制动系统及控制该制动系统的方法
【专利摘要】提供了一种制动系统及控制该制动系统的方法，所述制动系统用于执行再生制动和摩擦制动，以制动旋转主体，所述制动系统包括：操纵部，用于提供制动输入；再生制动单元，用于执行再生制动；摩擦制动单元，用于执行摩擦制动；控制单元，用于控制制动系统，其中，摩擦制动单元包括：摩擦作业部，用于通过摩擦制动旋转主体；气动管路系统，用于操作摩擦作业部；第一阀部，连接到气动管路系统；第二阀部，连接到气动管路系统，并与第一阀部并联连接。
【专利说明】制动系统及控制该制动系统的方法
[0001]本申请要求于2012年8月10日提交到韩国知识产权局的第10-2012-0087991号韩国专利申请以及于2013年6月14日提交到韩国知识产权局的第10-2013-0068642号韩国专利申请的权益，该两个申请的全部公开通过引用被包含于此。
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种制动系统以及控制该制动系统的方法。
【背景技术】
[0003]已经对使用电动机作为动力源的运输装置进行了相当多的研究。例如，已经对电动轨道车辆、电动车辆、混合动力车辆、高尔夫球车、双轮车辆、电动自行车等以及相关事务进行了很多研究。
[0004]通常，使用电动机作为动力源的运输装置包括再生制动系统。
[0005]再生制动系统通常与液压制动系统一起使用。第2011-0139836号韩国专利公开公开了一种根据车辆的驱动状态通过估计摩擦材料的摩擦系数来补偿液压制动量和再生制动量的技术。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种具有稳定的制动性能的制动系统以及控制该制动系统的方法。
[0007]根据本发明的一方面，提供了一种制动系统，用于执行再生制动和摩擦制动以制动旋转主体，所述制动系统包括:操纵部，用于提供制动输入；再生制动单元，用于执行再生制动；摩擦制动单元，用于执行摩擦制动；控制单元，用于控制制动系统，其中，摩擦制动单元包括:摩擦作业部，用于通过摩擦制动旋转主体；气动管路系统，用于操作摩擦作业部；第一阀部，连接到气动管路系统；第二阀部，连接到气动管路系统，并与第一阀部并联连接。
[0008]操纵部可包括:踏板；阀打开/关闭部，连接到踏板，以打开/关闭第一阀部。
[0009]所述制动系统还可包括用于测量踏板的运动的踏板传感器。
[0010]再生制动单元可包括:发电单元，用于将旋转主体的旋转运动转换成电能；电池单元，通过从发电单元接收电力而充电。
[0011 ] 所述制动系统还可包括用于测量电池单元的荷电水平的荷电量测量装置。
[0012]气动管路系统可包括:至少一个储存罐，用于储存压缩空气；气动管路，连接到储存罐。
[0013]气动管路系统可连接到液压助力部，所述液压助力部将制动力提供至摩擦作业部。
[0014]所述制动系统还可包括与第二阀部串联连接的第三阀部。
[0015]所述制动系统还可包括:旁通管道，绕过第三阀部；紧急阀，安装在旁通管道上。
[0016]根据本发明的另一方面，提供了一种控制制动系统的方法，所述制动系统执行再生制动和摩擦制动，以制动旋转主体，并且所述制动系统包括连接到用于摩擦制动的气动管路系统的第一阀部以及与第一阀部并联连接的第二阀部，所述方法包括:操作操纵部；响应于操纵部的操作而打开第一阀部；响应于操纵部的操作确定再生制动是否作业，并且如果再生制动不作业，则打开第二阀部。
[0017]再生制动可包括:将旋转主体的旋转运动转换成电能的发电操作；利用在发电操作中产生的电力对电池单元充电的充电操作。
[0018]确定再生制动是否作业可包括:通过在充电操作中测量电池单元的荷电水平来确定再生制动是否作业。
[0019]根据本发明的另一方面，提供了一种控制制动系统的方法，所述制动系统执行再生制动和摩擦制动，以制动旋转主体，并且所述制动系统包括连接到用于摩擦制动的气动管路系统的第一阀部以及与第一阀部并联连接的第二阀部，所述方法包括:操作操纵部；响应于操纵部的操作确定再生制动是否作业，并且如果再生制动不作业，则打开第二阀部；如果操纵部的操作程度超过预定状态，则打开第一阀部。
[0020]可通过踩下踏板来执行操纵部的操作，并且如果踏板的行程量超过预定大小，则可认为操纵部的操作程度超过预定状态，且可打开第一阀部。
[0021]再生制动可包括:将旋转主体的旋转运动转换成电能的发电操作；利用在发电操作中产生的电力对电池单元充电的充电操作。
[0022]确定再生制动是否作业的操作可包括:通过在充电操作中测量电池单元的荷电水平来确定再生制动是否作业。
[0023]根据本发明的另一方面，提供了一种控制制动系统的方法，所述制动系统执行再生制动和摩擦制动，以制动旋转主体，并且所述制动系统包括连接到用于摩擦制动的气动管路系统的第一阀部、与第一阀部并联连接的第二阀部以及与第二阀部串联连接的第三阀部，所述方法包括:操作操纵部；响应于操纵部的操作而打开第一阀部和第二阀部；响应于操纵部的操作确定再生制动是否作业，并且如果再生制动不作业，则打开第三阀部。
[0024]再生制动可包括:将旋转主体的旋转运动转换成电能的发电操作；利用在发电操作中产生的电力对电池单元充电的充电操作。
[0025]确定再生制动是否作业可包括:通过在充电操作中测量电池单元的荷电水平来确定再生制动是否作业。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]通过结合附图对本发明的示例性实施例进行的详细描述，本发明的上述和其他特点和优点将会变得更加明显，在附图中:
[0027]图1是根据本发明的第一实施例的制动系统的示意性示图；
[0028]图2是示出了根据本发明的第一实施例的控制制动系统的方法的流程图；
[0029]图3A至图3C是根据本发明的第一实施例的控制制动系统的方法的示意性操作图；
[0030]图4是示出了根据本发明的第一实施例的修改形式的控制制动系统的方法的流程图；
[0031]图5A至图是根据本发明的第一实施例的修改形式的控制制动系统的方法的示意性操作图；
[0032]图6是根据本发明的第二实施例的制动系统的示意性示图；
[0033]图7是示出了根据本发明的第二实施例的控制制动系统的方法的流程图；
[0034]图8A至图SC是根据本发明的第二实施例的控制制动系统的方法的示意性操作图；
[0035]图9是在根据本发明的第二实施例的制动系统的第三阀部未正常操作的紧急状态下打开紧急阀的情况的示意性操作图。
【具体实施方式】
[0036]现在将参照附图更加全面地描述本发明，其中，示出了本发明的示例性实施例。此夕卜，在说明书和附图中，相同的标号指示具有大体相同的构造的类似元件，因此，将仅提供一个描述。
[0037]图1是根据本发明的第一实施例的制动系统100的示意性示图。图2是示出了根据本发明的第一实施例的控制制动系统100的方法的流程图，图3A至图3C是根据本发明的第一实施例的控制制动系统100的方法的示意性操作图。
[0038]根据本发明的第一实施例的制动系统100包括操纵部110、再生制动单元120、摩擦制动单元130和控制单元140。
[0039]操纵部110包括踏板111、阀打开/关闭部112和踏板传感器113。
[0040]在图3A中示出了操纵部110的基本构造。S卩，如图3A中所示，踏板111以铰接结构安装在框架IlOa上，以当用户用脚踩下踏板111时进行枢转，且踏板111通过诸如弹簧等的第一弹性构件Illa被弹性地支撑。
[0041]阀打开/关闭部112呈条状，并通过诸如弹簧等的第二弹性构件112a被弹性地支撑到框架110a。此外，阀打开/关闭部112的连接部112b固定地连接到第一阀部133的操作部133a。
[0042]当用户踩下踏板111时，通过踏板111使阀打开/关闭部112向下运动，因此，第一阀部133的操作部133a也向下运动，从而打开第一阀部133。
[0043]当用户松开踩压时，通过第一弹性构件Illa使踏板111返回其初始位置，第一阀部133的操作部133a也通过第二弹性构件112a向上运动，从而关闭第一阀部133。
[0044]根据第一实施例，踏板111、阀打开/关闭部112和第一阀部133彼此机械连接，并被构造成通过经阀打开/关闭部112将用于压下踏板111的机械力传递到第一阀部133而打开第一阀部133，但本发明并不限于此。即，可电子地构造阀打开/关闭部112，并且阀打开/关闭部112可电连接到踏板111，以通过踩下踏板111来打开或关闭第一阀部133。
[0045]踏板传感器113测量踏板111的运动，并包括通过使用测压元件(load cell)等来测量载荷的踏板力传感器(pedal effort sensor)。踏板传感器113电连接到控制单元140，且控制单元140可通过使用所测量的踏板动力值来确定踏板111是否被踩下以及踏板111的踩下行程量。
[0046]根据第一实施例，踏板力传感器用作踏板传感器113，但本发明并不限于此。即，踏板传感器113可包括用于测量踏板111的旋转角度的旋转角度测量传感器、用于测量踏板111的运动量的距离传感器等。[0047]根据第一实施例，操纵部110被构造成包括用脚踩下的踏板111，但本发明并不限于此。即，用于构造操纵部110的结构和方法未被具体地限制。例如，操纵部110可以是可用手拉动的控制杆。
[0048]再生制动单元120根据再生制动策略对旋转主体S的旋转运动进行制动，并包括发电单元121、电池单元122和荷电量测量装置123。
[0049]发电单元121包括至少一个发电机并将旋转主体S的旋转运动转换成电能。在发电单元121中所包括的发电机的数量未被具体地限制。
[0050]电池单元122包括通过从发电单元121接收电力而充电的至少一个电池。在电池单元122中所包括的电池的数量未被具体地限制。例如，可仅使用一个电池，或者可使用2个、3个、4个或更多数量的电池，且这些电池可彼此串联或并联地连接。
[0051]荷电量测量装置123测量电池单元122的荷电水平，公知的荷电传感器、公知的荷电量测量电路或者用于电池单元122的内部电压的公知电路可用作荷电量测量装置123。
[0052]荷电量测量装置123电连接到控制单元140，因此，控制单元140可通过使用从荷电量测量装置123传输的值来测量电池单元122的荷电水平。
[0053]摩擦制动单元130根据摩擦制动策略来对旋转主体S的旋转运动进行制动。
[0054]摩擦制动单元130包括摩擦作业部131、气动管路系统132、第一阀部133、第二阀部134和液压助力部135。
[0055]摩擦作业部131包括:制动轮131a，与旋转主体S —起旋转；摩擦块131b，通过摩擦制动轮131a来对旋转主体S的旋转运动进行制动。
[0056]气动管路系统132包括用于储存压缩空气的至少一个储存罐132a、连接到储存罐132a的气动管路132b、用于测量气动管路132b的气压的气压传感器132c以及空气压缩机132d。
