CN114728643A - 用于机动车辆的制动***以及拖车空气供给和控制模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于具有接口以连接拖车制动***的机动车辆的电子制动***的拖车空气供给和控制模块(20)以及一种具有接口以连接拖车制动***的机动车辆的包括拖车空气供给和控制模块(20)的制动***。根据本发明的拖车空气供给和控制模块(20)包括：至少两个电气端(201a、201b)，其配置为能够接收两个独立但冗余的电控制输入信号，所述电控制输入信号包括用于预设制动控制出口压力的信号；至少一个阀(21a、21b、21c、21d)，其配置为能够将来自气压源(60)的恒定气压调节到所述预设制动出口压力；至少一个制动供给压力端(C)，其是气动出口并配置为能够向拖车的气动制动***提供制动供给出口压力；至少一个制动控制压力端(D)，其是第二气动出口并配置为能够向拖车的气动制动***提供所述预设制动控制出口压力，其中，所述气压源(60)布置在所述拖车控制模块(20)内。

Description

用于机动车辆的制动***以及拖车空气供给和控制模块
技术领域
本发明涉及一种用于装配有拖车的机动车辆的包括拖车空气供给和控制模块的制动***，并且涉及用于这种制动***的拖车空气供给和控制模块。
背景技术
如今，商用车辆的制动***在机动车辆及其拖车中都使用压缩空气进行操作。在制动***中，机动车辆和拖车之间的接口通过适当的压缩空气连接进行标准化。
然而，现代车辆制动***的电气化是减少辅助能源消耗、空间需求和噪音排放的一种有吸引力的方式。由于拖车通常具有较长的生命周期，因此在其整个生命周期中可能有许多不同的所有者，机动车辆制动***电气化的解决方案应与现有的拖车制动***兼容，后者通常仍与气动制动器一起工作，以便能够继续使用带有气动制动器的现有拖车。因此，需要一种优选用于现代机动车辆的机电制动***的解决方案，该解决方案能够控制拖车的气动制动***。
在例如文件DE10310235A1中描述的用于机动车辆和拖车的现有技术制动***中，拖车的制动器由拖车控制阀(TCV)或所谓的拖车控制模块(TCM)控制，该控制阀或模块位于机动车辆中并因此形成/形成其制动***的一部分。为了在一个制动回路信号不起作用的情况下也能提供制动压力，需要一个冗余的独立信号。因此，TCV/TCM包括至少两个独立的控制输入端，它们能够接收来自电子控制单元(ECU)的输入，该电子控制单元(ECU)处理由车辆操作员操作的行车制动器的信号，如果需要让车辆减速。在使用TCV的情况下，从ECU到TCV/TCM的这些输入在使用TCV的情况下都是气动的，而在使用TCM的情况下一个是气动的，一个是来自电控制线路的电动的。此外，TCV/TCM包括来自驻车制动器的反向气动控制输入、压缩空气供给入口和两个耦接头输出(气动出口)，一个耦接头输出用于拖车的空气供给，一个用于拖车制动器的气动控制线路。此外，机动车辆和拖车之间还可以选择采用按照ISO11992进行标准化的24V CAN总线形式的数字通信线路。例如在文件EP1127764中提供了现有技术的TCM的内部设计的描述。根据文件中公开的现有技术的TCM设置有三个不同的电磁阀，它们与继动阀相结合允许调节拖车制动单元的制动压力。
发明内容
由于机动车辆的现代机电制动***只能提供电输出而不是至少一个气动输出，因此需要新的TCM。因此，本发明的目的是提供一种TCM和一种机动车辆中的非气动制动***，该机动车辆具有与上述现有技术的气动拖车制动***兼容的TCM。
这种TCM和用于具有TCM的机动车辆的制动***由独立权利要求的主题提供。具有有利效果的本发明的其它发展由从属权利要求提供。
根据本发明的用于机动车辆制动***的拖车控制模块向气动拖车制动***提供预设制动控制出口压力，并且包括至少两个电气端，所述电气端配置为接收两个独立但冗余的电控制输入信号，该信号包括用于预设制动控制出口压力的信号。拖车控制模块还包括：至少一个阀，其配置为能够将来自气压源的恒定气压调节到预设制动出口压力；至少一个制动供给压力端，其配置为能够将制动供给出口压力提供到拖车的气动制动***；以及至少一个制动控制压力端，其配置为能够向拖车的气动制动***提供预设制动控制出口压力。根据本发明，气压源位于拖车控制模块内，因此是拖车空气供给和控制模块(TASM)。
在本发明的一个有利实施例中，TASM包括配置为用作气压源的至少一个压缩机。
在本发明的实施例的另一有利发展中，TASM还包括空气处理单元，其配置为将压力水平稳定在具有预设发散度的预设值附近，并控制由气源提供的空气的湿度水平。通过这种方式，可以改善气压供给并确保空气质量稳定。
