本實用新型屬于汽車制動技術領域，具體的說是一種具有主動制動功能的氣壓制動系統(tǒng)。

背景技術：

目前隨著駕駛輔助技術的普及(如自適應巡航技術)以及自動駕駛技術的不斷探索，開發(fā)出一種安全可靠且具有主動制動功能的制動系統(tǒng)成為亟需解決的問題。駕駛輔助技術和自動駕駛技術對制動系統(tǒng)要求：其一要實現(xiàn)主動制動功能；其二要響應快速準確，使制動力能穩(wěn)定跟隨期望制動力。此外在新能源汽車中，電機制動力參與制動，需要氣壓制動力協(xié)調(diào)電機制動力變化，要求制動系統(tǒng)前、后軸的制動力可以獨立調(diào)節(jié)。本實用新型提出的具有主動制動功能的氣壓制動系統(tǒng)可以應用于具有自適應巡航功能的純電動客車上，還可以應用于具有制動能量回收功能的純電動客車上。

申請?zhí)枮?01410421560.4的中國專利提出了一種車輛電控氣壓制動系統(tǒng)，其通過在行車制動閥并聯(lián)兩個比例電磁閥，實現(xiàn)主動增壓功能。其具有人工駕駛和無人駕駛兩種模式。然而其構型只能增壓和減壓，沒有保壓功能，也無法實現(xiàn)制動防抱死功能。

申請?zhí)枮?01610517776.X的中國專利提出了一種純電動公交客車制動控制系統(tǒng)及其控制方法，其通過在后軸制動管路加裝ASR閥實現(xiàn)后軸制動力的獨立控制，然而其構型無法實現(xiàn)前軸制動力的控制，只能通過人工制動的方法對前軸施加制動力。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型提供了一種可以獨立控制氣壓制動系統(tǒng)前、后軸制動力，能實現(xiàn)客車自適應巡航系統(tǒng)或者制動能量回收系統(tǒng)的主動制動功能和防抱死功能的具有主動制動功能的氣壓制動系統(tǒng)。

本實用新型技術方案結合附圖說明如下：

一種具有主動制動功能的氣壓制動系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括壓力源模塊、壓力調(diào)節(jié)模塊、執(zhí)行模塊；所述的壓力源模塊用于采集并儲存氣體；所述的壓力調(diào)節(jié)模塊用于調(diào)節(jié)所采集的氣體；所述的執(zhí)行模塊用于實現(xiàn)行車制動和測量車輪輪速；所述的壓力源模塊與壓力調(diào)節(jié)模塊通過管路連接，使前軸與后軸連接；所述的執(zhí)行模塊的一端與前輪、后輪連接，另一端與壓力調(diào)節(jié)模塊通過管路連接。

所述的壓力源模塊包括氣泵26、卸荷閥25、濕儲氣筒24、四回路保護閥22、前軸干儲氣筒20和后軸干儲氣筒21；所述的壓力調(diào)節(jié)模塊包括制動閥9、前軸TCS閥7、后軸TCS閥10、前軸雙通單向閥8、后軸雙通單向閥11、前軸壓力傳感器28、后軸壓力傳感器29、前軸三通3、后軸三通15、前右ABS閥2、前左ABS閥4、后右ABS閥16、后左ABS閥14、手動閥23和快放閥19；所述的執(zhí)行模塊包括前軸右輪制動氣室1、前軸左輪制動氣室5、后右制動氣室17、后左制動氣室13、前右輪速傳感器27、前左輪速傳感器6、后右輪速傳感器18和后左輪速傳感器12；