[0057]气动管路132b包括第一气动管路132b_l、第二气动管路132b_2、第三气动管路132b_3和第四气动管路132b_4。
[0058]第一阀部133安装在第一气动管路132b_l上。
[0059]第二气动管路132b_2与第一气动管路132b_l并联地连接，且第二阀部134安装在第二气动管路132b_2上。
[0060]第三气动管路132b_3连接到储存罐132a，且第四气动管路132b_4连接到液压助力部135。
[0061]气压传感器132c电连接到控制单元140，并将所测量的气压实时地传输到控制单元140。如果所测量的气压小于参考值，则控制单元140驱动空气压缩机132d向储存罐132a供应压缩空气，从而将气动管路132b中的气压保持在预定范围内。
[0062]第一阀部133安装在第一气动管路132b_l上，以控制第一气动管路132b_l中的气流。
[0063]操作部133a安装在第一阀部133的上部，第一阀部133具有作为其内部结构的机械结构，其中，当操作部133a向下运动时，第一阀部133打开，当操作部133a向上运动时，第一阀部133关闭。
[0064]根据第一实施例，第一阀部133具有机械结构，其中，根据操作部133a的运动来确定第一阀部133的打开/关闭，但本发明并不限于此。即，电动阀可用于第一阀部133。例如，电磁阀可用作第一阀部133。
[0065]第二阀部134安装在第二气动管路132b_2上，以控制第二气动管路132b_2中的气流。如上所述，因为第二气动管路132b_2与第一气动管路132b_l并联连接，所以第二阀部134也与第一阀部133并联连接。
[0066]第二阀部134电连接到控制单元140，并在控制单元140的控制下操作。
[0067]第二阀部134具有能够调节其开度的结构，诸如电磁阀的各种类型的电动阀可用作第二阀部134，以易于由控制单元140控制。然而，本发明并不限于此，例如，可使用机械阀作为第二阀部134。
[0068]向摩擦作业部131提供制动力的液压助力部135是液压活塞类型的，诸如气顶液式动力缸，并包括在其一端的作业部135a。为此，液压助力部135的一部分连接到第四气动管路132b_4，且液压助力部135的作业部135a连接到摩擦块131b，以提供制动力。
[0069]根据第一实施例，公开了摩擦块131b通过液压助力部135的作业部135a的操作而运动的构造，但本发明并不限于此。即，在本发明的范围内，可对液压助力部135操作摩擦块131b的构造进行各种修改。
[0070]根据第一实施例，在液压助力部135进行动力协助之后，气动管路系统132的气压向摩擦作业部131提供制动力，但本发明并不限于此。即，根据本发明，液压助力部135可不介于气动管路系统132和摩擦作业部131之间。在这种情况下，制动力仅由气动管路系统132的气压被提供至摩擦块131b。
[0071]控制单元140控制整个制动系统100。S卩，控制单元140包括电路、集成电路芯片等，并根据用于操作制动系统100的程序通过执行计算来控制将被控制的部件，下面将描述其详细的控制方法和操作。
[0072]控制单元140电连接到踏板传感器113、荷电量测量装置123和气压传感器132c，从踏板传感器113、荷电量测量装置123和气压传感器132c接收测量结果，基于操作程序执行适当的计算，并正确地控制第二阀部134和空气压缩机132d的操作。
[0073]根据第一实施例，制动系统100包括彼此分开的操纵部110、第一阀部133和第二阀部134，但本发明并不限于此。即，根据本发明，操纵部110、第一阀部133和第二阀部134可被制造为一个模块化部件，且该模块化部件的安装和维修较容易。
[0074]如上所述，根据本发明的第一实施例的制动系统100包括再生制动单元120和摩擦制动单元130，并具有这样的构造:第一阀部133和第二阀部134并联连接到气动管路系统132，以控制摩擦制动单元130的摩擦制动，从而使得构造简化且制动稳定。
[0075]以下，将参照图2和图3A至图3C描述根据本发明的第一实施例的控制制动系统100的方法的一个实施例。
[0076]图2是示出了根据本发明的第一实施例的控制制动系统100的方法的流程图，图3A至图3C是根据本发明的第一实施例的控制制动系统100的方法的示意性操作图。
[0077]图3A是当用户未操作操纵部110时的示意性示图，在这种状态下，踏板111和阀打开/关闭部112彼此接触，但是由于第二弹性构件112a的弹力，阀打开/关闭部112并未向下运动。
[0078]如图3B中所示，当在操作SllO中用户用脚开始踩下踏板111以进行制动时，踏板111顺时针旋转，且阀打开/关闭部112被踏板111压下并向下运动。这时，踏板传感器113检测踏板111是否被踩下以及踏板111的踩下行程量，并将检测结果传输到控制单元140。
[0079]当操纵部110开始操作时，阀打开/关闭部112被踏板111压下，并向下运动，因此，第一阀部133的操作部133a也向下运动，从而在操作S120中打开第一阀部133。
[0080]当第一阀部133打开时，气动管路系统132中的压缩空气朝向液压助力部135运动，因此，油压作用在摩擦作业部131的摩擦块131b上，从而摩擦块131b挤压并摩擦制动轮131a，以完成制动作业。
