确定制动控制系统的完好性的制作方法

本发明涉及确定包括电能量源或液压能量源的制动控制系统的完好性的方法。优选地、但非排他性地，所述制动控制系统是飞行器制动控制系统。

背景技术：

us4834465a中描述了飞行器的液压制动控制系统。该系统包括应急线路，该应急线路包括液压蓄能器。当应急线路中的压力过低时，应急线路的压力传感器触发警报。

技术实现要素：

本发明的第一方面提供一种确定制动控制系统的完好性的方法，所述制动控制系统包括电能量源或液压能量源，所述方法包括：使能量源充能或放能；获取来自制动控制系统的电压或液压压力的两个或更多个测量结果；分析这些测量结果中的至少两者，以便确定由于能量源的充能或放能而造成的电压或液压压力的变化或变化比率；并且通过检验电压或液压压力的变化或变化比率是否符合预定标准来确定系统的完好性。

本发明能够与us4835465中的方法进行对比，其中，us4835465仅检验绝对压力值是否过低。这种低的压力值可能是由于蓄能器失去完好性而造成的，但其也可能是由于正常的蓄能器已完全被放能而造成的。因而，us4835465的绝对压力检查不能够用于可靠地检查蓄能器的完好性。

检验电压或液压压力的变化或变化比率是否符合预定标准可以包括将电压或液压压力的变化或变化比率与阈值进行比较——例如，检验该变化或变化比率是否超过了阈值，或者是否落在上阈值与下阈值之间。

可以在使能量源充能/放能的同时和/或就在使能量源充能/放能之前和紧接着在使能量源充能/放能之后获取测量结果。

分析测量结果中的至少两者的步骤可以包括：确定所述测量结果之间的差值，以便确定由于能量源的充能或放能而造成的电压或液压压力的变化或变化比率。

在确定电压或液压压力的变化比率的情况下，变化比率可以是相对于时间的变化比率、相对于液压液体体积的变化比率或者一些其它的变化比率参数。

在本发明的一个实施方式中，该方法包括：使能量源以预定量放能；在能量源以预定量放能之前获取来自制动控制系统的电压或液压压力的第一测量结果；在能量源以预定量放能之后获取来自制动控制系统的电压或液压压力的第二测量结果；确定第一测量结果与第二测量结果之间的差值；并且通过检验该差值是否超过了阈值来确定制动控制系统的完好性。

制动控制系统可以是飞行器制动控制系统，或者是用于任意其它类型的车辆的制动控制系统。

当飞行器在地面上时或者在飞行器的飞行期间可以执行该方法。

通常，通过操作阀或开关来使能量源充能或放能。

可选地，通过使用能量源而使一个或更多个制动器运行以使能量源放能。替代性地，可以将两个蓄能器或电池并联安装并相对于彼此隔离。使一个蓄能器或电池进行再次充能并且然后打开隔离阀，使得对两个蓄能器(或两个电池)上的压力或电压的变化或变化比率进行测量以便确定该系统的完好性。

可选地，电能量源或液压能量源是副能量源，并且该方法还包括通过主能量源向制动器供给电压或液压压力，并且将副能量源与制动器隔离，使得由主能量源而不是由副能量源向制动器供给电压或液压压力。这提供冗余，其在飞行器制动系统的情况下是特别优选的。替代性地，可以由主能量源与副能量源同时向制动器供给电压或液压压力，但这在飞行器制动系统的情况下不太优选。

在一个实施方式中，使副能量源充能，并且电压或液压压力的变化或变化比率是电压或液压压力的增大或增大比率。在这种情况下，当使副能量源充能时，通常将副能量源与制动器断开联接或者隔离。

在一个实施方式中，电能量源或液压能量源是液压蓄能器，并且该方法还包括通过泵向制动器供给液压压力，并且通过蓄能器选择阀将液压蓄能器与制动器隔离，使得由泵而不是由液压蓄能器向制动器供给液压压力。可选地，在泵发生故障的情况下，或者如果由于某中其它的原因泵不可用，则由液压蓄能器通过蓄能器选择阀向制动器供给液压压力。

