СПОСОБ ЭЛЕКТРОННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОРМОЗНЫХ СИЛ ДЛЯ РЕГУЛЯТОРА АНТИБЛОКИРОВОЧНОЙ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ СО СТОРОЖЕВОЙ СХЕМОЙ Российский патент 1997 года по МПК B60T8/88 

Изобретение относится к способам электронного регулирования тормозных сил для регулятора тормозной системы с электронной защитой от блокировки тормозов со сторожевой схемой, которая при опознании дефекта, неправильного функционирования, неправильного электропитания и т.п. удерживает или возвращает в исходное положение исполнительные органы или магнитные клапаны тормозной установки с электронным управлением, причем при включении регулятора для запитки исполнительных элементов замыкается контакт реле электропитания.

Антиблокировочный регулятор (патент ФРГ N 2612356) оборудован сторожевой схемой, которая при возникновении дефекта в электронике отключает реле электропитания. Так как через контакт этого реле также запитываются и магнитные клапаны антиблокировочного регулятора, то в случае этого дефекта магнитные клапаны возвращаются в исходное положение или удерживаются в нем. До устранения дефекта возможно лишь обычное торможение, причем обеспечивается, чтобы клапаны не оказывали вредного влияния на тормозные функции. Эта известная сторожевая схема выполнена в значительной степени безопасной от внутренних отказов, так что как дефекты в электронике антиблокировочного регулирования, так и дефекты самой сторожевой схемы ведут к отключению реле электропитания.

Известно (выложенная заявка ФРГ N 3924988) включение реле электропитания, через рабочий контакт которого запитываются магнитные клапаны антиблокировочной системы, от аккумулятора, через два последовательно включенных транзистора. С помощью сторожевой схемы определяют, когда один из двух транзисторов вышел из строя, и после этого отключается реле электропитания.

Задача данного изобретения состоит в том, чтобы выполнить такую схему для электронного регулятора, чтобы различные дефекты обнаруживались достаточно быстро.

Обнаружение дефекта должно с высокой надежностью вести к отключению регулятора, чтобы устранить опасность для управляемой регулятором системы, например тормозной системы автомашины, возникшую вследствие необнаруженного своевременно дефекта регулятора.

Для решения этой схемы особенность задачи состоит в том, что сторожевая схема при включении регулятора до замыкания контакта реле сначала контролирует соединение реле с питанием и замыкание или размыкание контакта реле, в заключение запитывает реле электропитания и после контроля подведенного через замкнутый контакт реле напряжения питания дает сигнал разрешения для регулятора или запитки исполнительных элементов.

С помощью схемы (фиг. 1) обеспечивается приведение в действие исполнительных элементов, когда проверенные элементы, функции и уровни напряжения показывают отсутствие дефектов. Опознаются также такие дефекты, как, например, "залипание" рабочего контакта реле электропитания, которые раньше не опознавались. Избыточное запирание привода клапанов за счет отключения реле электропитания и отсутствия разрешающего сигнала обеспечивает то, что при возникновении так называемых двойных дефектов регулирование отключается и, таким образом, устраняется кризисное с точки зрения безопасности неправильное функционирование, которое, например, могло бы возникнуть в электроннорегулируемой тормозной системе.

Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения сторожевая схема открывает транзистор, через который включается реле электропитания, причем после включения регулятора сначала посредством запирания управления транзистором проверяется его способность запираться. Во многих случаях выгодно, если сторожевая схема будет контролировать до или после выдачи разрешающего сигнала высоту подводимого через рабочий контакт реле питающего напряжения, и отключать реле электропитания и/или снимать сигнал разрешения, как только напряжение питания станет выше или ниже заданного граничного значения. Можно ограничиться также контролем только перенапряжений.

Согласно другому варианту выполнения изобретения сторожевая схема контролирует одновременно дополнительные схемы регулятора, которые при правильном функционировании выдают определенные постоянные сигналы или переменное напряжение заданной частоты. Например, выходной сигнал так называемой сторожевой микросхемы, когда все в порядке, присутствует в виде переменного напряжения определенной частоты. Если сторожевая микросхема обнаруживает дефект, то она выключает реле электропитания и/или снимает сигнал разрешения.

Наконец, согласно еще одному варианту выполнения изобретения предусмотрена возможность контроля падающего на транзисторе напряжения после включения реле. Сторожевая схема срабатывает, как только это напряжение превысит максимальную величину.

На фиг. 1 представлена блок-схема упрощенной комбинации важнейших элементов схемы по изобретению в сочетании с частично показанной схемой регулятора; на фиг. 2 поточная диаграмма процесса включения при использовании схемы по фиг. 1; на фиг. 3 -пример выполнения схемы по фиг. 1.