在本发明的实施例的另一有利发展中，拖车控制模块包括配置为能够储存由气源产生的气压的空气储存器。空气储存器的使用允许将气压存储一段时间。以这种方式，可以实现压缩机的操作独立于制动***的当前气压要求来控制。其还允许使用更小的压缩机，能耗更小，因为压缩机不需要直接向制动***提供一定的气压水平，而是能够在制动***不需要任何气压时及时重新填充空气储存器。
在本发明的又一个有利实施例中，TASM包括用于外部空气储存器的连接接口。通过此解决方案，可以省略TASM中的内部空气储存器，并在远程位置连接外部空气储存器。
在本发明的一个有利实施例中，TASM包括至少两个控制电磁线圈组，每个控制电磁线圈组包括负载阀和排气阀，并且每组允许单独控制制动控制出口压力并且经由其自己的控制通道彼此独立地控制。每个电磁线圈组都提供有来自两个不同制动ECU的独立但冗余的信号。因此，为了使TASM能够相互独立地处理不同但冗余的电信号并满足现有的安全要求，它还需要内部两个独立的压力控制通道，其中气动信号可以被处理到制动器控制出口压力。在TASM中使用电磁线圈的一个优点是电磁线圈在现有技术中是众所周知的，在维护方面也易于处理并且不需要大量的能量来操作。
根据本发明的TASM的另一有利实施例包括用于每个控制通道的未正常停放拖车的控制的常开排气阀。在本申请的上下文中，未正常停放的拖车是这样的拖车，其驻车制动器处于非激活状态，而它所附的车辆的驻车制动器处于激活状态，因为单独的车辆制动器在其处于激活状态时应该能够同时保持车辆和拖车处于驻车位置。这具有以下优点：组合停车稳定性不取决于拖车驻车制动器(并不总是基于弹簧制动)，而是仅取决于牵引机的驻车制动器(始终基于弹簧制动)。根据此定义，正常停放的拖车是指其驻车制动器处于激活状态的拖车，而它所附接的车辆的驻车制动器为也处于激活状态。
在本发明的另一有利实施例中，TASM包括用于每个控制通道的正常停放拖车的控制的常闭排气阀(例如作为电磁线圈)和反馈孔口，以实现双稳态驻车制动操作。
在本发明的另一有利实施例中，TASM包括用于一个控制通道的正常停放拖车的控制的常闭排气阀和反馈孔口，以及用于另一个控制通道的未正常停放拖车的控制的常开排气阀。
在本发明的又一个有利实施例中，TASM包括配置为测量拖车的制动控制出口压力的至少两个独立的压力传感器。通过这种方式，如果需要时，制动***和TASM的正确功能可以很容易地由机动车辆制动***的ECU控制和调整。
在本发明的另一有利实施例中，拖车空气供给和控制模块包括止回阀以在车辆和拖车之间意外断开时触发自动拖车紧急制动。如果在操作(行驶)过程中发生意外断开，法规要求拖车具有紧急制动功能。这可以通过止回阀来实现，该止回阀将供给压力直接提供到制动供给端。
根据本发明的机动车辆制动***包括至少两个独立的制动控制单元(ECU)，其配置为向TASM提供至少两个独立但冗余的电子信号，所述电子信号包括用于预设制动控制出口压力的信号。该制动***还包括根据本发明的拖车控制模块。
在机动车辆制动***的一个有利实施例中，其还包括多路转换器，其配置为在拖车和制动控制单元之间提供通信线路，但一次仅提供一个通信线路。
在根据本发明的机动车辆制动***的一个有利实施例中，其还包括拖车和制动控制单元之间的通信线路，其中多路转换器配置为将拖车连接到一个或另一个制动控制单元，使得同时只有一个制动控制单元与拖车连接。
附图说明
下面结合相应的附图更详细地解释本发明的实施例。附图示出：
图1是根据本发明的机动车辆制动***的示意图；
图2是根据本发明的TASM架构的示意图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的机动车辆制动***的示意性布局。根据本发明的制动***由至少两个独立的电源40a、40b供电并由至少两个独立的电子控制单元(ECU)10a、10b控制。在需要制动的情况下，脚制动传感器30由机动车辆的操作者操作。该信号在第一ECU10a和第二ECU 10b两者处提供。此外，驻车制动控制31也连接到两个ECU 10a、10b。驻车制动控制仅连接到一个ECU的实施例也是可能的。驻车制动控制31和脚制动传感器30都经由模拟电线路90与ECU 10a、10b连接，在本发明的其它实施例中，电线路90也可以是数字的。第一ECU 10a还通过数字电信号线路80与第二ECU 10b连接。ECU 10a、10b都能够经由数字电线路80控制四个车轮制动单元50a、50b、50c、50d(在其它实施例中可以多或少)，使得ECU10a、10b都能够通过至少两条独立的通信线路来命令车轮制动单元50a-50d。
