Устройство управления торможением транспортного средства

Устройство управления торможением транспортного средства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к системам электронного управления торможением транспортных средств. Цель изобретения - повышение Э Ьфективности управления торможением. Устройство содержит множество каналов управления давлением в тормозной системе, работающих по команде задатчика 2 на тормозной педали с учетом условий TOpNio- жения, и замкнутую цепь обратной связи , на которую подается сигнал ошибки Fg в скорости торможения, определяемый сумматором 17. Сигнал, подаваемый с задатчика 2, корректируется в зависимости от интегральной функции ошибки вскорости торможения.Корректировки осуществляются с помощью умножителя 19,на один вход которого подается сигнал сзадатчика 2,а на другойсигнал коррекции, вырабатываемый интегратором 20. Сигнал коррекции подается с интегратора 20 непрерывно, а цепь обратной связи отключается в любой заданный момент времени путем отключения сигнала ошибки Fe торможения от входа интегратора ф-лы, 3 ил. 20. 4 з.п. § СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К flATEHTV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4027659/27-!1 (22) 29.05.86 (31) 8513688 (32) 30.05.85 (33) GB (46) 15.01.89. Бюл. Ф 2 (71) Лукас Индастриз Паблик Лимитед

Компани (СВ) (72) Малькольм Брирли (GB) (53) 629. I 13-59 (088. 8) (56) Патент Великобритании N9 1535921, кл, F F, 1978. (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТОРМОЖЕ—

НИЕМ ТРАНСПО РТНОI О СРЕЦСТВА (57) Изобретение относится к систе— мам электронного управления торможением транспортных средств. Цель изобре тения — повышение э .1фективности управления торможением. Устройство содержит множество каналов управления (51) 4 В 60 Т 8/58 13/68 17 22 давлением в тормозной системе, работающих по команде задатчика 2 на тормозной педали с учетом условий торМожения, и замкнутую цепь обратной связи, на которую подается сигнал ошибки F< в скорости торможения, определяемый сумматором 17. Сигнал, подаваемый с задатчика 2, корректируется в зависимости отинтегральной функции ошибки в скорости торможения. Корректировки осуществляются с помощьюумножи— теля 19,на одинвход которогоподается сигнал с задатчика 2, а на другой — сигнал коррекции, вырабатываемый интегратором 20. Сигнал коррекции подается с интегратора 20 непрерывно, а цепь обратной связи отключается в любой заданный момент времени путем отключения сигнала ошибки F торможения от входа интегратора 20. 4 з.п. ф-лы, 3 ил .! 452474

Изобретение относится к системам электронного управления торможением трап с по ртных сред с тв .

Цель изобретения — повышение эф5 фективности управления торможением, На фиг. l изображена блок-схема устройства управления торможением транспортного средства; на фиг.2 более подробная блок-схема, изображенная на фиг.l; на фиг. 3 — система управления интегратором.

Устройство имеет цепь 1 управления давлением, на которую подается входной электрический сигнал 3 с за- 15 датчика 2, расположенно о на тормозной педали, который сравнивается

; с выходным сигналом P датчика 3 дав,ления и образуется сигнал ошибки Е, „ который подается на вход логическо- 2р ! го устройства 4 управления давле1нием, выходной сигнал с которого вы-! зывает изменение давления с помощью электропневматического или электро1 гидравлического преобразователя 5 в таком направлении, что амплитуда сигнала ошибки Е уменьшается. Преоб.разователь 5 запитывается от резер—

:вуара 6 со сжатым воздухом или жидкостью. ЗО

Схема и конструкция устройства 4 управления давлением определяется типом используемого преобразователя 5. Известны преобразователи двух ти,пов: аналоговый преобразователь, в котором выходное давление клапана устанавливается пропорциональным току через соленоид, и цифровой преобразо— ватель, показанный на фиг.l„ в кото ром пара простых сопеноидных клапа:нов 7 и 8 работает так, чтобы увеличить или уме »шать давление в камере, причем работа этих клапанов опреде— ляется выбором тока через них. Каждый пневмопреобразователь имеет переход в 45 ный клапан 9, который реагирует на давление в камере и приходит в рабочее состояние, когда усилие торможе— ния в приводах 10 и 11 тормозов 12 становится равным упомянутому конт— рольному давлению. Давление в камере быстро изменяется при открытии клапана, что обеспечивает быстрое срабатывание цепи управления, делая устройство точным и чувствительным.

Устройство содержит также блок 13 управления торможением, который преобразует сигнал D, поступающий непосредственно с задатчика 2 тормозной педали, до того, как этот сигнал поступит на устройство 4. На практике сигналы обычно поступают раздельно: для передней оси — D и задней оси—

D„, а в сложных системах могут поступать раздельно по четырем каналам.

