骤
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