可选地，电能量源或液压能量源是副能量源，并且该方法还包括：通过主能量源向制动器供给电压或液压压力；并且当检测到故障时，使主能量源与制动器断开联接并且将副能量源联接至制动器。

通常，电能量源或液压能量源具有用于向制动器供给电压或液压压力的输出管线，并且电压或液压压力的测量结果获取自该输出管线。

在液压能量源的情况下，通常液压能量源包括液压蓄能器，液压蓄能器具有流体分隔装置，液压液体位于该流体分隔装置的一侧上，压缩气体位于该流体分隔装置的另一侧上，其中，液压蓄能器具有容纳有液压流体的输出管线，并且液压压力的测量结果获取自该输出管线。

本发明的第二方面提供一种控制器，该控制器配置成通过本发明的第一方面的方法来确定制动控制系统的完好性。该控制器通常包括适于编程的计算机控制器。该控制器配置成通过以下来确定制动控制系统的完好性：使能量源充能或放能；获取来自制动控制系统的电压或液压压力的两个或更多个测量结果；分析测量结果中的至少两者以便确定由于能量源的充能或放能而造成的电压或液压压力的变化或变化比率；并且通过检验电压或液压压力的变化或变化比率是否符合预定标准来确定该系统的完好性。

本发明的第三方面提供一种制动系统，该制动系统包括：制动器；制动控制系统，该制动控制系统设置成控制制动器，该制动控制系统包括电能量源或液压能量源；以及根据本发明的第二方面的控制器，该控制器配置成确定制动控制系统的完好性。通常，制动系统是飞行器制动系统，制动器是飞行器制动器。

通常，控制器包括传感器，该传感器用于获取来自制动控制系统的电压或液压压力的两个或更多个测量结果；并且电气控制系统被编程为：操作制动控制系统以便使能量源充能或放能；分析测量结果中的至少两者，以便确定由于能量源的充能或放能而造成的电压或液压压力的变化或变化比率；并且通过检验电压或液压压力的变化或变化比率是否符合预定标准来确定系统的完好性。

通常，电能量源或液压能量源是副能量源，并且该系统还包括：主能量源，该主能量源用于向制动器供给电压或液压压力；以及装置(比如阀或开关)，该装置用于将副能量源与制动器隔离，使得由主能量源而不是由副能量源向制动器供给电压或液压压力。

通常，电能量源或液压能量源是副能量源，并且该系统还包括：主能量源，该主能量源用于向制动器供给电压或液压压力；第一阀或开关，能够选择性地启用该第一阀或开关以便将主能量源联接至制动器，并且能够选择性地停用该第一阀或开关以便使主能量源与制动器断开联接；以及第二阀或开关，能够选择性地启用该第二阀或开关以便将副能量源联接至制动器，并且能够选择性地停用该第二阀或开关以便使副能量源与制动器断开联接。

在一个实施方式中，电能量源或液压能量源是液压蓄能器，并且该系统还包括：泵，该泵用于向制动器供给液压压力；以及蓄能器选择阀，该蓄能器选择阀用于将液压蓄能器与制动器隔离，使得由泵而不是由液压蓄能器向制动器供给液压压力。可选地，制动系统还包括常规选择阀，该常规选择阀能够被停用以便使泵与制动器断开联接，其中，当通过常规选择阀使泵与制动器断开联接时，能够启用蓄能器选择阀以便将液压蓄能器联接至制动器。

通常，电能量源或液压能量源具有布置成向制动器供给电压或液压压力的输出管线，并且控制器包括布置成获取来自输出管线的电压或液压压力的测量结果的传感器。

在液压能量源的情况下，通常液压能量源包括液压蓄能器，该液压蓄能器具有流体分隔装置，液压液体位于该流体分隔装置的一侧上，压缩气体位于该流体分隔装置的另一侧上，其中，液压蓄能器具有容纳有液压流体的输出管线，并且控制器包括布置成获取来自输出管线的液压压力的测量结果的传感器。