Сигналы нагрузки L формируют один или более датчиков !4 нагрузки на транспортном средстве 15, а сигналы замедления F движения транспортного средства поступают от деселеромет-ра !6. Сигналы торможения от перед— ней и задней осей — В и  — подаютF R ся на тормоза транспортного средства (на фиг. ) показана стрелками.

Сигналы 0 в первом сумматоре-вычитателе 7 сравниваются с сигналом F, поступающим от деселерометра !6, и образуется сигнал ошибки Е, который поступает на блок 13 вместе с сигналом нагрузки Ь на оси. Результирующие скорректированные сигналы ошибок

F,- (передний) и R < (задний) поступаю г на второй сумматор-вычитатель 18 вместе с сигналом D 1! с задатчика 2 и сигналом Р, для формирования сигнала ошибки Е, поступающего на устройство 4.

На фиг.2 подробно показано устройство управления.

В данном устройстве команды управления торможением транспортного средс.тва в виде электрических сигналов снимаются с. задатчика 2 на педали и подаются на умножитепь 19, который выдает команды изменения давления для цепей торможения на каждую ось или колесо транспортного средства и имеет блоки управления давлением с замкнутыми цепями обратной связи, имеющие электропневматические и электрогидравлические клапаны 7 и 8 управления и элементы обратной связи.

В устройстве, показанном на фиг.3, на цепь управления давлением сигналы D поступают так, как в устройст- ве, показанном на фиг. 2, но они объединены в одной обшей системе управления торможением, в которой сигналы ошибок F< образуемые как разность между сигналом торможением D и измеренной величиной сигнала Г, используются для регулировки сигналов команды торможения так, чтобы обеспечить действие интегральной системы управления, благодаря чему измеренная величина торможения станет равной требуемой величине. В устройстl4

52474

55 не (фиг. 2) данггая регулировка обеспечивается в каждом каггале с помощью соответствующе го умножит еля 1 9, на один вход которого подается сигнал

D< или Dp, а на другой — сигнал корректировки с интегратора 20 ошибки торможения через распределительный блок 21. Этот сигнал корректировки непрерывно поступает с интегратора

20, но цепь управления может быть отключена на любое заранее выбранное время за счет отключения сигнала ошибки от входа. интегратора 20.

Сигналы D R и DF, генерируемые задатчиком 2, усиливаются в умножителях 19 на коэффициенты РЧГ, РМЕ, различные для передней и задней осей, так как сигналы с выхода интегратора 20 преобразуются в распределительном блоке 21 с учетом коэффициентов

Р и Р, выбираемых в простейшем случае конструктором устройства. Сигнал

D используется также для формирования сигнала торможения после фильтрации в фильтре 22, сглаживающего изменения входного сигнала до такой степени, при которой оказывается возможным обеспечить транспортным средством одинаковые характеристики. Интегратор 20 реагирует на сигнал ошибки Гг при условии, что блок 23 управления интегратором 20 допускает срабатывание цепи обратной связи, генерируя медленно изменяющийся сигнал коррекции, который после его корректировки на коэффициент Р,P F управляет работой умножителей 19.

Интегратор 20 служит для получения непрерывного сигнала коррекции торможения величиной, определяемой амплитудой сигнала ошибки F и поE стоянными времени интегратора 20 при замкнутой цепи управления торможением, или служит для поддержания какого-либо уровня сигнала коррекции при разомкнутой цепи управления. Интег— ратор 20 так, как и другие блоки управления, выполнен в цифровом виде, и, следовательно, его характеристики не ухудшаются и не подвержены дрейфу, благодаря чему любой установленный уровень сигнала коррекции будет сохраняться неопределенно долгое время, если входной сигнал прервется.

Гланная цепь обратной связи транспортного средства обеспечивается с помощью бортового деселерометра

{такого как деселерометр 16) или пу510

50 тем получения сигналов торможения с датчиков скорости вращения колеса, преобразуя сигналы с датчиков известным способом. Множество сигналов с датчиков скорости вращения колес, генерируемых в автомобиле, оборудованном антиблокировочной системой, можно считать сигналом торможения, поступающим из сложного датчика скорости вращения колеса, известного как эталонное транспортное средство. Сигнал ошибки F< образуется путем сраннения сигнала D с взятым в удобном масштабе сигналом F и подается на вход интегратора, причем сигнал ошибки F является положительным, если скорость торможения транспортного средства ниже требуемого значения и в этом случае сигнал на выходе интегратора вызывает медленное увеличение давления в тормозной системе до тех пор, пока сигнал ошибки не уменьшится до нуля. Наоборот, если скорость торможения транспортного средства больше заданного значения, то вырабатывается отрицательный сигнал ошибки FE, который интегрируется интегратором 20 и вызывает постепенное уменьшение давления в тормозной системе до тех пор, пока не будет достигнуто требуемое значение скорости торможения.