[0081]同时，当操作部110开始操作时，控制单元140通过踏板传感器113认识到踏板111被踩下。此后，控制单元140在操作S130-1中确定再生制动是否作业，并且当再生制动不作业时在操作S130-2中控制第二阀部134打开，或者当再生制动作业时在操作S130-3中控制第二阀部134关闭。通过荷电量测量装置123确定电池单元122的荷电水平来实现再生制动是否作业的确定，从而当电池单元122的荷电水平为完全荷电状态的大约80%或以上时确定再生制动不作业，或者当电池单元122的荷电水平小于完全荷电状态的大约80%时确定再生制动作业。作为确定的参考值的大约80%的值可根据系统类型或设计而变化,例如，该值可以是70%、75%、85%、90%或95%。
[0082]根据第一实施例，通过荷电量测量装置123确定电池单元122的荷电水平来实现再生制动是否作业的确定，但是本发明并不限于此。即，根据本发明，可以以各种方法实现再生制动是否作业的确定。例如，为了确定再生制动是否作业，可使用这些方法:测量流动通过再生制动系统100中的与再生制动相关的电路的电压/电流的变化的方法；根据发电单元121产生的电力来测量旋转主体S中的载荷精确变化(fine load change)的方法等。
[0083]当第二阀部134打开时，气动管路系统132中的空气会额外地运动至液压助力部135，因此，油压会额外地作用在摩擦块131b上，从而摩擦块131b进一步挤压制动轮131a，以帮助制动。在这种情况下，可补偿在再生制动不作业的情况下不足的制动力。
[0084]图3B示出了当再生制动不作业时第二阀部134开始打开，图3C示出了当再生制动不作业时第一阀部133和第二阀134最大程度地打开。
[0085]如图3C中所示，当踏板111被最大程度地踩下时，踩下行程量最大，且控制单元140从踏板传感器113接收踏板111的踩下行程量，并控制第二阀部134的开度至最大。
[0086]当再生制动作业时，如上所述，控制单元140关闭第二阀部134，在这种情况下，由于第一阀部133打开，通过摩擦制动力和再生制动力实现制动。
[0087]如上所述，在根据本发明的第一实施例的控制制动系统100的方法中，从操纵部110开始操作时执行由于第一阀部133的打开而引起的摩擦制动。此外，即使当执行由于第一阀部133的打开而引起的摩擦制动时，也可通过再生制动，或者当再生制动不作业时通过由于第二阀部134的打开而引起的额外的摩擦制动来补偿不足的制动力，从而实现稳定的制动性能。
[0088]以下，参照图4和图5A至图描述根据本发明的第一实施例的控制制动系统100的方法的一个修改性实施。
[0089]图4是示出了根据本发明的第一实施例的修改形式的控制制动系统的方法的流程图，图5A至图是根据本发明的第一实施例的修改形式的控制制动系统的方法的示意性操作图。
[0090]根据修改实施例的制动系统具有与上述制动系统100几乎相同的构造，因此，相同的标号指示具有大体相同的构造的类似元件。因此，将省略重复性的描述。
[0091]修改实施例的操纵部11(V的第一弹性构件Illa^的安装构造与第一实施例的第一弹性构件Illa的安装构造不同。
[0092]图5A是当踏板111未被踩下时的状态的示意性示图。如图5A中所示，踏板111以铰接结构安装在框架IlOa上，以当用户用脚踩下踏板111时进行枢转，且踏板111通过诸如弹簧等的第一弹性构件Illa'被弹性地支撑。
[0093]阀打开/关闭部112呈条状，并通过可以为弹簧等的第二弹性构件112a被弹性地支撑。此外，阀打开/关闭部112的连接部112b固定地连接到第一阀部133的操作部133a。
[0094]第一弹性构件111a’的长度可长于上述第一弹性构件Illa的长度。因此，当踏板111未被踩下时，在踏板111的下表面和阀打开/关闭部112的端部之间存在预定距离d。即，虽然用户开始踩下踏板111，但阀打开/关闭部112并未被压下，直到行程量与预定距离d对应为止。
[0095]根据第一实施例，第一弹性构件Illa^的长度被调节且安装成使得在踏板111的下表面和阀打开/关闭部112的端部之间存在预定距离d，但本发明并不限于此。即，根据本发明，可使用延长第一弹性构件Illa'的长度和减小阀打开/关闭部112的长度的方法，使得在踏板111的下表面和阀打开/关闭部112的端部之间存在预定距离d。或者，可使用仅减小阀打开/关闭部112的长度的方法，使得在踏板111的下表面和阀打开/关闭部112的端部之间存在预定距离d。
[0096]当在操作S210中用户用脚开始踩下踏板111时，踏板111顺时针旋转，且踏板传感器113检测踏板111是否被 踩下，并将检测结果传输到控制单元140。此后，控制单元140在操作S220-1中确定再生制动是否作业，并且当再生制动不作业时在操作S220-2中控制第二阀部134打开，或者当再生制动作业时在操作S220-3中控制第二阀部134关闭。已在上面描述的确定再生制动是否作业的方法可按其原来的方式应用到确定再生制动是否作业的方法，因此，省略其描述。
[0097]当再生制动不作业时，第二阀部134打开，然后，气动管路系统132中的空气朝向液压助力部135运动，因此，油压会作用在摩擦块131b上，从而摩擦块131b挤压制动轮131a，以实现制动作业。在这种情况下，实现了根据修改实施例的制动系统的初始制动。即，在修改实施例中，初始制动(即，在踩下踏板111之后直到踏板111的下表面接触阀打开/关闭部112的端部为止的制动)通过再生制动或由于第二阀134的打开引起的摩擦制动而实现。
