坡道起步辅助系统、车辆及车辆坡道起步的控制方法

摘要

本发明提供了一种坡道起步辅助系统、车辆及车辆坡道起步的控制方法。坡道起步辅助系统包括制动执行气路、第一控制气路、第二控制气路及控制模块；制动执行气路包括制动储气筒、继动单元和制动气室；继动单元具有与制动储气筒连通的进气口、与制动气室连通的出气口以及第一控制口和第二控制口；第一控制气路受控于制动踏板并连接第一控制口；第二控制气路包括辅助储气筒、连通辅助储气筒至第二控制口的第二气路，以及设置于第二气路以控制第二气路通断的电磁阀；控制模块包括坡度传感器、第一压力开关以及控制器，所述控制器电控连接所述电磁阀。本发明可提高车辆坡道起步安全性。

说明书

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种坡道起步辅助系统、具有该坡道起步辅助系统的车辆以及采用该坡道起步辅助系统的车辆坡道起步的控制方法。

背景技术

部分常规重型车辆例如载重卡车等，在坡道上起步时，为了顺利起步需要踩脚刹或拉手刹，不仅操作不便，而且对于新手或紧急情况下，在操作不当时很容易出现溜车，严重影响本车及后车的行车安全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高车辆坡道起步安全性的坡道起步辅助系统、具有该坡道起步辅助系统的车辆以及采用该坡道起步辅助系统的车辆坡道起步的控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，本发明提供一种坡道起步辅助系统，包括制动执行气路、第一控制气路、第二控制气路及控制模块；制动执行气路包括制动储气筒、继动单元和制动气室；所述继动单元具有进气口、出气口以及用于控制进气口与出气口通断的第一控制口和第二控制口；所述进气口与所述制动储气筒连通，所述出气口与所述制动气室连通；第一控制气路包括受控于制动踏板的制动总阀以及连通所述制动总阀至所述第一控制口的第一气路；第二控制气路包括辅助储气筒、连通所述辅助储气筒至所述第二控制口的第二气路，以及设置于所述第二气路以控制所述第二气路通断的电磁阀；控制模块包括用于检测坡度的坡度传感器、设置于所述第一气路上的第一压力开关以及分别电控连接所述坡度传感器和所述第一压力开关的控制器，所述控制器电控连接所述电磁阀。

在一些实施例中，所述继动单元为差动继动阀。

在一些实施例中，所述继动单元包括继动阀和双通单向阀；所述双通单向阀的两个进口端分别作为所述第一控制口和所述第二控制口；所述双通单向阀的出口端连接所述继动阀的控制口。

在一些实施例中，所述电磁阀为两位三通电磁阀。

在一些实施例中，所述控制模块还包括坡道起步开关，所述坡道起步开关与所述控制器电控连接，以控制所述坡度传感器和所述第一压力开关。

在一些实施例中，所述控制模块还包括电连接所述控制器的第二压力开关，所述第二压力开关设置于所述第二气路上，并位于所述电磁阀与所述第二控制口之间。

根据本发明的另一个方面，本发明还提供一种车辆，包括制动踏板、总储气筒、行走系统以及包括如上所述的坡道起步辅助系统，所述制动踏板与所述制动总阀的控制端相连，所述总储气筒与所述制动总阀的进口端相连，所述行走系统受控于所述制动气室。

在一些实施例中，所述控制器为整车控制器。

根据本发明的又一个方面，本发明还提供一种车辆坡道起步的控制方法，采用如上所述的坡道起步辅助系统，所述控制方法包括：

响应于制动踏板的制动信号，所述制动总阀的压力施加于所述第一控制口，使所述进气口与所述出气口连通，所述制动储气筒向所述制动气室供气以实现车辆制动；

根据所述第一压力开关所检测到的所述制动信号，且在所述坡度传感器检测到的坡度大于第一阈值时，所述控制器控制所述电磁阀导通所述第二气路，使所述辅助储气筒向第二控制口供气，保持进气口与出气口之间的连通；