Принципиальное построение и способ действия схемы по изобретению показывает блок-схема по фиг. 1 в сочетании с диаграммой процесса по фиг. 2.

От электронного регулятора 1, который дополнен сторожевой схемой 3, на фиг.1 показаны лишь обмотки возбуждения L₁, L₂. L_n нескольких исполнительных элементов, относящиеся к ним управляющие каскады T₁, T₂. T_n и их схема управления 2. Разговор здесь идет, например, об управляющих обмотках L₁, L₂. L_n магнитных клапанов в тормозных трубопроводах тормозной системы с антиблокировочным устройством. Необходимые, кроме того, для такой системы датчики оборотов колес, соответствующие электронные съемы или микрокомпьютер для для обработки сигналов и для формирования сигналов управления тормозным давлением, которые, в конечном счете, поступают на схему управления 2 регулятора 1, не изображены. Как известно, управление магнитными клапанами в регулируемых тормозных системах, например ABS (антиблокировочная тормозная система), может привести к опасной ситуации, если за счет отказа электроники снизится эффективность тормозов. В целом схема 3 согласно изобретению исключает такую опасность за счет того, что при обнаружении дефекта или неправильной работы она исключает приведение в действие магнитных клапанов регулятора 1.

Схема 3 (фиг. 1) состоит, в основном, из сторожевой схемы 4, ключевого транзистора T_R и реле электропитания Rel, оборудованного рабочим контактом a, через который запитываются магнитные клапаны L₁, L₂. L₁ или исполнительные элементы регулятора 1 от аккумулятора автомашины напряжением U_B или от бортовой сети. Реле электропитания Rel через контакт выключателя зажигания IGN автомашины подключено к аккумулятору или к бортовой сети автомашины. Включение зажигания, таким образом, вводит в работу схему 3. Напряжение на ключевом транзисторе T_R и резисторе R в соединении схемой транзистора обозначено U_I.

Включение зажигания, символически обозначенное овалом 5 (IGN), начинает изображенный на фиг. 2 процесс. Определенное напряжение IGN приложено ко входу E₁ только тогда, когда реле Rel установлено и имеет проводимость, когда транзистор T_R в цепи этого реле электропитания Rel находится в запертом состоянии и не пробит и когда, наконец, выключатель зажигания IGN включен. Таким образом, если выполнено условие Y Y₁ (см. символ ответвления 6 на фиг. 2), следует шаг 7. Если условие не выполнено (N), то цикл, ведущий к включению регулятора 1, будет здесь прерван (AUS).

К этому времени рабочий контакт а реле электропитания Rel еще должен быть разомкнут. Для напряжения на входе V_mon справедливо, следовательно, условие V_mon 0. Если это условие выполнено (f), то по символу операции 8 транзистор T_R открывается сторожевой схемой 4 и при этом запитывается током реле электропитания Rel. Теперь действует условие Rel 1. Сигнал разрешения Enable, таким образом, пока не выдается и будет выдан лишь тогда, когда действительно через замкнутый контакт а реле электропитания Rel напряжение аккумулятора V_B попадет на клемму или на вход V_mon сторожевой схемы 4. Так как до замыкания контакта на реле может пройти несколько миллисекунд, а в этапе 9 условие V_mon 1 еще не выполнено (N), запрос повторяется или формируется петля. Лишь после выполнения условия V_mon 1 в этапе 10 будет выдан сигнал разрешения Enable, т.е. E 1, и за этот счет через неизображенный путь регулятор 1 включается в работу.

Кроме того, как только будет выполнено условие и выдан сигнал разрешения EN 1, вход сторожевой схемы 4, который контролировал замыкание контакта реле а переключается на контроль напряжения . В данном случае контроль напряжения реагирует лишь на перенапряжения. Если в какой-нибудь момент времени возникает перенапряжение, т.е. 1, символически показываемое напряжением J на выходе ответвления 12, то через канал А (AUS) отключается реле электропитания Rel, таким образом выключается регулятор 1. Слишком высокое напряжение питания может вызвать дефектную работу регулятора.

Если контакт в реле замкнут (Rel 1, U_mon 1), то через вход E1 контролируется величина напряжения на транзисторе T_R и резисторе R, т.е. напряжение U_I, Если U_I превзойдет верхнюю границу U_mon, то это указывает на дефект, поэтому и в этом случае регулирование отключается.

Кроме уже описанных процессов, сторожевой схемой 4 контролируются и другие схемы регулятора 1. Это показано на фиг. 1, среди прочего, входными сигналами WD1, WD2, это переменные напряжения, которые выдаются так называемыми сторожевыми схемами. Отсутствие этих сигналов или отклонение от заданной частоты индицирует дефект.