[0098]如图5B中所示，当用户还继续踩下踏板111时，踏板111的下表面和阀打开/关闭部112的端部彼此接触，从而第一阀部133完全准备好打开。这种状态是这样的一种状态:因为踏板111的行程量与预定距离d对应，所以第一阀部133完全准备好打开。
[0099]当在这样的状态下用户还继续踩下踏板111时，如果操纵部11(V的操作超过预定状态(即，如果踏板111的行程量超过预定距离d (参照图5C和图ro))，则阀打开/关闭部112被踏板111压下，并向下运动，因此，第一阀部133的操作部133a也向下运动，从而在操作S230中打开第一阀部133。
[0100]当第一阀部133打开时，第一气动管路132b_l中的压缩空气朝向液压助力部135运动，因此，油压额外地作用在摩擦作业部131的摩擦块131b上，从而摩擦块131b挤压且摩擦制动轮131a，以实现制动作业。
[0101]图5C示出了第一阀部133开始打开的情况，图示出了踏板111被最大程度地踩下且第一阀部133和第二阀部134最大程度地打开的情况。
[0102]如上所述，在根据本发明的第一实施例的修改形式的控制制动系统的方法中，在初始制动中执行再生制动或由于第二阀部134的打开引起的摩擦制动，如果踏板111的踩下量增大，则增加由于第一阀部133的打开而引起的摩擦制动力，以实现制动，因此实现了有效且稳定的制动。
[0103]以下，参照图6、图7和图8A至图8C描述根据本发明的第二实施例的制动系统200。
[0104]图6是根据本发明的第二实施例的制动系统200的示意性示图，图7是示出了根据本发明的第二实施例的控制制动系统200的方法的流程图，图8A至图SC是根据本发明的第二实施例的控制制动系统200的方法的示意性操作图。
[0105]根据本发明的第二实施例的制动系统200包括操纵部210、再生制动单元220、摩擦制动单元230和控制单元240。
[0106]操纵部210包括踏板211、阀打开/关闭部212和踏板传感器213。
[0107]在图8A中示出了操纵部210的基本构造。S卩，如图8A中所示，踏板211以铰接结构安装在框架210a上，以当用户用脚踩下踏板211时进行枢转，且踏板111通过可以是弹簧等的第一弹性构件211a被弹性地支撑。
[0108]阀打开/关闭部212包括呈条状的第一部分212s以及连接到第一部分212s并具有弯曲的形状的第二部分212v。第一部分212s通过可以是弹簧等的第二弹性构件212a被弹性地支撑到框架210a。此外，阀打开/关闭部212的第二部分212v的连接部212v_l和212v_2分别固定地连接到第一阀部233的操作部233a和第二阀部234的操作部234a。
[0109]根据第二实施例，第二部分212v具有弯曲的形状，但本发明并不限于此。S卩，第二部分212v可以不具有弯曲的形状。因为第二部分212v用于将第一部分212s的运动传递到第一阀部233的操作部233a和第二阀部234的操作部234a，只要第二部分212v执行这样的功能就好，不存在其他特别的限制。
[0110]当用户踩下踏板211时，阀打开/关闭部212通过踏板211向下运动，因此，第一阀部233的操作部233a和第二阀部234的操作部234a也向下运动，从而打开第一阀部233和第二阀部234。
[0111]当用户松开对踏板211的踩压时，踏板211通过第一弹性构件211a而返回其初始位置，第一阀部233的操作部233a和第二阀部234的操作部234a通过第二弹性构件212a也向上运动，从而关闭第一阀部233和第二阀部234。
[0112]根据第二实施例，踏板211、阀打开/关闭部212、第一阀部233和第二阀部234彼此机械连接，并被构造成通过经阀打开/关闭部212将用于压下踏板211的机械力传递到第一阀部233和第二阀部234而打开第第一阀部233和第二阀部234，但本发明并不限于此。即，可电子地构造阀打开/关闭部212，并且阀打开/关闭部212可电连接到踏板211，以通过踩下踏板211来打开或关闭第一阀部233和第二阀部234。
[0113]踏板传感器213测量踏板211的运动，并包括通过使用测压元件(load cell)等来测量载荷的踏板力传感器。踏板传感器213电连接到控制单元240，且控制单元240可通过使用所测量的踏板动力值来确定踏板211是否被踩下以及踏板211的踩下行程量。
[0114]根据第二实施例，踏板力传感器用作踏板传感器213，但本发明并不限于此。即，踏板传感器213可包括用于测量踏板211的旋转角度的旋转角度测量传感器、用于测量踏板211的运动量的距离传感器等。
[0115]根据第二实施例，操纵部210被构造成包括用脚踩下的踏板211，但本发明并不限于此。即，用于构造操纵部210的结构和方法不被特别地限制。例如，操纵部210可以是用手拉动的控制杆。
[0116]再生制动单元220根据再生制动策略对旋转主体S的旋转运动进行制动，并包括发电单元221、电池单元222和荷电量测量装置223。
[0117]发电单元221包括至少一个发电机并将旋转主体S的旋转运动转换成电能。在发电单元221中所包括的发电机的数量未被具体地限制。
[0118]电池单元222包括通过从发电单元221接收电力而充电的至少一个电池。在电池单元222中所包括的电池的数量未被具体地限制。例如，可仅使用一个电池，或者2个、3个、4个或更多数量的电池可彼此串联或并联地连接。
[0119]荷电量测量装置223测量电池单元222的荷电水平，公知的荷电传感器、公知的荷电量测量电路或者用于电池单元222的内部电压的公知电路可用作荷电量测量装置223。