检测车辆发动机的扭矩，在所述扭矩达到车辆起步设定值时，所述控制器控制所述电磁阀截断所述第二气路。

在一些实施例中，所述第一阈值为0。

由上述技术方案可知，本发明至少具有如下优点和积极效果：本发明的坡道起步辅助系统中，根据第一控制气路对制动执行气路的继动单元的控制，可以响应制动踏板的信号而实现车辆的正常行车制动，根据第二控制气路对继动单元的控制，可以利用辅助储气筒的气源来维持车辆制动，使得放开制动踏板的情况下仍然保证车辆为制动状态，防止车辆在坡道起步时下溜，提高安全性；同时，控制器根据第一压力开关和坡度传感器的信号控制第二控制气路中的电磁阀导通或截止第二控制气路的气源供给，可以实现坡道起步辅助功能的自动控制，使用方便。

附图说明

图1是本发明第一实施例的坡道起步辅助系统的原理框图。

图2是本发明第二实施例的坡道起步辅助系统的原理框图。

图3是本发明第三实施例的坡道起步辅助系统的原理框图。

附图标记说明如下：

100/200/300、坡道起步辅助系统；600、制动踏板；

1、制动执行气路；11、制动储气筒；12、继动单元；121、差动继动阀；1211、进气口；1212、出气口；1213、排气口；1214、第一控制口；1215、第二控制口；126、继动阀；1261、进气口；1262、出气口；1263、排气口；1264、控制口；127、双通单向阀；1271、出口端；1274、第一控制口；1275、第二控制口；13、制动气室；

2、第一控制气路；21、制动总阀；22、第一气路；

3、第二控制气路；31、辅助储气筒；32、第二气路；33、电磁阀；331、第一接口；332、第二接口；333、第三接口；

4、控制模块；41、控制器；42、坡度传感器；43、第一压力开关；44、坡道起步开关；45、第二压力开关。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明提供一种坡道起步辅助系统、具有该坡道起步辅助系统的车辆以及采用该坡道起步辅助系统的车辆坡道起步的控制方法。该坡道起步辅助系统适用于采用气动式制动系统的车辆，该坡道起步辅助系统通过对制动系统气路的优化实现坡道起步辅助功能。这些车辆较佳是重型车辆，例如载重卡车等。

对于本发明实施例所述的车辆，大致地具有制动踏板、总储气筒、行走系统、动力系统、电控系统等。

制动踏板供驾驶员脚踩以提供制动信号，制动踏板属于车辆的制动系统的一部分，更具体地是指行车制动系统的一部分，即其主要在车辆运行过程中提供制动信号，以使车辆在行车过程中停止或减速等。

总储气筒向整车的各主要气驱动部件提供高压气源。

行走系统包括车轮以及供车轮安装并带动车轮运转的车桥等，其中，车桥一般具有前桥和后桥，前桥用于控制前车轮的运转，后桥用于控制后车轮的运转。对于长度较大的一些车辆，有些行走系统中也包括中桥。

动力系统主要包括发动机，用于提供车辆运行的动力。发动机例如可为柴油发动机、混动发动机等。

电控系统主要包括整车控制器，用于监控车辆的状态、控制车辆的运行等。

上述有关制动踏板、总储气筒、行走系统、动力系统、电控系统这些部件的具体结构、设置方式、工作原理等，可以参照车辆特别是重型车辆的相关技术，此处不再详细介绍。同时，需要说明的是，此处仅列举了车辆中与本发明实施例的坡道起步辅助系统相关联的部分组成结构，车辆所具有的其他结构例如车身结构、驻车制动系统等等不是本发明所关注的重点，不再一一列出。

以下主要结合几个实施例对坡道起步辅助系统进行详细介绍。

参阅图1，依据本发明第一实施例，该坡道起步辅助系统100主要包括制动执行气路1、第一控制气路2、第二控制气路3及控制模块4。其中，制动执行气路1用于使车辆制动，第一控制气路2和第二控制气路3分别控制制动执行气路1的通断，控制模块4起到控制功能。