附图说明

现在将参照附图描述本发明的实施方式，在附图中：

图1示出了飞行器制动系统；

图2为示意图，其示出了用于控制图1的液压系统的电气控制系统；

图3为曲线图，其示出了在填充蓄能器期间压力的变化；

图4为曲线图，其示出了制动器的操作期间压力的变化；

图5为示意图，其示出了用于控制电气制动系统的控制系统。

具体实施方式

图1示出了飞行器制动系统，飞行器制动系统包括一对制动器1、2；和制动控制系统3，制动控制系统3用于对位于制动管线4、5上的制动器施加液压压力。

液压蓄能器6包括活塞7(不过能够用囊状件、隔板或其它流体分隔装置来取代活塞7)，其中，液压液体8位于一侧上，压缩气体9位于另一侧上。蓄能器具有输出管线10，输出管线10具有压力传感器11。如果输出管线10上的压力超过了阈值，则安全阀12打开，因而过量的液体被给入到储液器中。还设置有另外的压力传感器28至30，用于感测液压系统的各个其它部分处的压力。

输出管线10通向蓄能器选择阀13。当阀13打开时，蓄能器输出管线10与管线14流体连通，其中，管线14分路并且通向一对蓄能器伺服阀15、16。

在正常运行期间，制动管线4、5上的液压压力由液压泵20供给。制动管线4经由常规选择阀21、常规伺服阀22、梭阀25和过滤器26来供给。制动管线5由泵20经由第二常规选择阀23(图2中示出了第二常规选择阀23，但为了清楚起见从图1中省去了第二常规选择阀23)、常规伺服阀24和梭阀27来供给。梭阀25、27自动地选择具有较高压力的输入。

在泵20发生故障的情况下，或者如果由于某种其它的原因泵20不可用，则制动管线4、5上的液压压力由蓄能器6通过蓄能器选择阀13、蓄能器伺服阀15、16以及阀25、27来供给。

泵20用作主能量源，液压蓄能器6用作副能量源。能够选择性地启用常规选择阀21以便将泵20联接至制动器，并且能够选择性地停用常规选择阀21以便使泵20与制动器断开联接。能够选择性地启用蓄能器选择阀13以便将蓄能器6联接至制动器，并且能够选择性地停用蓄能器选择阀13以便使蓄能器6与制动器断开联接。

在正常运行期间，通过蓄能器选择阀23将蓄能器6与制动器1、2隔离，使得由泵20而不是由蓄能器6向制动器1、2供给液压压力。在泵20发生故障的情况下，或者如果由于某种其它的原因泵20不可用，则通过停用常规选择阀23并且启用蓄能器选择阀23将泵20与制动器1、2隔离，使得由蓄能器6而不是由泵20向制动器1、2供给液压压力。因此，主能量源和副能量源并不是同时联接至制动器1、2的。这提供冗余的元件，其在飞行器制动系统的情况下是特别优选的。

图2为示意图，其示出了用于控制图1的液压系统的电气控制系统。航空电子计算机控制器40通过总线41连接至各个阀和传感器。在正常运行期间，控制器40操作常规选择阀21、23使得液压压力由泵20保持，并且通过蓄能器选择阀13将蓄能器6与制动器隔离。

在图2的示例中，控制器40通过总线41与阀进行通信，但是在替代性实施方式中，控制器40能够通过分立的导线连接至每个阀。

如果需要进行制动，则控制器40向常规伺服阀22、24发出制动命令，根据这些制动命令，常规伺服阀22、24增大制动管线4、5上的压力。

如果检测到故障(例如，在传感器28处检测到压力下降)，则控制器40停用常规选择阀21以便使泵20与制动器断开联接，并且控制器40启用蓄能器选择阀13以便将蓄能器6联接至制动器。如果需要进行制动，则控制器40向蓄能器伺服阀15、16发出制动命令，根据这些制动命令，蓄能器伺服阀15、16增大制动管线4、5上的压力。当蓄能器伺服阀15、16增大压力时，蓄能器的活塞7被压缩气体9向下推以将液压液体给入到输出管线10中并保持系统压力。