[0120]荷电量测量装置223电连接到控制单元240，因此，控制单元240可通过使用从荷电量测量装置223传输的值来测量电池单元222的荷电水平。
[0121]摩擦制动单元230根据摩擦制动策略来对旋转主体S的旋转运动进行制动。
[0122]摩擦制动单元230包括摩擦作业部231、气动管路系统232、第一阀部233、第二阀部234、第三阀部235、旁通管道236和液压助力部237。
[0123]摩擦作业部231包括:制动轮231a，与旋转主体S —起旋转；摩擦块231b，通过摩擦制动轮231a来对旋转主体S的旋转运动进行制动。
[0124]气动管路系统232包括用于储存压缩空气的至少一个储存罐232a、连接到储存罐232a的气动管路232b、用于测量气动管路232b的气压的气压传感器232c以及空气压缩机232d。
[0125]气动管路232b包括第一气动管路232b_l、第二气动管路232b_2、第三气动管路232b_3和第四气动管路232b_4。
[0126]第一阀部233安装在第一气动管路232b_l上。
[0127]第二气动管路232b_2与第一气动管路232b_l并联地连接，且第二阀部234、第三阀部235和旁通管道236安装在第二气动管路232b_2上。
[0128]第三气动管路232b_3连接到储存罐232a，且第四气动管路232b_4连接到液压助力部237。
[0129]气压传感器232c电连接到控制单元240，并将所测量的气压实时地传输到控制单元240。如果所测量的气压小于参考值，则控制单元240驱动空气压缩机232d向储存罐232a供应压缩空气，从而将气动管路232b中的气压保持在预定范围内。
[0130]第一阀部233安装在第一气动管路232b_l上，以控制第一气动管路232b_l中的气流。
[0131]操作部233a安装在第一阀部233的上部，且第一阀部233具有作为其内部结构的机械结构，其中，当操作部233a向下运动时，第一阀部233打开，当操作部233a向上运动时，第一阀部233关闭。
[0132]根据第二实施例，第一阀部233具有机械结构，其中，根据操作部233a的运动来确定第一阀部233的打开/关闭，但本发明并不限于此。即，电动阀可用于第一阀部233。例如，电磁阀可用作第一阀部233。
[0133]第二阀部234安装在第二气动管路232b_2上，以控制第二气动管路232b_2中的气流。如上所述，因为第二气动管路232b_2与第一气动管路232b_l并联连接，所以第二阀部234也与第一阀部233并联连接。
[0134]操作部234a安装在第二阀部234的上部，且第二阀部234具有作为其内部结构的机械结构。当操作部234a向下运动时，第二阀部234打开，当操作部234a向上运动时，第二阀部234关闭。
[0135]根据第二实施例，第二阀部234具有机械结构，其中，根据操作部234a的运动来确定第二阀部234的打开/关闭，但本发明并不限于此。即，电动阀可用于第二阀部234。例如，电磁阀可用作第二阀部234。
[0136]第三阀部235电连接到控制单元240，并在控制单元240的控制下操作。
[0137]第三阀部235具有允许简单的改变至打开状态或关闭状态的开/关结构。然而，第三阀部235并不限于此，且可具有允许根据控制信号来调节其开度的结构，而代替开/关结构。
[0138]诸如电磁阀的各种类型的电动阀可用作第三阀部235，以易于由控制单元240控制。然而，本发明并不限于此。即，第三阀部235并不限于这样的结构。例如，机械阀可用作第三阀部235。
[0139]旁通管道236被安装成绕过第三阀部235。旁通管道236是用于当第三阀部235故障或未正常操作时进行紧急制动的设施。
[0140]紧急阀236a安装在旁通管道236上。紧急阀236a正常情况下关闭以关闭旁通管道236，但用户可在紧急状态下打开紧急阀236a，以强制地使流体流经旁通管道236。S卩，用户可在紧急状态下通过拉动紧急阀236a而打开旁通管道236。
[0141]根据第二实施例，用户可在紧急状态下通过手动拉动紧急阀236a而直接打开旁通管道236，但本发明并不限于此。即，根据本发明，控制单元240可在紧急状态下根据操作程序自动打开紧急阀236a，以打开旁通管道236。
[0142]向摩擦作业部231提供制动力的液压助力部237是液压活塞类型的，并包括在其一端的作业部237a。为此，液压助力部237的一部分连接到第四气动管路232b_4，且液压助力部237的作业部237a连接到摩擦块231b，以提供制动力。
[0143]根据第二实施例，公开了摩擦块231b通过液压助力部237的作业部237a的操作而运动的构造，但本发明并不限于此。即，在本发明的范围内，可对液压助力部237操作摩擦块231b的构造进行各种修改。
[0144]根据第二实施例，在液压助力部237进行动力协助之后，气动管路系统232的气压向摩擦作业部231提供制动力，但本发明并不限于此。即，根据本发明，液压助力部237可不介于气动管路系统232和摩擦作业部231之间。在这种情况下，制动力仅由气动管路系统232的气压被提供至摩擦块231b。[0145]控制单元240控制整个制动系统200。即，控制单元240包括电路、集成电路芯片等，并根据用于操作制动系统200的程序通过执行计算来控制将被控制的部件，下面将描述其详细的控制方法和操作。