具体地，制动执行气路1包括制动储气筒11、继动单元12和制动气室13。

制动储气筒11内存储有高压气体。制动气室13对应于车辆的行走系统设置，具体地，其对应于车辆的车桥设置，当制动气室13接收到来自制动储气筒11内的高压气体时，即可对车辆进行制动。其中，利用制动气室13使车辆制动的具体原理可以参考常规的行车制动原理。本实施例中，制动储气筒11和制动气室13可以是均对应于车辆的后桥布置。

本实施例的继动单元12为差动继动阀121，其具有进气口1211、出气口1212、排气口1213、第一控制口1214、第二控制口1215。

对于差动继动阀121，在行业内也俗称其进气口1211为1口，出气口1212为2口，排气口1213为3口，第一控制口1214为41口，第二控制口1215为42口。

基于差动继动阀121的内部结构，进气口1211可以选择性地与出气口1212连通或者截断，进气口1211与出气口1212的通断由第一控制口1214和第二控制口1215控制。排气口1213与外界环境相通。

进气口1211与制动储气筒11连通，出气口1212与制动气室13连通。在制动时，利用继动单元12可以使制动储气筒11与制动气室13快速连通，使制动气室13快速响应执行制动，降低制动所需时长，提高制动安全性。

第一控制气路2包括制动总阀21以及连通制动总阀21至第一控制口1214的第一气路22。

制动总阀21的控制端受控于车辆的制动踏板600，制动总阀21的进口端连通车辆的总储气筒，制动总阀21的出口端经第一气路22连通至第一控制口1214。

当制动踏板600被踩下时，制动总阀21的进口端与出口端相连通，总储气筒内的高压气体将经制动总阀21、第一气路22进入差动继动阀121的第一控制口1214，控制差动继动阀121的进气口1211与出气口1212相连通，从而使制动储气筒11向制动气室13供气以实现车辆制动。

通过该第一控制气路2与制动执行气路1的配合，即可实现车辆的常规行车制动功能。

第二控制气路3包括辅助储气筒31、连通辅助储气筒31至第二控制口1215的第二气路32，以及设置于第二气路32以控制第二气路32通断的电磁阀33。

辅助储气筒31可以是在车辆上新增的一个储气筒，也可以是利用车辆上原本就有的用于向其他辅助系统如车门开闭系统等提供气源的储气筒。

本实施例的电磁阀33为两位三通电磁阀，其第一接口331连通辅助储气筒31，第二接口332连通第二控制口1215，第三接口333与外界环境连通。电磁阀33内部的阀芯具有两个工作位，在图1所示意的第一工作位中，第一接口331截止，第二接口332和第三接口333连通，此时，第二气路32为断开状态，辅助储气筒31与第二控制口1215不连通。当阀芯转换至第二工作位时，第一接口331将与第二接口332连通，第三接口333截止，在该状态下，第二气路32将转换为导通状态，使辅助储气筒31与第二控制口1215连通。

其中，当辅助储气筒31与第二控制口1215连通时，辅助储气筒31内的高压气体进入第二控制口1215，控制进气口1211和出气口1212之间保持连通，从而制动储气筒11与制动气室13配合，保持车辆的制动状态。

电磁阀33的阀芯的工作位转换由电气部分控制，而电气控制则受控于控制模块4。

电磁阀33可以为常开式的两位三通电磁阀，也可以为常闭式的两位三通电磁阀，依据电磁阀33的不同种类以及第二气路32所需要的通断需求，可以灵活设置电磁阀33在第二气路32中的连接方式以及控制模块4向电磁阀33的给电方式。

在一些变形的实施例中，电磁阀33还可以是具有通断状态变化的其他形式的阀，例如电磁截止阀、两位四通电磁阀等。

控制模块4包括控制器41、坡度传感器42、第一压力开关43。在本实施例中，其还进一步包括坡道起步开关44。坡度传感器42、第一压力开关43及坡道起步开关44分别电控连接控制器41。