Эта замкнутая цепь обратной сняэи устроена так, что при определенных условиях может не срабатывать, обычно это происходит при скоростях торможения ниже минимально установленного порогового значения, когда сигнал команды управления ниже установленного минимального значения, а также н других ситуациях, при которых в ходе торможения появляется проскальзывание и дальнейшее увеличение усилия в тормозной системе нежелательно,. Кроме того, увеличение сигнала коррекции, поступающего с интегратора 20, прекращается, когда давление в тормозной системе достигает предельно допустимого значения.

Система упранления работой интегратора 20 показана на фиг.3

Сигнал ошибки Р поступает на нход интегратора 20 через управляемый ключ

24,который переходит в состояние "Включено" через схему И25 лриусловии,что компаратор 26 скорости показывает, что скорость S транспортного средст5247С 6

5 14 ва больше заранее установленного порогового значения S компаратор 27 замедления показывает, что сигнал F больше заранее установленного порогового значения F компаратор 28 давления показывает, что давление P в системе торможения ниже заранее определенного максимального порогового значения Р,; с датчика 29 блокировки колес не должен поступать сигнал L ..

Следовательно, вход интегратора

20 запирается в конце каждой остановки, когда скорость транспортного средства уменьшается ниже малого порогового значения S и как только т транспортное средство остановится, .интегратор 20 может быть возвращен . .в исходное. со с тояние . Однако не т не:,обходимости возвращать интегратор 20 к нулю, а желательно к новой исходной величине, которая основана на ранее установленном уровне сигнала коррекции. Произвольная, полученная на лю— бой остановке величина сигнала коррекции может быть использована в ка— честве исходной величины для следующей остановки, либо может быть образован сигнал коррекции сложной структуры, в котором суммируются взятые в подходящем масштабе ранее использованные величины сигналов коррекции.

На каждом этапе торможения эта величина уменьшается на некоторую ее часть или ее уменьшают с помощью импульсов, следующих через регулярные промежутки времени.

Таким образом, путем использования блока 23 управления цифровым интегратором 20 оказывается возможным в любой момент времени разомкнуть цепь обратной связи и испольэовать накопленный сигнал коррекции, а также поддерживать нужное распределение тормозящих усилий между двумя осями транспортного средства.

Кроме этого, корректировка сигнала D с использованием индивидуальных для каждого колеса или каждой оси умножителей 19 имеет то преимущество, что входные сигналы команд управления могут составлять только часть команд управления, благодаря чему предотвращается ситуация, при которой малые сигналы управления регулируются с помощью больших корректирующих сигналов, которые забивают помехами вход устройства.

1О

)5

Может быть сконструировано устройсгво управления торможением с двумя раздельными системами управления на каждой оси транспортного средства с общей цепью обратной связи, на вход которой подается сигнал ошибки в скорости торможения с одного канала.

Убрав сигнал коррекции и предполагая недостающую величину равной приблизительно единице, может быть сохранена работа системы торможения в режиме аварии при получении первоначальной команды с педали управления как команды управления давлением в тормозной системе и получении непреобраэованной команды на торможение с правильно работающей цепи управления давлением.

Б некоторых транспортных средствах с системой управления торможением сигналы с тормозной системы подвергаются воздействию существенно нелинейных явлений, таких как гистерезис, в этом случае преимущество дает применение в интеграторе 20 множества различных постоянных времени интегрирования. Так, там, где тормоз- ная система порождает эффект гистерезиса, изменение сигнала управления может привести к изменению давления в тормозной системе, которое являет— ся результатом действия цепи обратной связи, но это не вызовет изменения скорости торможения, поскольку крутящий момент тормозной системы не иэMf -HHBTcH ° 3 этих условиях сигнал F ошибки в скорости торможения вызовет появление на выходе интегратора 20 сигнала, зависящего от величины ошибки, умноженной на постоянную времени интегратора. Малые постоянные времени дают возможность быстрой корректировки давления,. результатом чего может быть перерегулирование, если поддерживаемый крутящий момент тормозной системы начнет изменяться.