在调度飞行器之前，控制器40自动地填充液压蓄能器6。在，控制器40通过察看在飞行器静止不动的同时发动机主操纵杆被调至打开位置(发动机仍关闭)来确定飞行器处于调度前的状态。这时，控制器40命令再填充阀35打开，这使泵20通过将液压流体经由蓄能器输出管线10泵送到蓄能器6中来使蓄能器6充能(charge)。

打开再填充阀35使得蓄能器6由泵20进行充能。在该充能过程期间，蓄能器选择阀13停用(关闭)，因而蓄能器6不与制动器联接。在该充能过程期间，常规选择阀21、23可以打开或关闭。

在泵使蓄能器6充能、并且蓄能器选择阀13关闭的同时，控制器40获取来自传感器11的一系列液压压力测量结果。图3为曲线图，其在50、51处示出了正常的蓄能器的压力的变化。起初，当泵输送液压液体时，51处的压力急剧上升，直到活塞7的液体侧上的压力与气体侧上的压力相匹配，并且活塞开始移动。当气体9由于活塞7而被逐渐压缩时，压力然后以恒定比率逐渐增大，如50处所表示的。在经过预定时段之后或者替代性地一旦达到蓄能器压力阈值52，来自控制器40的再填充命令就可以简单地停止。

如果蓄能器中的气体9由于活塞7的气体侧上的气体泄漏而损耗，则当再填充阀35打开时，活塞7将被向上推动压，而压力不会增大，如53处所表示的，直到活塞到达其最大位移，在活塞到达其最大位移点处，压力将会突然且大幅增大(54处)。

如果活塞7的液体侧上存在严重的液体泄漏，则当再填充阀35打开时，由于液体将持续不断地从系统泄漏，所以任何点处的压力都不会增大。线55示出了这种情况。

控制器40存储来自传感器11的系列压力测量结果，分析测量结果中的至少两者，以便确定由于蓄能器6的充能而产生的液压压力的增大或者增大比率，并且然后通过检验液压压力的这种增大或者增大比率是否符合预定标准来确定蓄能器的完好性。

控制器40可以使用多种不同的标准来确定蓄能器的完好性。一个选择是：确定在时段δt内所取的两个压力测量结果p1、p2之间的液压压力的差值(p2-p1)；确定在所述时段内压力的暂时变化比率r＝(p2-p1)/δt；并且检验该变化比率是否落在下阈值r1与上阈值r2之间(即，r1<r<r2)。如果r1<r<r2，则控制器40推断出在所述时段内压力如50处表示的那样逐渐增大，因而，蓄能器是正常的。另一个选择是：在再填充阀35打开之前获取第一压力测量结果p1；在再填充阀35已经打开但是在达到最大值52之前的充能过程期间，在某一预设时间时获取第二压力测量结果p2；并且检验差值(p2-p1)是否超过了一定量。如果没有超过一定量，则这说明在活塞的液体侧或气体侧上存在泄漏。另一选择是持续地监控压力相对于时间的变化比率(dp/dt)，如果伴随着压力的大幅增大，dp/dt大幅增大(54处所表示的增大)，则控制器40确定存在气体泄漏。

如上所述，控制器40分析对该系列压力测量结果以便确定由于蓄能器的充能而引起的压力的变化或者变化比率，并且然后通过检验这种变化或者变化比率是否符合预定标准来确定能量源的完好性。这种方法能够与us4835465中的完好性检验方法形成对比，其中，在us4835465中，仅检验绝对压力值是否过低。由于压力仍会上升到如54处所表示的最大值52，所以这种基本的检验不能够检测出蓄能器中的气体泄漏。

图4中示出了确定蓄能器的完好性的另一方法。对制动器进行作用会消耗已知体积的液体。蓄能器6内存储的能量提供用于给定的体积的特定的液压流体压力，该压力会随着温度而变化。然而，不考虑温度，由于消耗给定的液压流体而造成的压力的变化基本上是恒定的。

图4在用于低温的60处以及在用于高温的61处示出了液压流体压力随着液压流体体积的变化。对于这两种温度而言，体积的已知的下降δv引起压力的已知的下降δp。

如果由于液压流体的损耗或者气体的损耗而失去了蓄能器完好性，则由于对制动器进行作用而造成的压力下降更大，如用线62所表示的。因而，对于体积的已知的下降δv，压力的变化更大(δp+δpe)。