坡度传感器42用于检测车辆所停靠的路面的坡度，即路面相对于水平面的角度。当坡度大于0时，即表示在往车辆行进的方向上，路面朝上倾斜。坡度传感器42可以选用相关领域的成熟器件。

第一压力开关43设置在第一控制气路2的第一气路22上，可以检测第一气路22上的压力并转换成电信号传递给控制器41。由于第一气路22的压力实质来源于总储气筒，即，响应于制动踏板600的制动信号，通过制动总阀21状态变化而使总储气筒的压力经制动总阀21传递至第一气路22上，因此，第一压力开关43所检测到的压力实质上反应了制动踏板600的制动信号。

控制器41依据坡度传感器42的坡度信号以及第一压力开关43的制动信号使电磁阀33通电或断电，控制电磁阀33的工作状态以导通或截止第二气路32。

其中，根据第一压力开关43的制动信号，同时在坡度传感器42的坡度信号显示车辆处于坡道上时，控制器41控制电磁阀33导通第二气路32，从而可以利用辅助储气筒31的高压气体对继动单元12中进气口1211与出气口1212的连通状态进行控制，使得车辆保持为制动状态，防止车辆在坡道上下溜。

控制器41较佳是整车控制器，也即可以直接在整车控制器上集成上述控制器41的功能，相应地，坡度传感器42、第一压力开关43和电磁阀33分别电连接至整车控制器。

可以理解的是，坡度传感器42和第一压力开关43本身即为可以产生电信号的器件，两者与控制器41的电控连接旨在实现电信号的传递，这种电信号的传递即可以采用有线方式传递，也可以是采用无线方式传递，本发明对此不做限定。

本实施例中，坡道起步开关44为手动开关，其电控连接控制器41，用于控制坡度传感器42和第一压力开关43的工作。即：当驾驶员需要采用坡道起步辅助功能时，可以打开坡道起步开关44，相应地，控制器41根据该坡道起步开关44的开关信号，控制坡度传感器42和第一压力开关43开始工作。当不需要坡道起步辅助功能时，可以关闭坡道起步开关44，相应地，坡度传感器42和第一压力开关43不工作。

结合上述的介绍，该坡道起步辅助系统100的工作原理大致如下。

当需要坡道起步时，驾驶员提前打开坡道起步开关44。停车状态下踩下制动踏板600，来自总储气筒的高压气体将经制动总阀21和第一气路22进入差动继动阀121的第一控制口1214，差动继动阀121的进气口1211和出气口1212连通，制动储气筒11依次经进气口1211和出气口1212向制动气室13供气以实现车辆的常规行车制动。

同时，制动踏板600的制动信号被第一压力开关43检测到并传递给控制器41，与此同时，控制器41还接收到由坡度传感器42检测到的坡度信号，当坡度大于0时，控制器41控制电磁阀33导通第二气路32，辅助储气筒31里的高压气体经电磁阀33和第二气路32进入差动继动阀121的第二控制口1215，控制差动继动阀121的进气口1211与出气口1212保持为连通状态。此时，即使松开制动踏板600，差动继动阀121的进气口1211与出气口1212仍然为连通状态，制动储气筒11可以持续向制动气室13供气，维持车辆制动。

直到车辆具有足够的驱动力时，控制器41控制电磁阀33截断第二气路32，差动继动阀121的进气口1211与出气口1212之间的通道被截断，制动气室13解除制动，使车辆正常起步，有效避免了溜坡。

其中，控制器41解除制动的时机较佳是通过检测发动机的扭矩来判定，当发动机的扭矩达到车辆起步设定值时，控制器41即可控制电磁阀33截断第二气路32。可以理解的是，车辆起步设定值依据不同的车辆状况可以灵活设定，只需其满足能够让车辆前行即可。