车轮制动单元50a、50b以及第一ECU 10a由第一电源40a供电，而车轮制动单元50c、50d和第二ECU 10b由第二电源40b供电。
为了实现拖车的制动性能，ECU 10a、10b都经由模拟电线路90(在其它实施例中也可以是数字的)向拖车空气供给和控制模块(TASM)20发送冗余电信号，该模块向拖车制动***提供制动出口压力。TASM 20仅提供有用于调节拖车的制动压力的电信号。
多路转换器70通过根据现有技术已知的ISO11992的标准化CAN总线与拖车连接，并且将来自第一ECU 10a或第二ECU 10b的信号传递到拖车。它可以是物理的(通过激活开关)，也可以是功能性的(例如，通过连接到两个制动控制单元的互连总线，主站发出命令，而从站监听)。
在操作中，机动车辆的操作者(驾驶员)操作脚制动传感器(30)以满足正常的行车制动需要和如果要防止车辆在静止中移动则操作驻车制动控制31。电信号被传递到两个ECU 10a、10b，在此计算必要的制动力，ECU 10a、10b据此经由相应的数字电信号线路80控制机动车辆的车轮制动单元50a、50b、50c、50d。此外，需要施加到拖车的气动制动***的制动压力信息通过电信号经由模拟电线路90传递到TASM 20。根据ECU 10a、10b的给定信号，TASM调整所需的制动压力并将其提供给拖车的制动***。此外，根据多路转换器70的位置将ECU 10a、10b中的任一个的信息经由CAN总线提供给拖车。
图2示出了根据本发明的实施例的TASM的架构的示意性布局。TASM设置有作为气压源的压缩机60，以产生压缩空气。该压缩机由电动机逆变器单元61驱动，该电动机逆变器单元61由第一电源单元40a供电。产生的压缩空气经由空气处理单元62处的压力连接提供，空气处理单元62控制其压力水平和湿度水平。空气处理单元62由第二电源40b供电，但在另一个实施例中也可以由第一电源40a供电。空气处理单元从电动机逆变器单元61接收电信号并且能够通过包含的压力传感器来控制压力水平。
来自空气处理单元62的压缩空气随后储存在空气储存器63中，然后经由气压源线路23提供到止回阀25和两个电磁阀21b和21c。两个电磁阀在下文也称为负载阀21b、21c，它们处于常闭状态。在负载阀21b、21c的每一侧，放置有另外两个电磁阀21a、21d，它们也称为排气阀21a、21d，排气阀21a处于常开状态，而排气阀21d处于常闭状态。四个电磁阀21a-21d全部由机动车辆制动***的两个ECU 10a、10b的电信号控制。电磁阀21a、21b形成由第一ECU 10a控制的一组，电磁阀21c、21d形成由第二ECU 10b控制的第二组。
从两个负载阀21b、21c形成连接到止回阀25和对应的每组排气阀21a、21d的控制压力通道24。此外，从负载阀21b、21c的控制压力通道24还使双通道继动阀26和孔口27连接。因此，可以经由在负载阀21b、21c阀出口处提供的压力来控制止回阀25和双通道继动阀26。另一条称为排气压力线路22的压力线路从排气阀21a、21d和双通道继动阀26的出口通向排气出口端B，在排气出口端B处***中不再需要的压力可以被释放到大气中。
此外，止回阀25的一个出口经由制动供给压力出口29a连接到双通道继动阀26的一个入口，制动供给压力出口29a也通向制动供给压力端C，该制动供给压力端C是气动出口并提供压缩空气供给到拖车。如上所述，双通道继动阀26的一个出口连接至排气出口端B。双通道继动阀26的另一出口通过制动控制压力出口29b连接至制动控制压力端D。制动控制压力端D是第二气动出口，并向拖车提供拖车制动控制压力信号。制动控制压力出口29b中的压力由与两个ECU 10a、10b永久连接的两个压力传感器28a、28b测量。
在图2所示的本发明的实施例中，由压缩机60产生的压力由空气处理单元62提供，其中压缩空气被除湿。从空气处理单元，压缩空气被储存在空气储存器63中，空气储存器63可以在TASM内部或外部。通过使用空气储存器，可以将压缩机设计得更小，而不会冒不能提供所需气压水平的风险，而这可能在制动***操作期间的任何时候都需要。压缩空气可以储存在空气储存器63中，因此压缩机不一定需要能够为制动***提供恒定的高压。在制动***不需要压缩空气的情况下，压缩机可以容易地重新填充空气储存器并且在空气储存器63充满的情况下被关闭。这有助于节约能源，从而对能源消耗和成本产生积极影响。
来自空气储存器63的压力恒定的压缩空气可以直接提供到制动供给压力端C。
附图标记列表
10a 第一电子控制单元
10b 第二电子控制单元
20 拖车空气供给和控制模块(TASM)
201a、201b 电气端
21a、21d 电磁阀：排气阀
21b、21c 电磁阀：负载阀
22 排气压力线路
23 气压源线路