所述的氣泵26的出口a與卸荷閥25的入口p管路連接；所述的卸荷閥25的出口a與濕儲氣筒24的入口p管路連接；所述的濕儲氣筒24的出口a與四回路保護閥22的入口p管路連接；所述的四回路保護閥22三個出口a1、a2、a3分別與手動閥23、前軸干儲氣筒20、后軸干儲氣筒21的入口p口管路連接；所述的手動閥23的出口a1與快放閥19的入口p管路連接；所述的快放閥19的出口a2、a1分別與后右制動氣室17的前腔p1口、后左制動氣室13的前腔p1管路連接；所述的快放閥19的出口a3與大氣相通；所述的前軸干儲氣筒20的出口a分別與前軸TCS閥7的入口p口和制動閥9的前腔入口p1管路連接；所述的后軸干儲氣筒21的出口a分別與制動閥9的后腔入口p2和后軸TCS閥10的入口p管路連接；所述的前軸TCS閥7的出口a與前軸雙通單向閥8的入口p1管路連接；所述的制動閥9的前腔出口a1與前軸雙通單向閥8的入口p2管路連接；所述的后軸TCS閥10的出口a與后軸雙通單向閥11的入口p1管路連接；所述的后軸雙通單向閥11的入口與制動閥9的后腔出口a2管路連接；所述的前軸雙通單向閥8的出口a與前軸壓力傳感器28的入口p口管路連接；所述的壓力傳感器28的出口a與前軸三通3的入口p管路連接；所述的后軸雙通單向閥11的出口a與后軸壓力傳感器29的p口管路連接；所述的后軸壓力傳感器29的a口與后軸三通15的入口p管路連接；所述的前軸三通3的出口a1、a2分別與前右ABS閥2的入口p和前左ABS閥4的入口p管路連接；所述的后軸三通15的出口a1、a2分別與后右ABS閥16的入口p和后左ABS閥14的入口p管路連接；所述的前右ABS閥2的出口a與前軸右輪制動氣室1的入口p管路連接；所述的前左ABS閥4的出口a與前軸左輪制動氣室5的入口p管路連接；所述的后右ABS閥16的出口a與后右制動氣室17的入口p2管路連接；所述的后左ABS閥14的出口a與后左制動氣室13的后腔入口p2管路連接；所述的前右ABS閥2的a口、所述的前軸右輪制動氣室1與前右車輪相連；所述的前右車輪上設置有前右輪速傳感器27；所述的前軸左輪制動氣室5與前左車輪相連；所述的前左車輪上設置有前左輪速傳感器6；所述的后右制動氣室17與后右車輪相連；所述的后右車輪上設置有后右輪速傳感器18；所述的后左制動氣室13與后左車輪相連；所述的后左車輪上設置有后左輪速傳感器12。

本實用新型的有益效果為：

1、目前沒有前、后軸壓力可以分別獨立控制的構型，而本實用新型提出了一種氣壓制動系統(tǒng)構型，可以實現(xiàn)前、后軸制動壓力的獨立控制。

2、本實用新型提出的氣壓制動系統(tǒng)構型可以實現(xiàn)制動防抱死功能。

3、本實用新型提出的氣壓制動系統(tǒng)構型基于原有氣壓制動系統(tǒng)，通過加裝TCS閥、ABS閥、雙通單向閥、壓力傳感器改裝而得。改裝容易，推廣性強。

4、本實用新型提出的氣壓制動系統(tǒng)構型應用技術范圍廣，可以用于客車自適應巡航系統(tǒng)的制動執(zhí)行層、單電機驅動電動客車制動能量回收系統(tǒng)的制動執(zhí)行層、雙電機驅動電動客車制動能量回收系統(tǒng)的制動執(zhí)行層、客車無人駕駛技術的制動執(zhí)行層。

附圖說明

圖1為本實用新型所述的具有主動制動功能的氣壓制動系統(tǒng)的結構示意圖；

圖2為本實用新型所述的具有主動制動功能的氣壓制動系統(tǒng)的控制方法的控制方法流程圖。

圖中：1、前軸右輪制動氣室；2、前右ABS閥；3、前軸三通；4、前左ABS閥；5、前軸左輪制動氣室；6、前左輪速傳感器；7、前軸TCS閥；8、前軸雙通單向閥；9、制動閥；10、后軸TCS閥；11、后軸雙通單向閥；12、后左輪速傳感器；13、后左制動氣室；14、后左ABS閥；15、后軸三通；16、后右ABS閥；17、后右制動氣室；18、后右輪速傳感器；19、快放閥；20、前軸干儲氣筒；21、后軸干儲氣筒；22、四回路保護閥；23、手動閥；24、濕儲氣筒；25、卸荷閥；26、氣泵；27、前右輪速傳感器；28、前軸壓力傳感器；29、后軸壓力傳感器。