Для устранения этой возможности интегратор 20, усовершенствованный так, чтобы иметь много постоянных времени, может производить коррекцию на большой скорости, когда только появляется сигнал ошибки, а затем уменьшает скорость коррекции цо очень малой величины, когда торможение транспортного средства начинает изменяться в направлении, в котором величина ошибки падает. В крайней ситуации интегратор 20 может быть использован для

1452 быстрой корректировки скорости торможения, когда команда подается,а вьжодной сигнал торможения не отслеживается, и действие этой коррекции прекращается, когда то рможение начнет

5 чувствоваться.

Один из способов достижения такого изменяемого управления интеграторомм 20 показан в нижней час ти фиг.3, на которой сигнал ошибки F подается на инвертирующий вход первоrо компаратора 30 и прямой вход второго компаратора 31. Два других входа компараторов 30 и 31 удерживаются на нуле. Скорость изменения сигнала ошибки торможения подается на инвертирующий и прямой входы соответственно третьего и четвертого компараторов 32 и 33, другие входы этих 20 компараторов также являются нулевыми.

Выходной сигнал с компаратора 30 (соответствующий отрицательной величине ошибки) и выходной сигнал с компаратора 31 (соответствующий положитель-25 ной величине ошибки) подаются на входы схемы И 34. Выходной сигнал с компаратора 32 (соответствующий уменьшению величины ошибки) и выходной г сигнал с компаратора 33 (соответст- 3р вующий увеличению величины ошибки) подаются на входы схемы И 35. Выходные сигналы со схем И 34 и 35 управляют скоростью интегрирования интегратора 20 через вентиль 36 так, чтобы выбрать малую скорость, когда торможение транспортного средства начинает изменяться в направлении, вызывающем уменьшение сигнала ошибки.

В описанном устройстве управления 4р электропневматической тормозной системой сигнал D — это команда на изме— нение давления в тормозной системе, но она воспринимается устройством как команда торможения, и давление регулируется, если по какой-либо при чине скорость торможения не достигается или превышена. Причиной таких ошибок может быть нагрузка на транспортное средство, пиковые условия

его работы или состояние самой тор— моэной системы. В идеальном случае необходи1а система контроля состояния тормозов, которая дает сигнал тревогH BcIIKHH p23 Kol+2 в результатете коррекции возникает усилие, большее заранее заданной величины. Проверка воздействия на тормозную систеI му нагрузок и наклона дороги показа—

474 8 ла, что для большинства транспортных средств нагрузка является основным воздействующим фактором.

Таким образом, измерение нагрузок на оси, предусмотренные для правильного распределения тормозных усилий, необходимы также и для вычисления корректирующих поправок и проводятся в каждом канале совместно ипи индивидуально методом прямых измерений нагрузок на ось. Как показано на фиг. 2, на входы распределительных блоков 2! подаются сигналы 1.R и Е< действительных нагрузок на оси, которые даже при нулевой коррекции с интегратора 20 ошибок умножаются ча нормировочный показатель в блоке 21 для получения главных множителей PMF, которые включают поправку на нагрузку. При этих условиях интеграл сигнала ошибки торможения будет иметь ,величину, близкую к единице и буде в меньшей степени учитывать коррекцию наклона дороги и составляющую, связанную с качеством тормозной системы. По прошествии дня нормальной эксплуатации транспортного средства

I .величины поправок, вызванные наклоном ! дороги, будут исчезать, но поправки, вызванные каче с твом то рмо зной систе-. мы, будут оставаться практически постоянными, благодаря чему остаточный сигнал на выходе интегратора будет показывать эффективность тормозной системы транспортного средства в целом. Другим способом обработки данных, получаемых суммированием выходных сигналов ин-.åãðàòîðà на всех

"концах остановок", явлются ограничение понижения выходных сигналов интегратора параметром, установленным для интегратора на каждой новой остановке в диапазоне от 0,5 до 2,0, который может также давать сигнал о качестве тормозной системы и сигнал тревоги, если тормоза неисправны при значении выходного сигнала, превышающем !,8.

Эта возможность показана на фиг.2 путем включения в схему детектора 37

"Конец остановки" и блока 38 "Средний запас концов остановок", подключенньж к выходу интегратора 20. Детектор 37 "Конец остановки" служит для распознавания конца каждой значительной остановки и сбора интегральных поправок с выхода.интегратора для того, чтобы показать величи10

1452474

9 ну коррекции, вырабатываемую в коде остановки. Этот сигнал коррекции масштабируется и вводится в блок 38 для формиронания длительной усредненНой корректирующей поправки за несколько десятков остановок, по которой оказывается возможным судить качестве тормозной системы. Сигнал подается на входы компараторов 32, Е

ЗЗ через дифференциатор 39.