24 控制压力通道
25 止回阀
26 双通道继动阀
27 孔口
28a、28b 压力传感器
29a 制动供给压力出口
29b 制动控制压力出口
30 脚制动传感器
31 驻车制动控制
40a 第一电源
40b 第二电源
50a、50b、50c、50d 车轮制动单元
60 空气压缩机
61 电动机-逆变器单元
62 空气处理单元
63 空气储存器
70 多路转换器
80 数字电信号线
90 模拟电线路
B 排气出口端
C 第一出口，到拖车储气罐的制动空气供给压
力端
D 第二出口，制动控制压力端，向拖车提供拖车
制动控制压力信号

Claims (13)

1.一种用于带有包括气动制动***的拖车的机动车辆的制动***的拖车空气供给和控制模块(20)，配置为能够向拖车的所述气动制动***提供预设制动控制出口压力，所述拖车空气供给和控制模块(20)包括：
至少两个电气端(201a、201b)，其配置为能够接收两个独立但冗余的电控制输入信号，所述电控制输入信号包括用于预设制动控制出口压力的信号，
至少一个阀，其配置为能够将来自气压源(60)的恒定气压调节到所述预设制动出口压力，
至少一个制动供给压力端(C)，其配置为能够向拖车的气动制动***提供制动供给出口压力，
至少一个制动控制压力端(D)，其配置为能够向拖车的气动制动***提供所述预设制动控制出口压力，其中，
所述气压源(60)布置在所述拖车控制模块(20)内。
2.根据权利要求1所述的拖车空气供给和控制模块(20)，其中，所述拖车空气供给和控制模块(20)还包括配置为能够用作所述气压源(60)至少一个压缩机(60)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的拖车空气供给和控制模块(20)，其中，所述拖车空气供给和控制模块(20)还包括配置为能够调节由气源提供的空气的压力和湿度水平的空气处理单元。
4.根据前述权利要求中任一项所述的拖车空气供给和控制模块(20)，其中，所述拖车空气供给和控制模块(20)包括配置为能够储存由气源产生的气压的空气储存器。
5.根据前述权利要求中任一项所述的拖车空气供给和控制模块(20)，其中，所述拖车空气供给和控制模块(20)包括用于外部空气储存器的气动接口。
6.根据前述权利要求中任一项所述的拖车空气供给和控制模块(20)，其中，所述拖车控制模块包括至少两个控制电磁线圈组(21a、21b、21c、21d)，每个控制电磁线圈组包括至少一个负载阀(21b、21c)和至少一个排气阀(21a、21d)并形成一个控制通道的一部分。
7.根据权利要求6所述的拖车空气供给和控制模块(20)，其中，所述拖车空气供给和控制模块(20)包括用于每个控制通道的未正常停放拖车的控制的常开排气阀(21a)。
8.根据权利要求6所述的拖车空气供给和控制模块(20)，其中，所述拖车空气供给和控制模块(20)包括用于每个控制通道的正常停放拖车的控制的常闭排气阀(21d)和反馈孔口(27)。
9.根据权利要求6所述的拖车空气供给和控制模块(20)，其中，所述拖车空气供给和控制模块(20)包括用于一个控制通道的正常停放拖车的控制的常闭排气阀(21d)和反馈孔口(27)以及用于另一个控制通道的未正常停放拖车的控制的常开排气阀(21a)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的拖车空气供给和控制模块(20)，其中，所述拖车空气供给和控制模块(20)包括配置为能够测量拖车的制动控制出口压力的至少两个独立的压力传感器(28a、28b)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的拖车空气供给和控制模块(20)，其中，所述拖车空气供给和控制模块(20)包括止回阀(25)以在断开时触发自动拖车紧急制动。
12.一种机动车辆制动***，包括：
至少两个独立的制动控制单元(10a、10b)，其配置为能够控制至少一个车轮制动单元(50a、50b、50c、50d)，
根据前述权利要求中任一项所述的拖车空气供给和控制模块(20)，
其中，每个制动控制单元(10a、10b)向所述拖车空气供给和控制模块(20)提供独立但冗余的电控制信号。
13.根据前述权利要求所述的机动车辆制动***，其中，所述机动车辆制动***还包括在拖车和所述制动控制单元(10a、10b)之间的通信线路，其中，多路转换器(70)配置为能够将拖车连接到一个或另一个制动控制单元(10a、10b)，使得同时只有一个制动控制单元(10a、10b)与拖车连接。
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