具體實施方式

參閱圖1，一種具有主動制動功能的氣壓制動系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括壓力源模塊、壓力調(diào)節(jié)模塊、執(zhí)行模塊；主要由氣泵、卸荷閥、濕儲氣筒、四回路保護閥、手動閥、兩個干儲氣筒、制動閥、兩個TCS閥、兩個雙通單向閥、兩個壓力傳感器、兩個三通、四個ABS閥、四個制動氣室組成。

所述的壓力源模塊采集并儲存氣體，包括氣泵26、卸荷閥25、濕儲氣筒24、四回路保護閥22、前軸干儲氣筒20和后軸干儲氣筒21。所述的氣泵26用于抽取外界空氣，并壓縮為高壓氣體儲存于濕儲氣筒24中。所述的卸荷閥25用于調(diào)節(jié)濕儲氣筒24中壓縮空氣的壓力，使之保持在規(guī)定的壓力范圍內(nèi)，同時使氣泵26卸荷空轉，減少功率損失。所述的四回路保護閥22確保當某一回路失效時其它回路仍能正常工作。所述的后軸干儲氣筒21用于儲存后軸高壓制動氣體。所述的前軸干儲氣筒20用于儲存前軸高壓制動氣體。

所述的壓力調(diào)節(jié)模塊用于調(diào)節(jié)所采集的氣體，包括制動閥9、前軸TCS閥7、后軸TCS閥10、前軸雙通單向閥8、后軸雙通單向閥11、前軸壓力傳感器28、后軸壓力傳感器29、前軸三通3、后軸三通15、前右ABS閥2、前左ABS閥4、后右ABS閥16、后左ABS閥14、手動閥23和快放閥19。

所述的手動閥23用于施加或解除駐車制動。所述的快放閥19用于駐車制動時放出制動氣室前腔氣體。當快放閥19的p口有高壓氣體時，a1與a2口封閉，當快放閥19的p口無高壓氣體，a口與大氣相通；所述的制動閥9連接制動踏板，用于調(diào)節(jié)前后軸制動氣室壓力。所述前軸TCS閥7和后軸TCS閥10是常閉電磁閥，控制氣體的流進流出。所述前軸雙通單向閥8和后軸雙通單向閥11有兩個入口p1、p2一個出口a，可以使入口壓力更高的一路氣體進入制動氣室。雙通單向閥8連接在前軸制動管路。雙通單向閥11連接在后軸制動管路。所述前右ABS閥2、前左ABS閥4、后右ABS閥16、后左ABS閥14是直接控制式氣壓調(diào)節(jié)器，包括膜片式進氣閥、膜片式排氣閥和兩個兩位三通電磁閥組成，用于調(diào)節(jié)制動氣室1、制動氣室5、制動氣室17、制動氣室13的壓力。ABS電磁閥有兩條線束分別驅動進氣閥線圈和排氣閥線圈，其工作原理是：若兩條線圈線均未通電(ABS閥未通電狀態(tài))，p和a口導通，制動氣室增壓；若排氣閥線圈通電，進氣閥線圈條線未通電(ABS閥半通電狀態(tài))，p和大氣相通，制動氣室減壓，若兩條線圈均通電(ABS閥全通電狀態(tài))，p、a口封閉，制動氣室保壓。所述前軸壓力傳感器28、后軸壓力傳感器29為BOSCH公司生產(chǎn)的主動式壓力傳感器，用以檢測前、后軸制動壓力。

所述的執(zhí)行模塊用于實現(xiàn)行車制動和測量車輪輪速，包括前軸右輪制動氣室1、前軸左輪制動氣室5、后右制動氣室17、后左制動氣室13、前右輪速傳感器27、前左輪速傳感器6、后右輪速傳感器18和后左輪速傳感器12。