[0146]控制单元240电连接到踏板传感器213、荷电量测量装置223和气压传感器232c，从踏板传感器213、荷电量测量装置223和气压传感器232c接收测量结果，基于操作程序执行适当的计算，并正确地控制第三阀部235和空气压缩机232d的操作。
[0147]根据第二实施例，制动系统200包括彼此分开的操纵部210、第一阀部233、第二阀部234和第三阀部235，但本发明并不限于此。即，根据本发明，操纵部210、第一阀部233、第二阀部234和第三阀部235可被制造为一个模块化部件，且该模块化部件的安装和维修较容易。
[0148]如上所述，根据本发明的第二实施例的制动系统200包括再生制动单元220和摩擦制动单元230，并具有这样的构造:第一阀部233和第二阀部234并联连接到气动管路系统232，且第二阀部234和第三阀部235串联连接到气动管路系统232，以控制摩擦制动单元230的摩擦制动，从而使得构造简化且制动稳定。
[0149]以下，将参照图7和图8A至图SC描述根据本发明的第二实施例的控制制动系统200的方法的一个实施例。
[0150]图8A是当用户未操作操纵部210时的状态的示意性示图。在这种状态下，踏板211和阀打开/关闭部212的端部彼此接触，但由于第二弹性构件212a的弹力而使得阀打开/关闭部212并没有向下运动。在这种状态下，第一阀部233、第二阀部234和第三阀部235关闭。
[0151]如图SB中所示，当在操作S310中用户开始用脚踩下踏板211以进行制动时，踏板211顺时针旋转，且阀打开/关闭部212被踏板211压下并向下运动。这时，踏板传感器213检测踏板211是否被踩下以及踏板211的踩下行程量，并将检测结果传输到控制单元240。
[0152]当操纵部210开始操作时，阀打开/关闭部212被踏板211压下，并向下运动，因此，第一阀部233的操作部233a和第二阀部234的操作部234a也通过阀打开/关闭部212的第二部分212v的运动而向下运动，从而在操作S320中打开第一阀部233和第二阀部234。
[0153]当第一阀部233打开时，气动管路系统232中的压缩空气通过第一气动管路232b_l朝向液压助力部237运动，因此，油压作用在摩擦作业部231的摩擦块231b上，从而摩擦块231b挤压并摩擦制动轮231a，以实现制动。然而，即使第二阀部234打开，但如果第三阀部235未打开，气动管路系统232中的压缩空气也不会通过第二气动管路232b_2朝向液压助力部237运动。因此，通过第三阀部235的打开/关闭来确定在踏板211被踩下的状态下压缩空气通过第二气动管路232b_2的运动。
[0154]同时，当操纵部210开始操作时，控制单元240通过踏板传感器213认识到踏板211被踩下。此后，控制单元240在操作S330-1中确定再生制动是否作业，并且当再生制动不作业时在操作S330-2中控制第三阀部235打开，或者当再生制动作业时在操作S330-3中控制第三阀部235关闭。通过荷电量测量装置223确定电池单元222的荷电水平来实现再生制动是否作业的确定，从而当电池单元222的荷电水平为完全荷电状态的大约80%或以上时确定再生制动不作业，或者当电池单元222的荷电水平小于完全荷电状态的大约80%时确定再生制动作业。作为确定的参考值的大约80%的值可根据系统类型或设计而变化,例如，该值可以是70%、75%、85%、90%或95%。
[0155]根据第二实施例，通过荷电量测量装置223确定电池单元222的荷电水平来实现再生制动是否作业的确定，但是本发明并不限于此。即，根据本发明，可以以各种方法实现再生制动是否作业的确定。例如，为了确定再生制动是否作业，可使用这些方法:测量流动通过再生制动系统200中的与再生制动相关的电路的电压/电流的变化的方法；根据发电单元221产生的电力来测量旋转主体S中的载荷精确变化的方法等。
[0156]当在踏板211被踩下的状态下第三阀部235打开时，如上所述，气动管路系统232中的压缩空气会通过第二气动管路232b_2而额外地运动至液压助力部237，因此，油压会额外地作用在摩擦块231b上，从而摩擦块231b进一步挤压制动轮231a，以帮助制动。在这种情况下，可补偿在再生制动不作业的情况下不足的制动力。
[0157]图SB示出了当再生制动不作业时在第三阀部235打开的状态下第一阀部233和第二阀部234开始打开，且图SC示出了当踏板211被踩下的状态下再生制动不作业时在第三阀部235打开的状态下第一阀部233和第二阀部234最大程度地打开。
[0158]当再生制动作业时，如上所述，控制单元240关闭第三阀部235，在这种情况下，由于第一阀部233的打开，通过摩擦力和再生制动力实现制动。
[0159]如上所述，在根据本发明的第二实施例的控制制动系统200的方法中，从操纵部210开始操作时执行由于第一阀部233的打开引起的摩擦制动。此外，即使当由于第一阀部233的打开而执行摩擦制动时，也可通过再生制动力，或者当再生制动不作业时通过由于在第三阀235打开的状态下第二阀部234的打开而进行的额外的摩擦制动来补偿不足的制动力，从而实现稳定的制动性能。
[0160]根据本发明的第二实施例，当第三阀部235或控制单元240故障时，即使再生制动不作业，第三阀部235也可能会处于关闭状态。在这种情况下，制动力不足，且在这样的紧急状态下，用户可直接打开紧急阀236a，如图9中所示。
[0161]图9是在根据本发明的第二实施例的制动系统200的第三阀部235未正常操作的紧急状态下打开紧急阀236a的情况的示意性操作图。