В устройствах, которые оборудованы датчиками нагрузок на оси, с целью

1з ран ильно го распределения то рмо эных усилий между осями формируется сигнал 15

1 6 общей нагрузке на транспортное средство и имеется но зможность смеще- ия исходного сигнала на интегра1 горе не только под воздействием коман-! пы увеличения давления в тормозной системе, но и за счет коррекции из — за нагрузки, что приводит к уменьшению величин корректирующих поправок, сфорМированных в конце каждой остановки.

Например, интегратор 20 может ра- 25 ботать от цифрового компьютера с памятью, в которую поступают дополнительные обработанные сигналы ошибок через заранее заданные интервалы времени. В любой момент времени интегра — 3Q тор может быть установлен в исходное состояние на исходной начальной точке, такой как единица или величина в выбранном масштабе, соответствующая единице. Интегральная коРРекция, выполняемая в конце каждой остановки транспортного средства (или на участке с малой скоростью торможения, при ко то ро и изме не ния ко рре к тир ующе и поправки не происходит), может быть 40 проведена путем вычисления разницы между окончательным показанием интегратора и хранящимися в памяти данными об исходном состоянии интегратора.

В конце каждой остановки транспортного средства процесс интегрирования может быть возвращен к х,занящейся в памяти исходной точке. Этой точкой может. быть установленное исходное значение или величина, образо- 5О ванная иэ исходного значения, плюс часть интегральной оправки, полученной в ходе процесса остановки. В последнем случае исходное состояние интегратора изменяется после каждой остановки и благодаря этому процесс

4 управления торможением оказывается приспособленным к конкретному состоянию тормОзной .истемы.

Пример. Предположим, что исходное состояние интегратора — 128.

)то исходное основное состояние ингегратора (SISF).

Интегральная коррекция-текущее показание интегратора (I„) — хранимое в памяти исходное состояние интегратора (Б?БР).

Схема обработки данных показана ниже.

Формирование интегральной поправи

Умножение на п/100.

Прибавление к ранее хранимому в памяти исходному состоянию интеграто— ра (SISF).

Запоминание этого значения как но— вой величины SISF.

Формирование SISF-128 и запоминание этой величины как интегральной поправки. При усреднении на большом интервале времени эта величина показывает качество тормозной системы.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Устройство управления торможением транспортного средства, содержащее связанный с тормозной педалью электрический задатчик сигнала торможения, подключенный к прямому входу сумматора, инверсный вход которого соединен с выходом д..тчика давления н пневматическом приводе тормозов, а выход — с электрическим входом электропневматического преобразователя, встроенного в пневматический привод тормозон, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения эффективности управления торможением, оно снабжено умножителем, дополнительным сумматором, интегратором и датчиком замедления транспортного средства, при этом задатчик сигнала торможения подключен к одному входу умножителя и прямому входу дополнительного сумматора, к инверсному входу которого подключен датчик замедления, выход дополнительного сумматора соединен с входом интегратора, связанного своим выходом с другим входом умножителя, подключенного выходом к прямому входу основного сумматора.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч ак>ше е с я тем, что в цепьмежду выходом дополнительного сумматора

11 1452 и входом интегратора встроен ключ с контуром автоматического управления.

3. Устройство по п . 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что контур ав5 томатического управления включает в себя три компаратора, выходы которых соединены с входами логического эле- . мента И, выход которого связан с управляющим входом ключа, к входу первого компаратора подключен датчик скорости транспортного средства, к входу второго компаратора — датчик замедления,, а к входу третьего компаратора — датчик давления, 4. Устройство по пп. 1-3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжено установленным в цепи, соединяющей выход интегратора с входом умно— жителя, блоком коррекции, на корректирующий вход которого подключен задатчик сигнала постоянного уровня или

474 12 датчик нагрузки на ось транспортного средства.

5. Устройство по пп. 1-4, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжено четырьмя дополнительными комчараторами, двумя элементами И и вентилем, б выход которого подключен к управляющему входу интегратора, инверсный вход первого и прямой вход второго компараторов подключены к выходу дополнительного сумматора, инверсный вход третьего и прямой вход четвертого компараторов подключены к выхо— ду дополнительного сумматора посредством дифференциатора, а к другим входам компараторов подключены задатчики сигнала нулевого уровня, входы одного элемента И соединены с выходами первого и четвертого компараторон, входы другого элемента И соединены с выходами второго и третьего ко миарато ров, а выходы элементов И подключены к входу вентиля.! 452474

Составитель С. Макаров

Редактор А. Лежнина Техред Л. Сердюкова Корректор В. Гирняк

Тираж 523

Заказ 7096/58

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4