所述前右制動氣室1、前左制動氣室5為前軸右輪和前軸左輪的單腔制動氣室，用于實現(xiàn)行車制動。所述后右制動氣室17、后左制動氣室13為后軸右輪和后軸左輪的雙腔制動氣室，后腔用于實現(xiàn)行車制動和前腔用于駐車制動。前右輪速傳感器27、前左輪速傳感器6、后右輪速傳感器18、后左輪速傳感器12為霍爾式輪速傳感器，用于測量前軸右輪、前軸左輪、后軸右輪、后軸左輪的車輪輪速。

一種具有主動制動功能的氣壓制動系統(tǒng)的連接關系如下：

氣泵26通過卸荷閥25與濕儲氣筒24連接。濕儲氣筒24與四回路保護閥22連接。四回路保護閥22分出三路分別接入前、后軸的干儲氣筒和手動閥23。對于每個軸的氣壓回路：干儲氣筒分出兩路連接到TCS閥和制動閥入口，TCS閥和制動閥出口與一個雙通單向閥連接，雙通單向閥通過壓力傳感器與三通連接，三通分出兩路通過ABS閥連接到制動氣室。手動閥通過快放閥19連接到后軸的制動氣室前腔。

所述的氣泵26的出口a與卸荷閥25的入口p管路連接；所述的卸荷閥25的出口a與濕儲氣筒24的入口p管路連接；所述的濕儲氣筒24的出口a與四回路保護閥22的入口p管路連接；所述的四回路保護閥22三個出口a1、a2、a3分別與手動閥23、前軸干儲氣筒20、后軸干儲氣筒21的入口p口管路連接；所述的手動閥23的出口a1與快放閥19的入口p管路連接；所述的快放閥19的出口a2、a1分別與后右制動氣室17的前腔p1口、后左制動氣室13的前腔p1管路連接；所述的快放閥19的出口a3與大氣相通；所述的前軸干儲氣筒20的出口a分別與前軸TCS閥7的入口p口和制動閥9的前腔入口p1管路連接；所述的后軸干儲氣筒21的出口a分別與制動閥9的后腔入口p2和后軸TCS閥10的入口p管路連接；所述的前軸TCS閥7的出口a與前軸雙通單向閥8的入口p1管路連接；所述的制動閥9的前腔出口a1與前軸雙通單向閥8的入口p2管路連接；所述的后軸TCS閥10的出口a與后軸雙通單向閥11的入口p1管路連接；所述的后軸雙通單向閥11的入口與制動閥9的后腔出口a2管路連接；所述的前軸雙通單向閥8的出口a與前軸壓力傳感器28的入口p口管路連接；所述的壓力傳感器28的出口a與前軸三通3的入口p管路連接；所述的后軸雙通單向閥11的出口a與后軸壓力傳感器29的p口管路連接；所述的后軸壓力傳感器29的a口與后軸三通15的入口p管路連接；所述的前軸三通3的出口a1、a2分別與前右ABS閥2的入口p和前左ABS閥4的入口p管路連接；所述的后軸三通15的出口a1、a2分別與后右ABS閥16的入口p和后左ABS閥14的入口p管路連接；所述的前右ABS閥2的出口a與前軸右輪制動氣室1的入口p管路連接；所述的前左ABS閥4的出口a與前軸左輪制動氣室5的入口p管路連接；所述的后右ABS閥16的出口a與后右制動氣室17的入口p2管路連接；所述的后左ABS閥14的出口a與后左制動氣室13的后腔入口p2管路連接；所述的前右ABS閥2的a口、所述的前軸右輪制動氣室1與前右車輪相連；所述的前右車輪上設置有前右輪速傳感器27；所述的前軸左輪制動氣室5與前左車輪相連；所述的前左車輪上設置有前左輪速傳感器6；所述的后右制動氣室17與后右車輪相連；所述的后右車輪上設置有后右輪速傳感器18；所述的后左制動氣室13與后左車輪相連；所述的后左車輪上設置有后左輪速傳感器12。