Кроме того, сигналом обнуления, который подается на сторожевую схему 4 по входу Reset, запрещается включение регулятора 1 или же регулятор 1 отключается, если он работал. Сигнал обнуления может, например, зависеть от правильной величины напряжения питания. Каждый сигнал дефекта по одному из описанных или лишь упомянутых входов (Reset, WD1, WD2 и т.д.) заставляет сторожевую схему 4 снять разрешающий сигнал Enable и, кроме того, запирает транзистор T_R, что опять-таки вызывает отключение реле электропитания Rel и размыкание контакта a. Этими двумя вариантами, а именно снятием разрешающего сигнала Enable и отключением питания с избыточностью выключается регулятор L. Исполнительные элементы или магнитные клапаны, обмотки которых символически показаны как L₁, L₂. L_n, переводятся в исходное положение, в котором обеспечивается по меньшей мере нерегулируемое торможение.

Фиг. 3 показывает пример выполнения схемы 3.

Поточная диаграмма процесса на фиг. 2 действует, естественно, и для схемы фиг. 3. После включения зажигания IGN сигналом обнуления все триггеры FF₁-FF₆ на фиг. 3 обнуляются ставятся в исходное состояние. Этот сигнал обнуления генерируется электронным путем при каждом включении зажигания IGN и выдается в виде импульса длительностью несколько миллисекунд. Длительность этого импульса обнуления достаточна, чтобы перевести компараторы K1 и K2 в устойчивое состояние, переходные процессы после такого интервала уже затухли. По окончании импульса обнуления проходит описанный по фиг. 2 цикл включения.

На входах f_WD1 и f_WD2 всегда имеется сигнал переменного напряжения, который известным образом генерируется в сторожевых микросхемах не изображенной здесь электроники регулятора и отсутствие или отклонение которых от номинала заданной частоты указывает на дефект в электронике регулятора. Затем с помощью компараторов 14, 15 по схеме "окна" проверяется, находится ли частота входного сигнала f_WD1 или f_WD2 в пределах верхней и нижней границы f_H или f_L. Если эти условия выполнены, то для выходного сигнала действует компаратор 14 или 15: OVT1 1, OVT2 1. Уровень на выходе или состояния компараторов K1, K2 при наличии на выходе логической функциональной схемы G₁₅ положительного перепада запоминаются на триггере FF₁. Для напряжений на входе компараторов K1, K2 действует условие: выход Q триггера FF₁ образуется в единицу, если: 1) напряжение на K1+ больше напряжения на K1-; 2) напряжение на K2+ меньше напряжения на K2-.

Выход триггера FF₁ равен нулю, если одно из указанных условий не выполняется. И это состояние можно изменить только отключением питающего напряжения.

Опорное напряжение на входе компаратора K1 устанавливается делителем напряжения R₅ и R₉ (здесь опорное напряжение U_Ruf 2,5 В). Как описано на фиг. 1, с помощью компаратора K1, входы которого через резистор R₁ соединены с обмоткой реле Rel и контактом выключателя зажигания IGN, контролируется состояние ключевого транзистора T_R. К моменту включения или воздействия на выключатель зажигания IGN транзистор T_R сначала заперт.

Опорное напряжение на компараторе K2 определяется резисторами R₈, R₆ и R₇, так как транзистор T_K2 после процесса обнуления открыт выходом Q триггера FF₃, в данном случае опорное напряжение равно 1,5 В. Как разъяснено выше, компаратор K2 служит перед включением реле электропитания Rel и замыканием контакта питания а для контроля разомкнутого состояния этого контакта а, таким образом, "залипание" контакта a своевременно обнаруживается.

Если в данном случае удовлетворяются условия включения U_pruf > 2,5 В (U_pruf является напряжением на входе компаратора K1)
,
то выход Q триггера FF₁ получает единичный уровень. Это состояние может быть изменено только сигналом обнуления. Поскольку па выходе логической схемы И G₁₅ уже имеется единичный уровень и далее на выходе триггера FF₂ также единичный уровень, то через логическую схему И G₁₇ открывается транзистор T_R, и, значит, реле электропитания включается.

Клеммы K1' и K1" а также клеммы K2' и K2" гальванически соединены друг с другом.

Состояние триггера FF₅ поэтому соответствует состоянию триггера FF₁, однако сигнальное состояние выхода Q триггера FF₄ сначала нулевое. Поэтому выход логической схемы И G₁₆ остается нулевым.