控制器40配置成通过以下方法来确定在着陆之前蓄能器的完好性。首先，控制器40将阀21、13切换成使得蓄能器6联接至制动器而不是泵20联接至制动器。然后，控制器40以设定量操作蓄能器伺服阀15、16以便操作制动器1、2并且产生来自蓄能器的已知的放能体积δv。因为再填充阀35关闭而将泵20与蓄能器隔离，所以这种放能(discharge)导致压力下降。然后，控制器40获取来自压力传感器11的一系列至少两个测量结果，分析这些测量结果，以便确定由于蓄能器的放能而造成的液压压力的减小或者减小比率，并且通过检验这种减小或者减小比率是否符合预定标准来确定蓄能器的完好性。

通过获取两个测量结果p1、p2(一个在制动器被作用之前获取，一个在制动器被作用之后获取)并且确定这两个测量结果之间的差值(p2-p1)是否超过了期望差值δp，就能够很简单地确定蓄能器的完好性。如果差值(p2-p1)远远超过了期望的压力下降δp，则失去了蓄能器完好性。替代性地，可以在蓄能器放能的同时获取多个压力测量结果p1、p2、p3等，以便确定一系列比率测量结果(p2-p1)/δv1、(p3-p2)/δv2等，其中，δv1和δv2是这些连续的压力测量结果之间的体积的已知的变化。类似地，能够确定相对于时间的多个比率测量结果。如果这些连续的比率测量结果中的任一者超过了期望的比率δp/δv或者δp/δt，则控制器40确定已经存失去了完好性。

一旦控制器40通过使用上面描述的方法中的一种方法或所有方法确定了蓄能器的完好性，控制器40就会输出说明蓄能器是否正常的信息，该信息被显示在飞行员显示装置45上。

上述方法具有各种优点。首先，能够自动地执行这些方法而不需要航空公司维修人员的注意。这使得能够在飞行器飞行之前或飞行期间执行这些方法，比手动方法获得的更为频繁。另一优点在于，不需要位于蓄能器的气体侧上的气体压力传感器来检查蓄能器的完好性。相反，该方法能够使用位于蓄能器的液体侧上的已有的传感器，这使得重量减轻。这还能够消除经由这种气体压力传感器的气体损耗的可能性。另一优点在于，完好性检查的准确且可靠的性质意味着蓄能器的尺寸不需要过大，这使得蓄能器的重量减轻。

在上述液压制动系统中，主能量源是泵20，液压蓄能器6用作副能量源。在本发明的替代性实施方式中，制动系统可以是电气制动系统，在电气制动系统中，主能量源是发电机，电池用作副能量源。能够在这种系统中使用上面参照图3和图4所描述的方法，用电荷替代液体体积，用电压替代液压压力。

图5为示意图，其示出了这种电气制动系统的主要部件，其中，与图2的系统等同的部件用相同的附图标记加上100来表示。航空电子控制器140通过总线141连接至各个开关和电压传感器。在正常运行期间，控制器140操作常规选择开关122、123和开关125、127使得由发电机提供电力，并且电池106与制动器隔离。在发电机发生故障的情况下，或者如果由于某种其它的原因发电机不可用，则由电池106供给制动能量。

在调度之前，控制器140实施与上面参照图3描述的方法类似的方法。即，控制器140给电池106充电；获取一系列电压测量结果以便监控由于电池的充电而造成的电压的变化或者变化比率；并且通过检验监控到的电压的变化或者变化比率是否符合预定标准来确定电池的完好性。

在着陆之前，控制器140实施与上面参照图4描述的方法类似的方法。即，控制器140通过操作制动器而使电池106放电；获取一系列电压测量结果以便监控由于电池放电而造成的电压的变化或者变化比率；并且通过检验所监控到的电压的变化或者变化比率是否符合预定标准来确定电池106的完好性。

尽管上面参照一个或更多个优选实施方式对本发明进行了描述，但应当理解的是，在不脱离如所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下，可以进行各种改变或修改。