氣壓制動系統(tǒng)工作工程如下：

駕駛員模式行車制動系統(tǒng)工作過程：

前軸TCS閥7、前軸TCS閥10始終處于關閉狀態(tài)。駕駛員踩下制動踏板，帶動制動閥9的前腔和后腔閥門打開，踏板深度越大，閥門開度越大，空氣流量越大。高壓空氣由前軸干儲氣筒20的a口出來進入制動閥9的前腔p1口，經(jīng)過制動閥9限流后從a1口出來進入前軸雙通單向閥8的p2口。前軸雙通單向閥8的p1口無高壓氣體，因此前軸雙通單向閥22的p2-a口導通。高壓氣體從前軸雙通單向閥8的a口出來經(jīng)過前軸的前軸壓力傳感器28、前軸三通3進入前右ABS閥2的p口和前左ABS閥4的p口。前右ABS閥2和前左ABS閥4處于未通電狀態(tài)，p-a2口導通，高壓氣體由前右ABS閥2的a2口和前左ABS閥4的a2口進入前右制動氣室1和前左制動氣室5，分別對前軸右輪和前軸左輪施加制動力。

高壓空氣由后軸干儲氣筒21的a口出來進入制動閥9的后腔p2口，經(jīng)過制動閥9限流后從a2口出來進入后軸雙通單向閥11的p2口。后軸雙通單向閥11的p1口無高壓氣體，因此后軸雙通單向閥11的p2-a口導通。高壓氣體從后軸雙通單向閥11的a口出來經(jīng)過后軸壓力傳感器29、后軸三通15進入后右ABS閥16的p口和后左ABS閥14的p口。后右ABS閥16和后左ABS閥14處于未通電狀態(tài)，p-a2口導通，高壓氣體由后右ABS閥16的a2口和后左ABS閥14的a2口進入后右制動氣室17的后腔和后左制動氣室13的后腔，分別對后軸右輪和后軸左輪施加制動力。

增壓模式系統(tǒng)工作過程：

當上層控制系統(tǒng)對氣壓制動系統(tǒng)施加增壓請求后，制動控制器響應指令，前軸TCS閥7和后軸TCS閥10通電打開。

高壓空氣由前軸干儲氣筒20的a口出來進入前軸TCS閥7的p口，經(jīng)過前軸TCS閥7從a口出來進入前軸雙通單向閥8的p1口。前軸雙通單向閥8的p2口無高壓氣體，因此前軸雙通單向閥8的p2-a口導通。高壓氣體從前軸雙通單向閥8的a口出來經(jīng)過前軸三通3進入前右ABS閥2的p口和前左ABS閥4的p口。前右ABS閥2和前左ABS閥4的p-a2口導通，高壓氣體由前右ABS閥2的a2口和前左ABS閥4的a2口進入前右制動氣室1和前左制動氣室5，分別對前軸右輪和前軸左輪施加制動力。

高壓空氣由后軸干儲氣筒21的a口出來進入后軸TCS閥10的p口，經(jīng)過后軸TCS閥20限流后從a口出來進入后軸雙通單向閥11的p2口。后軸雙通單向閥15的p2口無高壓氣體，因此后軸雙通單向閥15的p2-a口導通。高壓氣體從后軸雙通單向閥11的a口出來經(jīng)過后軸三通15進入后右ABS閥16的p口和后左ABS閥14的p口。后右ABS閥16和后左ABS閥14的p-a2口導通，高壓氣體由后右ABS閥16的a2口和后左ABS閥14的a2口進入后右制動氣室17的后腔和后左制動氣室13的后腔，分別對后軸右輪和后軸左輪施加制動力。

保壓模式系統(tǒng)工作過程：

當上層控制系統(tǒng)對氣壓制動系統(tǒng)施加保壓請求后，制動控制器響應指令，前右ABS閥2、前左ABS閥4、后左ABS閥14、后右ABS閥16全通電狀態(tài)。前軸TCS閥7和后軸TCS閥10斷電。制動氣室氣體與管路不連接，實現(xiàn)保壓。