再参阅图2，其示意了本发明第二实施例的坡道起步辅助系统200的原理框图。

相比于上述第一实施例，本实施例的坡道起步辅助系统200中的控制模块4增加了一个与控制器41电连接的第二压力开关45，第二压力开关45设置于第二控制气路3的第二气路32上，并位于电磁阀33与继动单元12的第二控制口1215之间。

该第二压力开关45可以检测第二气路32的压力并传递至控制器41。在利用第二控制气路3控制制动执行气路1执行制动时，通过该第二压力开关45向控制器41提供一个反馈信号，以显示正在进行坡道起步辅助功能。

在此基础上，当车辆具有需要显示坡道起步辅助功能是否生效的需求时，可以利用该第二压力开关45的信号经进一步处理后实现。

本实施例的坡道辅助系统200中，制动执行气路1、第一控制气路2、第二控制气路3的具体设置方式以及控制模块4的相关实施方式均可以参照第一实施例的描述，不再重复介绍。

接着参阅图3，其示意了本发明第三实施例的坡道起步辅助系统300的原理框图。

相比于上述第二实施例，本实施例的坡道起步辅助系统300中，制动执行气路1的继动单元12未采用差动继动阀121，而是采用继动阀126与双通单向阀127相结合来实现。

具体地，继动阀126的进气口1261作为继动单元12的进气口与制动储气筒11相连通，继动阀126的出气口1262作为继动单元12的出气口与制动气室13相连通。继动阀126的排气口1263与外界相通。

双通单向阀127的两个进口端分别作为继动单元12的第一控制口1274和第二控制口1275，第一控制口1274连接第一控制气路2的第一气路22，第二控制口1275连接第二控制气路3的第二气路32。

双通单向阀127的出口端1271连接继动阀126的控制口1264。

来自第一气路22或第二气路32的高压气体进入双通单向阀127时，均可从出口端1271进入继动阀126，从而控制进气口1261和出气口1262之间的连通状态。

利用本实施例的坡道起步辅助系统300实现坡道起步的工作原理与第一实施例相同，关于第一控制气路2、第二控制气路3和控制模块4的具体实施方式可以参照上述第一实施例，不再重复介绍。

需要说明的是，本实施例中与第二实施例一样设置了第二压力开关45，可以理解的是，该第二压力开关45并不是必须的，当不需要通过该第二压力开关45反馈第二气路32的压力时，可以去除第二压力开关45。

结合上文的坡道起步辅助系统100/200/300，本发明实施例进一步提供一种车辆坡道起步的控制方法，包括：

S10：响应于制动踏板600的制动信号，制动总阀21的压力施加于第一控制口1214/1274，使进气口1211/1261与出气口1212/1262连通，制动储气筒11向制动气室13供气以实现车辆制动。通过该步骤即实现车辆的常规行车制动。

S20：根据第一压力开关43所检测到的所述制动信号，且在坡度传感器42检测到的坡度大于预设阈值时，控制器41控制电磁阀33导通第二气路32，使辅助储气筒31向第二控制口1215/1275供气，保持进气口1211/1261与出气口1212/1262之间的连通。根据该步骤，通过辅助储气筒31的供气可以维持车辆制动，此时，即便放开制动踏板600，仍然可以保持车辆的制动状态，防止车辆在坡道下溜。在一些实施例中，较佳预设阈值为0，即只要存在坡度就可以启用坡道起步辅助功能。可以理解的是，坡度的预设阈值是可以根据实际情况设定的，并不一定为0。

S30：检测车辆发动机的扭矩，在扭矩达到车辆起步设定值时，控制器41控制电磁阀33截断第二气路32。根据该步骤，第二气路32被截断后，无法再通过第二控制口1215/1275来控制进气口1211/1261与出气口1212/1262相连通，此时如果制动踏板600也处于放开状态，则车辆制动被解除，在发动机提供的动力下，车辆即可实现正常起步。

该车辆坡道起步的控制方法的具体实现方式还可以结合上文坡道起步辅助系统100的工作原理说明，不再赘述。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。