[0162]如图9所示，当用户直接拉动紧急阀236a以打开紧急阀236a时，气动管路系统232中的压缩空气通过依次流经第二阀部234和旁通管道236而运动至液压助力部237，因此，油压额外地作用在摩擦块231b上，从而摩擦块231b进一步挤压制动轮231a，以帮助制动。
[0163]根据本发明的实施例，可实现具有稳定的制动性能的制动系统以及控制该制动系统的方法。
[0164]虽然已参照本发明的示例性实施例具体地示出和描述了本发明，但本领域技术人员将理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可在形式和细节上进行各种改变。
【权利要求】
1.一种制动系统，用于执行再生制动和摩擦制动以制动旋转主体，所述制动系统包括: 操纵部，用于提供制动输入； 再生制动单元，用于执行再生制动； 摩擦制动单元，用于执行摩擦制动； 控制单元，用于控制制动系统， 其中，摩擦制动单元包括: 摩擦作业部，用于通过摩擦制动旋转主体； 气动管路系统，用于操作摩擦作业部； 第一阀部，连接到气动管路系统； 第二阀部，连接到气动管路系统，并与第一阀部并联连接。
2.根据权利要求1所述的制动系统，其中，操纵部包括:踏板；阀打开/关闭部，连接到踏板，以打开/关闭第一阀部。
3.根据权利要求2所述的制动系统，所述制动系统还包括用于测量踏板的运动的踏板传感器。
4.根据权利要求1所述的制动系统，其中，再生制动单元包括: 发电单元，用于将旋转主体的旋转运动转换成电能； 电池单元，通过从发电单元接收电力而充电。
5.根据权利要求4所述的制动系统，所述制动系统还包括用于测量电池单元的荷电水平的荷电量测量装置。
6.根据权利要求1所述的制动系统，其中，气动管路系统包括: 至少一个储存罐，用于储存压缩空气； 气动管路，连接到储存罐。
7.根据权利要求1所述的制动系统，其中，气动管路系统连接到液压助力部，所述液压助力部将制动力提供至摩擦作业部。
8.根据权利要求1所述的制动系统，所述制动系统还包括与第二阀部串联连接的第三阀部。
9.根据权利要求8所述的制动系统，所述制动系统还包括: 旁通管道，绕过第三阀部； 紧急阀，安装在旁通管道上。
10.一种控制制动系统的方法，所述制动系统执行再生制动和摩擦制动，以制动旋转主体，并且所述制动系统包括连接到用于摩擦制动的气动管路系统的第一阀部以及与第一阀部并联连接的第二阀部，所述方法包括: 操作操纵部； 响应于操纵部的操作而打开第一阀部； 响应于操纵部的操作确定再生制动是否作业，并且如果再生制动不作业，则打开第二阀部。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，再生制动包括: 将旋转主体的旋转运动转换成电能的发电操作；利用在发电操作中产生的电力对电池单元充电的充电操作。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，确定再生制动是否作业包括:通过在充电操作中测量电池单元的荷电水平来确定再生制动是否作业。
13.—种控制制动系统的方法，所述制动系统执行再生制动和摩擦制动，以制动旋转主体，并且所述制动系统包括连接到用于摩擦制动的气动管路系统的第一阀部以及与第一阀部并联连接的第二阀部，所述方法包括: 操作操纵部； 响应于操纵部的操作确定再生制动是否作业，并且如果再生制动不作业，则打开第二阀部； 如果操纵部的操作程度超过预定状态，则打开第一阀部。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，通过踩下踏板来执行操纵部的操作，并且如果踏板的行程量超过预定大小，则认为操纵部的操作程度超过预定状态，且打开第一阀部。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，再生制动包括: 将旋转主体的旋转运动转换成电能的发电操作； 利用在发电操作中产生的电力对电池单元充电的充电操作。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，确定再生制动是否作业的操作包括:通过在充电操作中测量电池单元的荷电水平来确定再生制动是否作业。
17.—种控制制 动系统的方法，所述制动系统执行再生制动和摩擦制动，以制动旋转主体，并且所述制动系统包括连接到用于摩擦制动的气动管路系统的第一阀部、与第一阀部并联连接的第二阀部以及与第二阀部串联连接的第三阀部，所述方法包括: 操作操纵部； 响应于操纵部的操作而打开第一阀部和第二阀部； 响应于操纵部的操作确定再生制动是否作业，并且如果再生制动不作业，则打开第三阀部。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，再生制动包括: 将旋转主体的旋转运动转换成电能的发电操作； 利用在发电操作中产生的电力对电池单元充电的充电操作。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，确定再生制动是否作业包括:通过在充电操作中测量电池单元的荷电水平来确定再生制动是否作业。
【文档编号】B60L7/10GK103568850SQ201310345512
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年8月9日 优先权日:2012年8月10日
【发明者】金沅序 申请人:三星泰科威株式会社