После замыкания рабочего контакта а реле электропитания Rel на входе компаратора K2 напряжение нарастает выше порога, который здесь составляет 1,5 В. Выходной сигнал компаратора K2 становится единичным. Так как логическая схема G₃ триггером FF₄ еще заперта, этот единичный сигнал на выходе компаратора K2 только через логическую схему G₂ передается на вход триггера FF₃. Следующим положительным фронтом сигнала синхронизации (CI₀K) сигнальный уровень на выходе K2 передастся триггеру FF₃. Если на выходе компаратора K2 уровень единичный, то это состояние запомнится до следующего появления сигнала обнуления. Одновременно запирается транзистор T_K2, который прерывает ток через резистор R₇ и, следовательно, повышает опорное напряжение на входе компаратора K2, в данном случае до 3,5 В. За счет этого сигнал на выходе компаратора K2 снова станет нулевым. Это переводит компаратор в режим опознавания перенапряжения, что на фиг. 1 символически показано переключением входа сторожевой схемы 4 с V_mon на . После следующего импульса синхронизации выход Q триггера FF₄ примет единичный уровень, и, таким образом, будет выдан сигнал разрешения Enable через логическую схему И G16. Кроме того, этим перепадом сигнала синхронизации уровень сигнала на выходе компаратора K2 перенесется на выходы триггеров FF₂ и FF₆.

Если напряжение с делителя R₂, R₃ на входе компаратора K2 превысит граничное напряжение, здесь 3,5 В, что на практике соответствует повышению напряжения аккумулятора U_B выше 18 В, то это приведет через логическую схему G₃ и G₇ к запоминанию дефекта на триггере FF₂. Выход Q триггера FF₂ примет нулевой уровень. Это приведет к запиранию транзистора T_R и, таким образом, к отключению реле электропитания Rel. Одновременно через логические схемы И G₉ или G₁₂ и триггер FF₆ снимется сигнал разрешения Enable.

Кратковременное включение компаратора K2 в этом процессе необходимо, чтобы проверить работу этого компаратора, так как при нормальной работе пока не появился дефект отключение по перенапряжению не срабатывает. Таким образом, может пройти незамеченным перенапряжение в питании.

За счет одновременного отключения реле электропитания и снятия сигнала разрешения достигнута необходимая для критичного с точки зрения безопасности регулятора избыточность при реакции предлагаемой схемы на дефекты или неправильное функционирование.

Использование: в регуляторах тормозных систем транспортных средств. Сущность изобретения: способ электронного регулирования для регулятора со сторожевой схемой, которая при обнаружении дефекта, неправильного функционирования или неправильного электропитания удерживает в исходном состоянии или переводит в него управляемые регулятором исполнительные элементы, такие как магнитные клапаны тормозной установки с антиблокировочным управлением. Сторожевая схема контролирует перед включением реле электропитания сначала подключение реле к контакту питания, запертое состояние ключевого транзистора, через который включается реле электропитания и разомкнутое положение контакта включения питание. Сторожевая схема реагирует на перенапряжения. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ электронного регулирования тормозных сил для регулятора антиблокировочной тормозной системы со сторожевой схемой, заключающийся в том, что при опознавании неправильного функционирования системы удерживают или переводят в исходное состояние управляемые регулятором исполнительные элементы, преимущественно магнитные клапаны, включая регулятор для запитки исполнительных элементов и замыкая тем самым контакт реле электропитания, отличающийся тем, что перед замыканием контакта реле сначала контролируют соединение реле к подводу питания и замыкание или размыкание контакта реле, затем запитывают реле электропитания, проверяют подведенное через замкнутый контакт напряжение питания и выдают сигнал разрешения для регулятора и/или сигнал для приведения в действие исполнительных элементов. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что открывают транзистор, установленный в цепи реле электропитания, через который включают указанное реле, затем включают регулятор и посредством запирания управления транзистора проверяют функцию запирания транзистора. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед или после выдачи сигнала разрешения проверяют величину подводимого через контакт реле напряжения питания, затем включают реле электропитания и/или снимают сигнал разрешения, если напряжение питания выходит за верхнюю или нижнюю границу допустимых напряжений. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что после подачи сигнала разрешения сторожевую схему переключают на контроль напряжения и снова отключают реле электропитания, как только напряжение питания превзойдет верхнее граничное значение. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что одновременно контролируют дополнительные схемы регулятора, которые при правильном функционировании выдают определенные постоянные сигналы или сигналы переменного напряжения заданной частоты, и при возникновении неисправности отключают реле электропитания и/или снимают сигнал разрешения. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что контролируют поступающие в виде переменного напряжения определенной частоты выходные сигналы сторожевых схем. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что реле электропитания включают посредством управления транзистором, при этом, если после управления транзистором напряжение на этом транзисторе превышает заданное максимальное значение, включают сторожевую схему. 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что последовательно с транзистором включают омический резистор, а сторожевую схему включают, если падающее на транзистор и резистор напряжение превосходит заданную максимальную величину.

Приоритет по пунктам:
30.03.91 по пп.1 6
25.05.91 по пп.7 и 8.