減壓模式系統(tǒng)工作過程：

當上層控制系統(tǒng)對氣壓制動系統(tǒng)施加減壓請求后，制動控制器響應指令，前右ABS閥2、前左ABS閥4、后左ABS閥14、后右ABS閥16半通電狀態(tài)，前軸TCS閥7和后軸TCS閥10斷電。制動氣室與大氣相通，實現(xiàn)減壓。

駐車制動系統(tǒng)工作過程：

駕駛員操作駐車制動手柄放置在駐車位置，手動閥23的a1口與大氣相通，快放閥25中p口的高壓氣體經(jīng)過手動閥a2口排出至大氣。后左制動氣室13前腔和后右制動氣室17前腔中的高壓氣體通過快放閥19排出至大氣。后左制動氣室13前腔和后右制動氣室17中的彈簧力釋放，實施駐車制動。

解除駐車制動系統(tǒng)工作過程：

駕駛員操作駐車制動手柄放置在行車位置，手動閥23的a1口與p口相通，濕儲氣筒24中的高壓氣體通過四回路保護閥22、手動閥23進入快放閥19，并由快放閥19的a2口、a1口進入后右制動氣室17和后左制動氣室13的前腔。制動氣室前腔的彈簧被壓回，解除駐車制動。

參閱圖2，一種具有主動制動功能的氣壓制動系統(tǒng)的控制方法，該控制方法包括以下步驟：

步驟一、檢測主動制動標志位是否為1；

步驟二、檢測車輪是否有抱死傾向，若有抱死傾向進入防抱死模式；

步驟三、分配前后軸制動壓力；

步驟四、輸出閥控制電流信號。

所述的步驟一的具體步驟為：主動制動標志位由整車控制器發(fā)出，制動控制器接受信號，當整車需求主動制動時，主動制動標志位置1，若主動制動標志位為0，前軸TCS閥7、后軸TCS閥10、前右ABS閥2、前左ABS閥4、后右ABS閥16、后左ABS閥14均斷電，系統(tǒng)初始化，若主動標志位為1，執(zhí)行步驟二。

所述的步驟二的具體步驟為：檢測是否有抱死傾向通過滑移率判斷，第i個輪胎滑移率計算如下式所示：

其中v為車速,單位為m/s，車速通過最大輪速法確定，選擇4個輪胎輪速最大的計算車速，輪速由輪速傳感器獲得；ωi為第i個輪的輪速，單位為rad/s；r為車輪的滾動半徑，單位為m；若滑移率大于門限值S1＝20％，輪胎有抱死傾向，執(zhí)行步驟四，進入防抱死模式；否則執(zhí)行步驟三。

所述的步驟三的具體步驟為：

31)由整車控制器ECU獲取期望總制動力信號；

32)通過載荷傳感器獲取整車載荷大小；

33)根據(jù)整車載荷和期望總制動力在該車型的制動力分配曲線圖上找到f線組和r線組上對應的曲線，兩條線的交點所對應的制動力分配系數(shù)即為理想制動力分配系數(shù)，也就是本實用新型在該載荷下取用的整車制動力分配系數(shù)β；

34)根據(jù)制動力分配系數(shù)β，計算前后軸分配的期望制動壓力。具體計算方式為前軸制動力等于制動力分配系數(shù)β乘以整車期望總制動力，后軸制動力為整車期望總制動力減去前軸制動力。

所述的步驟四的具體步驟為：

通過壓力傳感器獲取前后軸當前制動氣室壓力，將前后軸期望制動壓力與前后軸當前制動壓力比較，輸出閥控制電流信號；具體方法為：

若i軸期望制動壓力>當前制動壓力，則控制i軸增壓：該軸ABS閥的進氣閥線圈和排氣閥線圈均不通電，該軸的TCS閥通電；

若i軸需求制動壓力＝當前制動壓力，則控制i軸的保壓：該軸ABS閥的進氣閥線圈通電、排氣閥線圈不通電，該軸的TCS閥通電；

若i軸需求制動壓力<當前制動壓力，則控制i軸減壓；該軸ABS閥的進氣閥線圈不通電、排氣閥線圈通電，該軸的TCS閥通電。

其中，i軸為前軸或者是后軸。